弹簧的材料选材与制造

弹簧的材料、选材与制造

弹簧的材料、选材与制造 2011： 1 弹簧材料为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外，还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。

图20-2 碳素钢丝直径与强度的关系表20-2 主要弹簧材料及其许用应力类别代号许用扭应力[tT]许用弯曲应力[σb]/MPa切变模量G/GPa弹性模量E/GPa推荐硬度范围HRC推荐使用温度°C特性及用途Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧Ⅲ类弹簧Ⅰ类弹簧Ⅱ类弹簧钢丝碳素弹簧钢丝 Ⅰ,Ⅱ,Ⅱa,Ⅲ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5～78.5204～202--40～120强度高，性能好，适于做小弹簧60Si2Mn 60Si2MnA47162778578598178.519745～50-40～200弹性好，回火稳定，易脱碳，适于做受大载荷的弹簧65Si2MnWA 60Si2CrVA560745931931116747～52-40～250强度好，耐高温，弹性好30W4Cr2VA44258873573592043～47-40～350高温强度好，淬透性好。50CrVA45～50-40～210高疲劳强度，淬透性和回火稳定性好不锈钢1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193--250～300耐腐蚀，耐高温，适于做小弹簧4Cr1344258873573592075.521548～53-40～300耐腐蚀，耐高温，适于做大弹簧Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40～500耐腐蚀，高强度，无磁，低后效，高弹性青铜丝Qsi-326535344244255040.2 93HB90～120-40～120耐腐蚀，防磁好QSn4-339.2Qbe235344255055073542.2129.537～40耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好

注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>106；Ⅱ类N=103～105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N4mm取下限。2 材料选择弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件，以及加工、热处理和经济性等因素，以便使选择结果与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软木及空气等。 3 弹簧制造螺旋弹簧的制造工艺过程如下： ①绕制； ②钩环制造； ③端部的制作与精加工； ④热处理；⑤工艺试验等，对于重要的弹簧还要进行强压处理。弹簧的绕制方法分冷卷法与热卷法两种。（1）冷卷法：簧丝直径d≤8mm的采用冷卷法绕制。冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷绕后一般不再进行淬火处理，只须低温回火以消除卷绕时的内应力。（2）热卷法：簧丝直径较大（d>8mm）的弹簧则用热卷法绕制。在热态下卷制的弹簧，卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。

对于重要的弹簧，还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。为提高弹簧的承载能力，可将弹簧在超过工作极限载荷下进行强压处理，以便在簧丝内产生塑性变形和有益的残余应力，由于残余应力的符号与工作应力相反，因而弹簧在工作时的最大应力（见图所示）比未经强压处理的弹簧小。(end)

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