五金彈簧"彈簧鋼絲"材料特性介紹
彈簧鋼絲是用于做彈簧(SPRING)或鋼絲型件(WIRE FORM)的一種鋼絲.按照彈簧用途的不同,做彈簧所需的彈簧鋼絲都多種類(lèi)型,如要求較低的做床墊彈簧的彈簧鋼絲(簡(jiǎn)稱(chēng)床墊鋼絲)、做減震器的彈簧鋼絲、做懸掛簧的彈簧鋼絲、做發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的彈簧鋼絲及做相機(jī)快門(mén)的彈簧鋼絲等等,雖然沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)名稱(chēng),這些鋼絲的品質(zhì)要求是不同.彈簧鋼絲也可以按制造工藝分類(lèi),如生拉彈簧鋼絲(拉拔前不經(jīng)過(guò)鉛浴淬火處理)、鉛淬火彈簧鋼絲、鍍鋅彈簧鋼絲、油淬火彈簧鋼絲等.
彈簧鋼絲的使用特性和用途
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.
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.
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.
簡(jiǎn)介
SPRING WIRE
彈簧鋼絲的強(qiáng)度按品種、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格的不同,抗拉強(qiáng)度等級(jí)可在1000-3000兆帕范圍.
圓形彈簧鋼絲的直徑范圍在0.08-20毫米.
彈簧鋼絲的截面形狀一般為圓形,也有長(zhǎng)方、方、卵形等形狀,成品鋼絲一般是一卷卷交付,也有按直條交付的情況.
生產(chǎn)方法
不同類(lèi)型的彈簧鋼絲有不同的生產(chǎn)方法,共同特點(diǎn)都是需要一定的強(qiáng)度、高韌性和良好的卷簧性能.
常用各種彈簧鋼絲的工藝制作方法如下:
生拉彈簧鋼絲工藝流程:(鋼)盤(pán)條--表面處理-- 拉絲(床墊鋼絲可用此法)
鉛淬火彈簧鋼絲:在盤(pán)條尺寸或冷拔的中間規(guī)格進(jìn)行鉛浴淬火,然后再進(jìn)行表面處理和拉絲.
鍍鋅彈簧鋼絲:通常在成品尺寸進(jìn)行熱鍍或電鍍,也有采用盤(pán)條酸洗熱鍍后冷拔到規(guī)定尺寸的.
表面處理:一般采用酸洗磷化,去除氧化鐵皮,形成磷化膜;也有少數(shù)采用機(jī)械方法處理.目的都是滿(mǎn)足冷拔拉絲工序的要求,獲得光潔的表面.對(duì)于要求高疲勞壽命的彈簧鋼絲,如氣門(mén)彈簧鋼絲,應(yīng)對(duì)盤(pán)條進(jìn)行扒皮處理,減少表層缺陷,如果鋼廠能在鋼坯上進(jìn)行修磨,也有益于減少缺陷.
油淬火彈簧鋼絲:根據(jù)需要可采用碳鋼或合金鋼,表面處理并冷拔至成品尺寸后進(jìn)行淬火回火處理,這種工藝在汽車(chē)懸掛簧及氣門(mén)簧用鋼絲上用得較多,普通彈簧當(dāng)然也可以用.
拉絲:成品拔程的拉拔工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響很大,一般采用90%左右的較大的總減面率(見(jiàn)面積減縮率)和較小的道次減面率(約10%-20%),以保證產(chǎn)品的韌性.對(duì)于高強(qiáng)度彈簧鋼絲,拉拔時(shí)應(yīng)控制各道次鋼絲的出口溫度低于150℃,防止鋼絲因產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)裂紋,這是造成鋼絲報(bào)廢的主要缺陷.為此,拉拔時(shí)必須有良好的潤(rùn)滑和充分的冷卻,采用較小的道次減面率和拉拔速度有助于減少鋼絲的溫升. 熱處理:碳鋼彈簧鋼絲常用鉛浴淬火工藝,可獲得非常細(xì)小的珠光體組織(索氏體),對(duì)于改善深度拉拔性能及彈簧性能都是有益的,鉛浴的替代工藝流化床還未推廣,目前在一些小直徑上有應(yīng)用.合金鋼絲一般采用退火熱處理,使顯微組織適應(yīng)拉拔變形.不銹鋼絲的熱處理采用固溶處理,其目的也是改善組織以適應(yīng)拉拔的需要.油淬火工藝用在成品鋼絲上,采用感應(yīng)加熱或燃?xì)狻⑷加图訜釥t,將鋼絲加熱至奧氏體化溫度保溫一段時(shí)間,淬火后再進(jìn)行一次中溫回火.雖然名義上叫油淬火,基本上都采用水淬火或加高分子材料的水淬火.
分類(lèi)
五金彈簧根據(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,如安全閥彈簧,彈簧墊,秤盤(pán)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(mén)彈簧,車(chē)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,如安全裝置用彈簧,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(mén)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.
