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型,如要求較低的做床墊彈簧的彈簧鋼絲(簡稱床墊鋼絲)、做減震器的彈簧鋼絲、做懸掛簧的彈簧鋼絲、做發動機氣門的彈簧鋼絲及做相機快門的彈簧鋼絲等等,雖然沒有統一的標準分類名稱,這些鋼絲的品質要求是不同.彈簧鋼絲也可以按制造工藝分類,如生拉彈簧鋼絲(拉拔前不經過鉛浴淬火處理)、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
彈簧在彈性范圍內使用,卸載后應回復到原來位置,希望塑性變形越小越好,因此鋼絲應具有高的彈性極限,屈服強度和抗拉強度.屈強比越高,彈性極限就越接近抗拉強度,因而越能提高強度利用率,制成的彈簧彈力越強.
彈簧通常在交變應力作用下長期工作,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.
在特定環境中使用的彈簧,對鋼絲還會有一些特殊要求,例如:在腐蝕介質中使用的彈簧,必須有良好的抗腐蝕性能.精密儀器中使用的彈簧,應具有長期穩定性和靈敏性,溫度系數要低,品質因素要高,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鋼絲直接繞制彈簧,彈簧成形后經消除應力處理直接使用.冷拉彈簧鋼絲的抗拉強度要略高于油淬火回火鋼絲.大規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格一般小于8.0mm,油淬火回火鋼絲使用規格一般小于13.0mm.實際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態彈簧鋼絲,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.
簡介
SPRING WIRE
彈簧鋼絲的強度按品種、標準和規格的不同,抗拉強度等級可在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.
生產方法
不同類型的彈簧鋼絲有不同的生產方法,共同特點都是需要一定的強度、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)盤條--表面處理-- 拉絲(床墊鋼絲可用此法)
鉛淬火彈簧鋼絲:在盤條尺寸或冷拔的中間規格進行鉛浴淬火,然后再進行表面處理和拉絲.
鍍鋅彈簧鋼絲:通常在成品尺寸進行熱鍍或電鍍,也有采用盤條酸洗熱鍍后冷拔到規定尺寸的.
表面處理:一般采用酸洗磷化,去除氧化鐵皮,形成磷化膜;也有少數采用機械方法處理.目的都是滿足冷拔拉絲工序的要求,獲得光潔的表面.對于要求高疲勞壽命的彈簧鋼絲,如氣門彈簧鋼絲,應對盤條進行扒皮處理,減少表層缺陷,如果鋼廠能在鋼坯上進行修磨,也有益于減少缺陷.
油淬火彈簧鋼絲:根據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行淬火回火處理,這種工藝在汽車懸掛簧及氣門簧用鋼絲上用得較多,普通彈簧當然也可以用.
拉絲:成品拔程的拉拔工藝對產品性能的影響很大,一般采用90%左右的較大的總減面率(見面積減縮率)和較小的道次減面率(約10%-20%),以保證產品的韌性.對于高強度彈簧鋼絲,拉拔時應控制各道次鋼絲的出口溫度低于150℃,防止鋼絲因產生應變時效而出現扭轉裂紋,這是造成鋼絲報廢的主要缺陷.為此,拉拔時必須有良好的潤滑和充分的冷卻,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,可獲得非常細小的珠光體組織(索氏體),對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用.合金鋼絲一般采用退火熱處理,使顯微組織適應拉拔變形.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拉拔的需要.油淬火工藝用在成品鋼絲上,采用感應加熱或燃氣、燃油加熱爐,將鋼絲加熱至奧氏體化溫度保溫一段時間,淬火后再進行一次中溫回火.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
五金彈簧根據運行狀態可分為靜態簧和動態簧.靜態彈簧指服役期振動次數有限的彈簧,如安全閥彈簧,彈簧墊,秤盤彈簧,定載荷彈簧,機械彈簧,手表游絲等.動態彈簧指服役期振動次數達1×106次以上的彈簧,如發動機閥門彈簧,車輛懸掛簧,防震彈簧,聯軸器彈簧,電梯緩沖彈簧等.靜態彈簧選材時主要考慮抗拉強度和穩定性,動態彈簧選材時主要考慮疲勞,松弛及共振性能.
彈簧根據負荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態.輕載荷指承受靜態應力,應力較低,變形量較小的彈簧,如安全裝置用彈簧,吸收振動用彈簧等.設計使用壽命103~104次.
一般載荷指設計壽命105~106次,在振動頻率300次/min條件下使用的普通彈簧.在許用應力范圍內,壽命保證1×106次,載荷應力越低,壽命越長.
重載荷指長時間工作、振動頻繁的彈簧.如閥門彈簧,空氣錘、壓力機、液壓控制器彈簧,其載荷較高,常常在低于許用應力10%左右使用,使用壽命大于1×106次,通常為107次.
