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弹簧的常用材料选择有哪些?

2022-04-26 21:51:39

弹簧的常用材料选择有哪些?

       
   弹簧是利用
弹簧材料的弹性,由弹性势能转化为动能从而发挥作用。理论情况下弹性越高的材料一般越好。不过在实际使用时,其材料还要切合材料的物理机械性质等条件进行取舍。
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  一般材料的选择考虑的因素:
1:弹性限度:
  弹性限度是对材料施加力以后二产生形变,消除该力是,不残留变形的最力所相对的应力,此数值很难测定,但相对来说抗拉强度愈高德材料,其弹性限度愈高,同时可通过热处理加工来改变弹性极限。

2:弹性系数:
  对弹簧材料施加力,产生单位应变是的应力称为弹性系数,在行业内也称为刚度,此值为弹簧设计的基体,弹簧材料的弹性系数主要取决于材料的化学成分,又因热处理加工而稍有变化。

3:疲劳强度:
  疲劳强度与材料的选材以及同种材料的抗拉强度有一定的关系,但又因表面状态、脱碳、热处理加工工艺、表面强化工艺等不同,而有较大差异。

4:淬火性:
  大型弹簧为了提高淬火效果,需要淬火性良好的材料,淬火性取决于材料的化学成分,铬钒钢油淬火临界直径为40mm,水淬临界直径为50mm;硅铬钢的油淬临界直径为50mm,水淬临界直径为60~70mm。

5:耐热性:
  部分弹簧使用工况为高温环境,通常弹簧材料的各种机械性能随着温度的上升而减小,通常情况下,碳素钢弹簧的最使用温度为200℃,一般的合金钢的最使用温度为250℃,而特殊的耐高温材料,最使用温度可达600~900℃,如:Inconel-X750、Inconel-X718等。

6:耐腐蚀性:
  有的弹簧材料在腐蚀的环境下使用,会腐蚀疲劳的现象,耐腐性取决于材料化学成分,也会因生产工艺区别略有差异。

7:电传导性:
  电器、通讯器材常兼用为电传导,此时可以使用黄铜、磷铜、铍铜等铜合金金属作为弹簧基材使用。

8:膨胀系数:
  特种精密设备,如:钟表发条弹簧、精密仪器弹簧等,很忌讳温度变化所导致的伸缩,此时需要用到特殊的基材。

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弹簧常用线材选择:
  1:琴钢线:(PIANO WIRE)
  是使用琴钢线材进行韧化处理,特殊的加工拉拔工艺,赋予线材良好的尺寸精度,良好的表面状态,以及良好的机械性能。琴钢线一般分为SWP-A;SWP-B;适用于强度较高荷重较重的,疲劳寿命要求较高的应用领域使用。

  2:碳钢线:(HARD DRAWN STEEL WIRE)
  碳钢线为较为常见的弹簧线材,在应钢线材韧化处理后,进行拉拔加工制造,其性价比较高,适用于普通的应用环境,适合无冲击荷重的弹簧,较为常见的碳钢线有:65Mn、72B、82A等。

  3:不锈钢线:(STAINLESS STEEL WIRE)
  不锈钢有软质线与硬质线,弹簧上使用的为硬质线,这是将不锈钢线材回火、酸洗、冷拉制成,耐腐蚀性优良,也有利于需要耐热、耐腐蚀的工况场合,部分牌号的不锈钢为了增强抗拉强度而增大含碳量,但过高的含碳量则有可能有应力腐蚀,易带磁性。常见的不锈钢牌号有:SUS304、SUS316、SUS202、SUS303、SUS410、SUS420、SUS430等。

  4:合金钢:(ALLOY STEEL)
  合金钢种类繁多,常见的牌号有:60Si2MnA、55CrSi、SEA9254、SWOSC-V、OTEV系列等。不同牌号的合金钢材料特性完全同,导致了不合金钢的最使用环境也不同,这时需要根据使用工况,每分钟弹簧往复频率,以及应力的不同,需要工程师选择适合的弹簧基材。
   

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