彈簧是機(jī)械行業(yè)和日常生活中最常用的零件。彈簧在彈性范圍內(nèi)使用,卸載后應(yīng)回復(fù)到原來位置,希望塑性變形越小越好,因此鋼絲應(yīng)具有高的彈性極限,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。屈強(qiáng)比越高,彈性極限就越接近抗拉強(qiáng)度,因而越能提高強(qiáng)度利用率,制成的彈簧彈力越強(qiáng)。????彈簧依靠彈性變形吸收沖擊能量,所以彈簧鋼絲不一定要有很高的塑性,但起碼要有能承受彈簧成型的塑性,以及足夠的能承受沖擊能量的韌性。???? 彈簧通常在交變應(yīng)力作用下長期工作,因此要有很高的疲勞極限,以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。???? 在特定環(huán)境中使用的彈簧,對鋼絲還會有一些特殊要求,例如:在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧,必須有良好的抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧,應(yīng)具有長期穩(wěn)定性和靈敏性,溫度系數(shù)要低,品質(zhì)因素要高,后效作用要小,彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧,要求在高溫時仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能等。???? 此外,還應(yīng)考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼絲直接繞制彈簧,彈簧成形后經(jīng)消除應(yīng)力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度要略高于油淬火回火鋼絲。大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大,繞制彈簧很困難,所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般小于8.0mm,油淬火回火鋼絲使用規(guī)格一般小于13.0mm。實際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲,冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。???? 彈簧根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)可分為靜態(tài)簧和動態(tài)簧。靜態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)有限的彈簧,如安全閥彈簧,彈簧墊,秤盤彈簧,定載荷彈簧,機(jī)械彈簧,手表游絲等。動態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)達(dá)1×106次以上的彈簧,如發(fā)動機(jī)閥門彈簧,車輛懸掛簧,防震彈簧,聯(lián)軸器彈簧,電梯緩沖彈簧等。靜態(tài)彈簧選材時主要考慮抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性,動態(tài)彈簧選材時主要考慮疲勞,松弛及共振性能。???? 彈簧根據(jù)負(fù)荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態(tài)。輕載荷指承受靜態(tài)應(yīng)力,應(yīng)力較低,變形量較小的彈簧,如安全裝置用彈簧,吸收振動用彈簧等。設(shè)計使用壽命103~104次。???? 一般載荷指設(shè)計壽命105~106次,在振動頻率300次/min條件下使用的普通彈簧。在許用應(yīng)力范圍內(nèi),壽命保證1×106次,載荷應(yīng)力越低,壽命越長。???? 重載荷指長時間工作、振動頻繁的彈簧。如閥門彈簧,空氣錘、壓力機(jī)、液壓控制器彈簧,其載荷較高,常常在低于許用應(yīng)力10%左右使用,使用壽命大于1×106次,通常為107次。???? 彈簧選材的原則是:首先滿足功能要求,其次是強(qiáng)度要求,最后才考慮經(jīng)濟(jì)性。????碳素彈簧鋼是彈簧鋼中用途廣泛,用量最大的鋼類。鋼中含0.60%~0.90%的碳和0.3%~1.20%的錳,不再添加其它合金元素,使用成本相對較低。碳素彈簧鋼絲經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸せ驘崽幚?,可以獲得很高的抗拉強(qiáng)度,足夠的韌性和良好的疲勞壽命。但碳素鋼絲的淬透性低,抗松弛性能和耐蝕性能差,彈性模量的溫度系數(shù)較大(高達(dá)300×10-6/℃),適用于制造截面較小,工作溫度較低(120℃>)的彈簧。????合金彈簧鋼一般含0.45%~0.70%的碳和一定量的Si,Mn,Cr,V,W及B等合金元素。合金元素的加入改善彈簧鋼的抗松弛性能,提高鋼的韌性,同時顯著提高鋼的淬透性和使用溫度,適用于制造較大截面,較高溫度下使用的彈簧。
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