一、優良的表面狀态(tài)和疲勞性能:
彈簧工(gōng)作(zuò)時表面承受的應力最(zuì)大,而疲勞破壞往往是從鋼絲表面開始的,對(duì)于用在重要場合的(de)彈簧如氣(qì)門(mén)彈簧(huáng)、閥門彈簧及懸架(jià)彈簧都要求有幾百萬次,幾千萬次(cì)甚至更長的循環壽命,這就對(duì)材料的疲勞性能提出(chū)了很高的要(yào)求。
影響材料疲勞性能(néng)的(de)因素很多,如材料的化學成分、硬度、鋼材的純淨(jìng)程度、表面質(zhì)量和金相(xiàng)組織等,尤(yóu)為重要的是材料的表面質(zhì)量。
材(cái)料的表面缺陷,如(rú)裂紋、折(shé)疊、鱗皮、鏽蝕(shí)、凹坑、劃(huà)痕和壓痕等,都易使彈簧在工作過程中造成應力集中。其應力集中(zhōng)的部位常常是造成(chéng)疲勞(láo)破壞的疲(pí)勞源。
疲勞(láo)源還易在表面脫碳的部(bù)位首先發生(shēng),因此嚴格控制脫碳層(céng)深度也是一個很重(zhòng)要的質量(liàng)指标。
為提高彈簧材料(liào)的表面質量,可以對材料表面進行磨光或抛光,在鋼(gāng)絲拉拔前采用剝皮工藝剝除一層材料表皮,這樣可以将大部分(fèn)表面缺陷去掉。彈簧熱處理時可采(cǎi)用控制氣氛或真空熱處理,防止表面脫碳和氧化。
二、高的強度:
為(wéi)提高彈簧(huáng)抗疲勞破壞和(hé)抗松(sōng)弛的能力,彈簧材料應具有高的屈服強度 與彈性極限 ,尤其要有高(gāo)的屈強比。在通(tōng)常情況下,材(cái)料的(de)彈性極限與(yǔ)屈服強(qiáng)度成正比,因此彈簧設計和制造者總是(shì)希望材料(liào)具有高的屈服強度.而彈簧材料的抗拉強度 和屈服強度 較接近,如冷拔碳素(sù)鋼絲的 約為(wéi) 的90%左右:由(yóu)于抗拉強度比屈服強度容易測得,在材料交貨中(zhōng)提供的都是抗拉強度,故在設計制造時一般都用抗拉強度作為依據。但材料的抗拉強度并不是越高越好,強度過(guò)高會(huì)降低(dī)材料的(de)塑性和韌性,增加脆性傾向。材料抗拉強度的高低與其化學成分、金(jīn)相組織、熱處理狀況(kuàng)、冷加工(拉拔或軋制)程度及其他強化工藝等(děng)因素有關。抗拉強度與疲勞強度也有一定的關系,當材料的在1600MPa以下時,其疲(pí)勞(láo)強度随抗拉強度的增高而增高。
三(sān)、良好的塑性和韌性:
在(zài)彈簧制造過程中材料需經受(shòu)不同程度的加工變形,因此要求(qiú)材料(liào)具有一定的塑(sù)性。例如形狀複雜(zá)的拉伸和扭轉彈簧的鈎環及扭臂,當曲率半徑很小時,在(zài)加工卷繞或(huò)沖壓彎曲(qǔ)成形時(shí),彈簧材料均(jun1)不得(dé)出現裂紋、折損(sǔn)等缺(quē)陷。同時彈簧在(zài)承受沖擊載荷或變載荷時,材料應(yīng)具有良好的韌性(xìng),這樣對提高彈簧的使用壽命會有很大的裨益。
四、嚴(yán)格的尺寸精度(dù):
許多彈簧對負荷精度有較高的要求,如氣門彈(dàn)簧的負荷偏差不(bú)得(dé)大于規定負荷的5%—6%,以具(jù)有(yǒu)圓鋼絲的拉、壓彈簧為例,如(rú)果鋼絲直徑偏(piān)差為1%,負荷就會(huì)産生4%左(zuǒ)右的偏差。由此可見(jiàn),嚴格的尺寸(cùn)精度(dù)對保(bǎo)證彈簧的質量也是十分重要的。
五、好的均勻性:
對材料的均勻性(xìng)要求是指對材料的化學成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等各(gè)項指标要求均勻和(hé)穩定一緻。如(rú)果材料(liào)各方(fāng)面性能不一緻,會給彈簧生産帶來很大(dà)的困難,造成産品幾何尺寸、硬度、負(fù)荷等參數(shù)的離散性,嚴重的不均勻性甚至會造成廢品。
了滿足上述性能要(yào)求,彈簧鋼必須具有優良(liáng)的冶(yě)金質量,包括嚴格控制的化學成分(fèn)、高的純潔度、低的雜質含量、低的(de)非金屬夾雜物含量(liàng),并控制其形态、粒度和。
此外還要求(qiú)鋼質的均勻性和(hé)穩定性。彈簧(huáng)鋼還應具有良好的表面質量和高精度(dù)的外(wài)形和尺(chǐ)寸。 在(zài)彈簧(huáng)鋼生産中已廣泛采用連鑄(zhù)。與模鑄相比,采用連(lián)鑄可通過電磁攪拌、低溫鑄造等技術(shù)減小鋼的偏析,提高鋼質的(de)均勻性;減少二次氧化(huà),改善(shàn)鋼的表面脫碳;使鋼的(de)組織(zhī)和(hé)性能穩定(dìng)、均勻;提高收得率和生産(chǎn)效率;與爐外精煉(liàn)技術相(xiàng)配合降低氧(yǎng)含量和有效地控(kòng)制鋼的化學成(chéng)分。
在對彈簧鋼材的尺寸偏差、截面形狀、表面質量和沿鋼材長度(dù)顯微組織均勻(yún)性的要求不斷提高的情(qíng)況下,國外廣泛采用(yòng)了縱列式全連(lián)續軋機,并不斷改進以實現高速、無扭、無張力軋制。為了保證鋼(gāng)材尺寸精度采用短應力線或預應力軋機(jī)。
關鍵詞:不鏽鋼彈簧
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