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压缩弹簧材料应具备的性能有哪些呢?

时间:2020-10-29 09:46:12 来源:辉簧弹簧 点击:

  压缩弹簧材料应具备的性能有哪些呢?
 
  压缩弹簧材料必须具有充分的弹性,其次还要有较高的疲劳强度,能够经受长期交变载荷作用,同时还要具有耐蚀、耐热、耐低温、恒弹性、非磁性及良好的导电性等等。压缩弹簧在工作时常受到变载荷或冲击载荷的作用,为了保证压缩弹簧能够持久可靠地工作,其材料必须具有高的弹性极限和疲芜极限,同时应具有足够的韧性和塑性,以及良好的可热处理性。
 
压缩弹簧
 
  1)高的强度:为提高压缩弹簧抗疲劳破坏和抗松弛的能力,压缩弹簧材料应具有高的屈服强度 与弹性极限 ,尤其要有高的屈强比( / )。在通常情况下,材料的弹性极限与屈服强度成正比,因此压缩弹簧设计和制造者总是希望材料具有高的屈服强度.而压缩弹簧材料的抗拉强度 和屈服强度 较接近,如冷拔碳素钢丝的 约为 的90%左右:由于抗拉强度比屈服强度容易测得,在材料交货中提供的都是抗拉强度,故在设计制造时一般都用抗拉强度作为依据。但材料的抗拉强度并不是越高越好,强度过高会降低材料的塑性和韧性,增加脆性倾向。材料抗拉强度的高低与其化学成分、金相组织、热处理状况、冷加工(拉拔或轧制)程度及其他强化工艺等因素有关。抗拉强度与疲劳强度也有一定的关系,当材料的 在1600MPa以下时,其疲劳强度随抗拉强度的增高而增高。大致上材料的疲劳强度与抗拉强度遵循的关系是:   (其中 为材料在对称循环下的疲劳强度)。
 
  2)良好的塑性和韧性:在压缩弹簧制造过程中材料需经受不同程度的加工变形,因此要求材料具有一定的塑性。例如形状复杂的拉伸和扭转压缩弹簧的钩环及扭臂,当曲率半径很小时,在加工卷绕或冲压弯曲成形时,压缩弹簧材料均不得出现裂纹、折损等缺陷。同时压缩弹簧在承受冲击载荷或变载荷时,材料应具有良好的韧性,这样对提高压缩弹簧的使用寿命会有很大的裨益。
 
  3)优良的表面状态和疲劳性能:压缩弹簧工作时表面承受的应力最大,而疲劳破坏往往是从钢丝表面开始的,对于用在重要场合的压缩弹簧如气门压缩弹簧、阀门压缩弹簧及悬架压缩弹簧都要求有几百万次,几千万次甚至更长的循环寿命,这就对材料的疲劳性能提出了很高的要求。影响材料疲劳性能的因素很多,如材料的化学成分、硬度、钢材的纯净程度、表面质量和金相组织等,尤为重要的是材料的表面质量。材料的表面缺陷,如裂纹、折叠、鳞皮、锈蚀、凹坑、划痕和压痕等,都易使压缩弹簧在工作过程中造成应力集中。其应力集中的部位常常是造成疲劳破坏的疲劳源。疲劳源还易在表面脱碳的部位首先发生,因此严格控制脱碳层深度也是一个很重要的质量指标。为提高压缩弹簧材料的表面质量,可以对材料表面进行磨光或抛光,在钢丝拉拔前采用剥皮工艺剥除一层材料表皮,这样可以将大部分表面缺陷去掉。压缩弹簧热处理时可采用控制气氛或真空热处理,防止表面脱碳和氧化。
 
  4)严格的尺寸精度:许多压缩弹簧对负荷精度有较高的要求,如气门压缩弹簧的负荷偏差不得大于规定负荷的5%—6%,以具有圆钢丝的拉、压压缩弹簧为例,如果钢丝直径偏差为1%,负荷就会产生4%左右的偏差。由此可见,严格的尺寸精度对保证压缩弹簧的质量也是十分重要的。
 
  5)好的均匀性:对材料的均匀性要求是指对材料的化学成分、力学性能、尺寸偏差等各项指标要求均匀和稳定一致。如果材料各方面性能不一致,会给压缩弹簧生产带来很大的困难,造成产品几何尺寸、硬度、负荷等参数的离散性,严重的不均匀性甚至会造成废品。
 
  此外,某些不锈钢和青铜等材料,具有耐腐蚀的特点,青铜还具有磁性和导电性,故常用于制造化I设备中或工作于腐蚀介质中的压缩弹簧。其缺点是不容易热处理,力学性能较差,所以在一般机械中很少采用。
 
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