1概述
机械弹簧就是充分利用材料的物理特性,通过一定的转换方式来实现其存储能量和释放能量。材料的特性在一定程度上决定了其弹簧的物理和力学特性,影响着弹簧的设计开发和特殊性的要求的提升。最常用的材料有金属材料和非金属材料两大类。
现代新材料品种的开发日新月异,特别是新型的高强度金属合金的不断出现和提高,使机械弹簧有了更高的效能;同时原材料后续加工方法的不断优化,如结构形状、热处理和表面质量等等,使弹簧的应用和发展更能满足其功能要求,进一步提升了弹簧产品使用的安全性、经济性和环境保护特性。
近年来随着化学橡胶工业的快速发展,聚胺酯类材料也广泛应用在弹簧产品上,在减震、减噪音机械结构领域广泛应用;氮气或气液为介质的空气弹簧也广泛应用于冲压模具、主机动减震、恒力器具、超高温弹性结构等领域。
弹簧材料应用最初是采用木、竹类材料,进入工业时代后开始广泛应用金属合金。随着机械弹簧特性的不断提高,针对弹簧要求材料具有高强度、高屈强比的特性,逐步形成了特殊的、专用的金属合金弹簧钢。金属合金弹簧钢总的发展总趋势是抗拉强度和屈强比更高,韧性更足。同时特殊的不锈钢弹簧钢能满足严重腐蚀环境下应用;特殊的耐高温恒弹性材料能满足较高的温度环境下应用
1.1常用弹簧金属材料的技术标准
表2-1所示为常用弹簧金属材料的技术标准。
表2-1
材料名称 标准编号 材料牌号 规格/mm 供货状态 代替标准编号
弹簧钢 GB/T222-1984 碳钢、合金钢(钢号17种) 圆、方、扁及异形钢 热轧、退火 GB1222-75
碳素弹簧钢丝 GB/T4357-1989 70、80、65Mn、70Mn、T9A、T8MnA B组ф0.08-13.0
C组ф0.08-13.0
D级ф0.08-6.0
铅淬冷拔强化 YB248-64Ⅱ、Ⅲ组
重要用途碳素弹簧钢丝 GB/T4358-1995 65、70Mn、T9A、T8MnA E组ф0.30-6.0
F组ф0.30-6.0
G组ф1.0-6.0 铅淬冷拔强化 YB550-65
琴钢丝 YB/T5101-1993(GB/T4358-1995) 60-80、60-70Mn、T9A、T8MnA G1组ф0.08-6.0
G2组ф0.08-6.0
F组ф2.0-5.0 铅淬冷拔强化 YB248-64Ⅰ、Ⅱa组
油淬火回火钢丝 GB/T18983-2003 65、70、65Mn、60Si2Mn、60Si2MnA、50CrV、55CrSi、67 CrV 低强度组:
FDC、TDC、VDC
中强度组:
FDSiMn,FDCrV(A,B);
FDSiMn,TDCrV(A,B);
VDCrV9A,B
高强度组:
FDCrSi,TDCrSi,
VDCrSi,
规格:
FD类ф0.50-17.0mm
TD类ф0.50-17.0mm
VD类ф0.50-17.0mm 油淬火回火 YB/T5102-93
YB/T5103-93
YB/T5104-93
YB/T5105-93
YB/T5108-93
合金弹簧钢丝 GB/T5218-1999 60Si2MnA
65Si2MnA
75Si3MnA
50CrVA
55CrSiA ф1.0-12.0
ф0.8-12.0
ф0.8-6.0 冷拔、退火、正火、高温回火、银亮 GB5218-99
GB5219-85
GB5221-85
阀门用铬钒弹簧钢丝` YB/T5136-1993 50CrVA ф0.5-12.0 冷拔、退火、冷拔+银亮、退火+银亮 YB285-64
YB218-64
弹簧垫圈用梯形钢丝 GB/T222-1985 65Mn 自选 冷拔、退火 YB217-64
弹簧用不朽钢丝 YB(T)11-1983 1Cr 18Ni9、
0Cr 19Ni10、
0Cr 17Ni8A1、
0Cr 17Ni8Mo2 ф0.8-12.0 冷拔强化
特殊用途碳素弹簧钢 YB647——67 T8A、TgA、T10A 甲组、乙组、丙组
ф0.2-1.50 铅淬冷拔强化
武器用冷拔合金弹 簧圆 钢 YB682——77 60Si2MnA
65Si2MnWA
50CrVA ф0.7-25.0 高温回火、磨光
武器用梯形弹 簧钢 YB484——64 60Si2MnA 65Si2MnWA
60Si2Ni2A 70Si2MnA 协议任选 冷拔、热轧
高速工具钢丝 GB/T3080---2001 W18Cr4V
W6M05Cr4V2 ф1.0-10.0 冷拔、磨光
弹簧钢热轧薄 钢板 GB/T3279—1982 选自GBl222—75 ф0.7-4 退火、高温回火 YB543——65
热处理弹簧钢 带 GB/T3530—1983 T7A、T8A、T9A、T10A、65Mn、60Si2MnA、70Si2CrA t0.08-1.50 调质强化 YB531——65
弹簧用不锈钢冷轧钢带 GB/T4231—1993 1Crl7Ni7、0Crl9Ni9、3Crl3、0Crl7Ni7AI t0.10-1.60 冷轧强化
弹簧钢、工具、钢冷轧钢带 YB/T5058—1993
(GB3525—83) 65Mn、T7A、T8A、T8MnA、T9MnA、T10A、T12A、T13A、Cr06、8CrV、W9Cr4V、W18Cr4V、85、50CrVA、60Si2MnA、65Si2MnWA、70Si2CrA 任选 冷轧硬化、退火、球化、退火 YB208——63
镍铜合金线 GB/T3113—82 NCu28-2.5-1.5
NCu40-2-1 ф0.05—6.0 冷拔强化 YB728——70
青铜线 GB/T14955—1994 QSi3-1、QSn4-3、QSn6.5-0.1、QSn6.5-0.4、QSn7-0.2 ф0.1—6.0 冷拔强化 GB3124—82
GB3125—82
白铜线 GB/T3125—94 BMn40—1.5、BMn3—12、BZnl5—20、B30、B19 ф0.05—6.0 冷拔强化 GB3125—82
铍青铜线 GB/T3134—96 QBe2 ф0.03—6.0 调质强化飞、冷拔强化 GB3134—82
黄铜线 GB/T3110—94 H68、H65、H62 ф0.05—6.0 冷拔 GB3110—82
铝青铜带 GB/T2062—1989 QAl5、QAl7、QAl9-2、QAl9—4 t0.05—1.20 冷轧 YB563—70
硅青铜带 GB/T2056—80 QSi3—1 t0.05—1.20 冷轧 YB557—70
锡青铜带 GB/T2066—1989 QSn6.5—0.1、QSn6.5—0.4、QSn4—3、QSn4-0.3 t0.05—1.20 冷轧 YB461—71
铝白铜带 GB/T2069—1980 BAll6—1.5、BAll3—3 t0.05—1.20 冷轧 YB558—70
锌白铜带 GB/T2071—1989 BZnl5—20 t0.05—1.20 冷轧 YB558—70
铍青铜带 YB552—75 QBel.7、QBel.9、QBe2 t0.05—0.5 冷轧(退火)
镍及镍合金带 GB/T2072—1993 NCu28—2.5—1.5 t0.05—1.20 冷轧 GB2072—94
弹性元件用合金3J21 YB/T5253—93
(GBn217—84) Co40NiCrMo 丝ф0.2—5.0
带t0.2—2.5 冷拔、冷轧 YB140—73
弹性元件用合金3J1和3J53 YB/T5256—93
(GBn220—84) Ni36CrTiA1
Ni42CrTi 丝ф0.2—3.0
带t0.2—0.5 冷拔、冷轧 YB138—73