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弹簧材料应具备的性能


1、弹簧材料应具备的性能

1)高的强度:为提高弹簧搞疲劳破坏和抗松驰的能力,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,因此弹簧设计和制造者总是希望材料具有高的屈服强度,而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,帮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:在弹簧加工过程中材料需经受不同程序的加工变形,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,弹簧材料均不得出现裂纹、折损等缺陷。同时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:手机弹簧工作时表面承受的应力较大,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弹簧和气门弹簧、阀门弹簧及悬架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,如材料的化学成份、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、锈蚀划痕和压痕等,都易使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。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。

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