進(jìn)口彈簧鋼片的性能用途,彈簧是機(jī)械行業(yè)和日常生活中常用的零件。彈簧在彈性范圍內(nèi)使用,卸載后應(yīng)回復(fù)到原來(lái)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(zhǎng)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(duì)鋼絲還會(huì)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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。
日展彈簧根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)可分為靜態(tài)簧和動(dòng)態(tài)簧。靜態(tài)彈簧指服役期振動(dòng)次數(shù)有限的彈簧,如閥彈簧,彈簧墊,秤盤彈簧,定載荷彈簧,機(jī)械彈簧,手表游絲等。動(dòng)態(tài)彈簧指服役期振動(dòng)次數(shù)達(dá)1×106次以上的彈簧,如發(fā)動(dòng)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(shí)主要考慮抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性,動(dòng)態(tài)彈簧選材時(shí)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,如裝置用彈簧,吸收振動(dòng)用彈簧等。設(shè)計(jì)使用壽命103~104次。
一般載荷指設(shè)計(jì)壽命105~106次,在振動(dòng)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(zhǎng)。
重載荷指長(zhǎng)時(shí)間工作、振動(dòng)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,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(duì)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(shí)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。
用以製造彈簧或類似彈簧性能零件的鋼類。具有高的彈性極限疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)以及一定的衝擊韌性和塑性主要在衝擊震動(dòng)等動(dòng)載荷或長(zhǎng)期週期變應(yīng)力的條件下使用。所以在各種狀態(tài)下工作的彈簧都要有良好的表面質(zhì)量和較高的抗疲勞性能。在工藝性能上需經(jīng)淬火回火的彈簧鋼應(yīng)具有一定的淬透性不易脫碳過熱敏感性低和塑性較高在熱狀態(tài)下易於成形。製造小尺寸彈簧用的鋼絲要有均勻的硬度和一定的塑性。
類別彈簧鋼按生產(chǎn)方法可分為熱軋彈簧鋼和冷拉(軋)彈簧鋼。熱軋彈簧鋼包括製造螺旋彈簧扭力桿用的圓鋼或梯形鋼和製造板簧的扁鋼冷拉(軋)彈簧鋼包括製造小規(guī)格螺旋彈簧的冷拉鋼絲和製造發(fā)條以及各種彈簧片的冷軋鋼帶。合金彈簧鋼中通常含錳硅鉻鉬鎢釩和微量的硼這些合金元素都可提高鋼的淬透性錳和硅固溶入鐵素體中可提高屈服強(qiáng)度。鉻鎢釩可以提高鋼的彈性極限屈強(qiáng)比和耐熱性。按所含合金元素常用的彈簧鋼可分為:
碳素彈簧鋼價(jià)格低廉用途廣泛。如表面狀態(tài)和熱處理組織相同疲勞極限并不低於合金彈簧鋼。缺點(diǎn)是淬透性和屈服強(qiáng)度較低截面較大的彈簧油淬時(shí)不能淬透水淬時(shí)容易開裂。如增加含碳量雖能提高強(qiáng)度和彈性極限卻會(huì)降低衝擊韌性和塑性尤其是降低低溫韌性。中國(guó)的碳素彈簧鋼有65707585四個(gè)鋼號(hào)。
單純含錳彈簧鋼如65Mn錳含量為0.90~1.20%。增加錳含量可提高鋼的淬透性和強(qiáng)度減小脫碳傾向缺點(diǎn)是有過熱敏感性和回火脆性且易產(chǎn)生淬火裂紋所以只適於製造各種小尺寸扁彈簧圓彈簧。
硅錳彈簧鋼是主要的熱軋合金彈簧鋼種中國(guó)有55Si2Mn60Si2Mn60Si2MnA