当前课程知识点：工程材料 > 第9章典型工件的选材及工艺路线设计 > 9.3弹簧选材 > 弹簧选材
下面我们学习第九章
第三节 弹簧选材
弹簧是利用材料的弹性
和弹簧本身的结构特性
在载荷作用下产生变形时
将机械功或者动能
转变为形变能
在恢复变形时
把形变能再转变为动能
或者机械能
我们看弹簧有很多种种类
这里给出了压缩螺栓簧
拉伸螺旋簧 扭转螺旋簧
板簧 片簧等等弹簧
弹簧它主要有以下功能
一 缓冲或者减震
如汽车 火车中使用的悬挂弹簧
二 定位
如机床夹具中利用弹簧
将定位销压在定位孔
或者定位槽中
三 复位
在外力去除后
自动恢复到原来的位置
如汽车发动机中的气门弹簧
四 储存和释放能量
如钟表 玩具中的发条
五 测力 如弹簧秤 测力计等等
我们先学习第一部分
弹簧的工作条件与失效形式
一 弹簧的工作条件
弹簧在工作时
在外力的作用下
会压缩 拉伸 扭转
材料承受着弯曲应力或扭转应力
缓冲或减震 或复位用的弹簧
它承受着交变应力
和冲击载荷的作用
某些弹簧还承受着腐蚀介质
和高温的作用
二 弹簧的失效形式
它主要有以下几种
一塑性变形 二疲劳断裂
三快速脆性断裂
四腐蚀断裂及永久变形
五高温下出现的蠕变和应力松驰
产生永久变形
第二部分 弹簧材料的
性能要求与选材
一 弹簧材料的性能要求
第一它要求高的弹性极限
和高的屈强比
弹性极限越大
弹簧可承受的外载荷越大
屈强比越高
可充分发挥材料的承载潜力
不同材料它的屈强比
有很大的差异
我们看65号钢它的屈强比为0.7
而60硅2锰钢它的屈强比为0.75
50铬钒A钢它的屈强比则达到0.9
二 高的疲劳强度
弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度越大
弹簧的抗疲劳性能越好
三 好的材质和表面质量
材料要求夹杂物含量少
晶粒细小 表面质量好 缺陷少
这样可以提高弹簧的疲劳寿命
和抗断裂的能力
四 某些弹簧需要材料
有良好的耐蚀性和耐热性
这样可以在腐蚀介质中
和高温条件下进行工作
二 弹簧的选材
我们先看一下弹簧钢
第一种热轧弹簧用材
它热轧成圆钢 方钢 盘条 扁钢等
主要用于制造尺寸较大
承载较重的螺旋弹簧或者板簧
弹簧热压成形后再进行淬火
及中温回火处理
另外一种是冷轧或者冷拔弹簧用材
主要有盘条 钢丝或薄钢带 钢片
主要用于制造小型冷成形螺旋弹簧
片簧 蜗卷弹簧等等
主要的弹簧钢有60钢 70钢
65锰 55硅2锰 55硅2锰硼
60硅2锰 50铬钒A
50铬锰等等弹簧钢
另外一类弹簧钢
是用不锈钢来进行制造
主要的牌号有06铬19镍10
12铬18镍9
06铬18镍11钛
它通过冷轧或者冷拔
进行加工成带或者丝材
主要用于制造
在腐蚀介质中使用的弹簧
还有一类是导电用的弹簧
如黄铜 锡青铜 铝青铜
铍青铜等制作的弹簧
它要求有良好的导电性
无磁性 有很好的耐蚀性
耐低温性及弹性
主要应用于制造电器 仪表弹簧
以及在腐蚀介质中
使用的弹簧元件
第三部分 典型弹簧选材
第一类汽车板簧
我们先学习它的用途及性能要求
汽车板簧主要用于缓冲和吸震
承受很大的交变应力
和冲击载荷的作用
它需要有高的屈服强度和
高的疲劳强度
主要材料有以下几种
第一类应用于轻型汽车的板簧
可选用65锰 60硅2锰钢进行制造
第二类中型或者重型汽车的板簧
可选用50铬锰
55硅锰钒硼来进行制造
第三类重型载重汽车的
大截面板簧
主要选用55硅锰钼钒
55硅锰钼钒铌钢材来进行制造
弹簧的加工工艺路线如下
对于热轧钢带或者钢板
先冲载下料 压力成形
然后淬火 中温回火
然后表面喷丸强化处理
淬火的温度一般为850至860度
如60硅二锰钢
选用870度采用油淬
回火它的温度一般为420至500度
组织为回火屈氏体
屈服强度一般不低于1100兆帕
硬度为42至47HRC
冲击韧度为250至300每平方米千焦
二气门弹簧
内燃机气门弹簧是一种
压缩螺旋弹簧
它的用途是在凸轮 摇臂
或挺杆的联合作用下
使气门打开和关闭
承受压力不是很大
它的用材主要用50铬钒A钢
来进行制造
这种钢材它的淬透性比较好
晶粒细小 有一定的耐热性
它的工艺路线为卷曲成形
淬火 中温回火 喷丸强化
然后两端磨平
将冷拔退火后的盘条冷卷成形
在850至860度加热油淬
然后在520度进行中温回火
组织为回火屈氏体
性能特征为弹性好
屈服强度高 疲劳强度高
有一定的耐热性
气门弹簧也可以用冷拔后
经油淬及回火后的钢丝制造
冷卷成簧后经300至350度
去应力退火
三继电器簧片
继电器簧片是一种片簧
它使两电接触点紧密接触
保持良好的导电
簧片所承受的弯曲应力很小
簧片材料要求有好的弹性
导电性和耐蚀性
我们看这是一个继电器簧片的图片
可选用的材料有黄铜 锡青铜
和白铜
黄铜的导电性好
抗疲劳性能较高
弹性一般 价格较低
锡青铜的导电性稍低
但抗疲劳性能高
弹性好 价格稍高
白铜的导电性好
抗蚀性高
抗疲劳性能高
弹性好 但价格较贵
簧片生产工艺简单
用冷轧薄片冲裁下料成形制造即可
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
