弹簧材料如何选择

弹簧材料的选择应根据弹簧在负载下的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导电磁导率的要求、工艺性能、材料来源和价格等因素来确定。在确定材料的截面形状和尺寸时，应优先选用国家标准和部颁标准规定的系列尺寸，尽量避免使用非标准系列规格的材料。中小弹簧，特别是螺旋拉伸弹簧，应优先采用强化钢丝、铅浴等温冷拔钢丝和油淬回火钢丝，强度高，表面质量好，疲劳性能高于普通淬火回火钢丝，加工简单，良好的工艺性和稳定的质量。碳弹簧钢丝和钢琴钢丝冷拔后产生较大的残余应力。弹簧加工后残余应力大，回火后尺寸变化大，尺寸精度难以控制。油淬回火钢丝在拉拔到规定尺寸后进行调强。基本上没有残余应力。弹簧成形后经低温回火，尺寸变化小。耐热稳定性优于冷拔。加固钢丝。对于大中型弹簧，对于载荷精度和应力较高的弹簧，应选用冷拔材料或冷拔后抛光钢。对于低负荷精度和低应力的弹簧，可以使用热轧钢。平板弹簧一般采用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiNvB、55SiNmoV、60CrMn和60CrMnB等扁钢。螺旋弹簧的材料截面最好为圆形。方形和矩形截面材料具有很强的承载能力和良好的抗冲击性能，可以使弹簧小型化，但材料来源少。而且价格较高，除特殊需要外，一般不选这种材料。近年来，圆钢丝压扁代替梯形钢丝的发展取得了很好的效果。在高温下工作的弹簧材料需要良好的热稳定性、抗松弛或蠕变、抗氧化性和对某些介质的耐腐蚀性。随着弹簧工作温度的升高，弹簧材料的弹性模量降低，导致刚度降低，承载能力降低。因此，在高温下工作的弹簧必须了解弹性模量的变化率（值），并计算弹簧承载能力降低对使用性能的影响。根据GB1239的规定，当普通螺旋弹簧的工作温度超过60℃时，应修正剪切模量。公式为：G t=Kt G，其中G-室温下的弹性模量；Gt-工作温度下的剪切t-可变模量；Kt-温度修正系数在低温下使用的弹簧材料应具有良好的低温韧性。碳弹簧钢丝、钢琴钢丝和1Cr18Ni9奥氏体不锈钢弹簧钢丝、铜合金、镍合金具有良好的低温韧性和强度。在低温下，材料的脆性对表面缺陷非常敏感，因此，对材料的表面质量提出了严格的要求。在低温下，环境介质对材料的腐蚀程度远低于温室，镉和镀锌很可能导致低温和脆化。在低温下，材料的弹性模量和膨胀系数没有变化 ge多，在设计中可以忽略不计。弹簧钢弹簧硬度（即强度）的选择应以弹簧的承载性能和应力大小为依据。然而，硬度与平面应变断裂韧度密切相关。随着硬度的增加，平面应变断裂韧度（KIC）值显著降低。这意味着在确定弹簧的硬度值时，在满足弹簧特性要求的前提下，弹簧的硬度值应较低。在选择弹簧材料时，要注意钢的淬透性。弹簧材料的截面是否为淬火状态对弹簧的质量有很大的影响。使用弹簧本身作为导体的电弹簧或在湿度变化的环境中工作的弹簧，例如水（包括海水）和水蒸气，通常使用铜和金材料。耐腐蚀材料，如不锈钢或镍合金，通常用于与其他腐蚀介质酸性接触的弹簧。对于在一般环境介质条件下使用的弹簧，采用普通弹簧钢，弹簧制作完成后，表面进行防锈涂层或电镀（镀锌、镀镉、镀铜）以防腐蚀。为了满足称重仪器和仪器中使用的弹簧精度不受温度变化的影响，一般选用弹性模量和膨胀系数变化不大的恒弹性合金。增强塑料可用于要求重量轻、绝缘、防撞、防腐等特殊用途的弹簧。目前比较合适的塑料弹簧是以环氧树脂和酚醛树脂为基体，玻璃纤维增强的热固性增强塑料GFRP。抗振橡胶还可用于制造各种橡胶弹簧。

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