《彈簧剛課程設(shè)計(jì)》word版-文庫吧
2025-05-16 11:37 本頁面
【正文】 用于制造中、小型截面的鋼板彈簧；題目中的彈簧不是一般的鋼板彈簧，而是剎車系統(tǒng)中的緩沖彈簧，加之合金元素種類比 55Si2Mn 多，雖然性能與55Si2Mn 接近，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，選擇 55Si2Mn 較好。 55SiMnVB 適用于制造中型截面尺寸的板彈簧和螺旋彈簧， 50CrVA 適用于制造大截面的高載荷重要彈簧； 題中是小型截面尺寸的緩沖彈簧，故不適合選擇這兩種材料。60Si2MnA 適于制作承受較大負(fù)荷的扁形彈簧或承受交變負(fù)荷下工作的大型重要卷制彈簧；不適宜制 造緩沖彈簧。 60Si2CrA 適用于制造承受高應(yīng)力及工作溫度 300℃ 條件下工作的彈簧， 60Si2CrVA 用于制造耐熱彈簧及承受沖擊性應(yīng)力和高載荷的重要彈簧， 60W4MnBA 適用于制造大型彈簧；這些材料均不適宜制作小型截面的汽車用緩沖彈簧。 綜上訴述，鋼絲直徑為10mm，最終硬度為 4047HRC 的汽車用緩沖彈簧，從經(jīng)濟(jì)和各方面因素考慮，應(yīng)選擇的材料為 55Si2Mn。 根據(jù)性能選材 55Si2Mn 、 60Si2MnA 硅含量高，強(qiáng)度高，彈性好，抗回火穩(wěn)定性好，易脫碳和石墨化，淬透性不高。是主要的 彈簧鋼類，用途很廣，制造各種彈簧，如汽車、機(jī)車、拖拉機(jī)的板簧、螺旋彈簧，汽缸安全閥簧及一些在高應(yīng)力下工作的重要彈簧，磨損嚴(yán)重的彈簧。由于含碳量越高越易引起脫碳和石墨化，故選 55Si2Mn 作為緩沖彈簧材料； 55Si2MnB 因含硼，其淬透性明顯改善，用于制造輕型、中型汽車的前后懸掛彈簧、副簧。淬透性、綜合力學(xué)性能好，主要制造中、小型汽車的板簧，使用效果好，亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋彈簧。雖其綜合力學(xué)性能較好，但題中所給不是一般的板簧，而是緩沖彈簧，故不適宜用此材料。 50CrVA 少量釩提高彈性、強(qiáng)度，細(xì)化 晶粒，減小脫碳傾向。碳含量較小，塑性、韌性較其他彈簧鋼好。淬透性高，疲勞性能也好，適于制造各種重要的螺旋彈簧，特別適宜作振幅高、疲勞性能要求嚴(yán)格的彈簧，如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等。高溫時(shí)強(qiáng)度性能穩(wěn)定，用于較高溫度下的彈簧，此處汽車用緩沖彈簧不需太高溫度，故選此材料不合適； 60Si2CrA 、 60Si2CrVA 是高強(qiáng)度彈簧鋼，淬透性高，熱處理工藝性能好。因強(qiáng)度高，卷制彈簧后應(yīng)及時(shí)處理消除內(nèi)應(yīng)力，適于制造載荷大的重要大型彈簧。 60Si2CrVA 鋼用于制作極重要的彈簧，如常規(guī)武器取彈鉤彈簧，還用 于承受高載荷、耐熱、耐沖擊彈簧，而在此處不需承受過高的溫度和載荷，故不選擇該材料。綜上訴述，選擇 55Si2Mn作為鋼絲直徑為 10mm，硬度要求為 4047HRC 的汽車用緩沖彈簧是最佳的選擇 。 55Si2Mn 的化學(xué)成分如下表。 表 2 55Si2Mn 合金彈簧鋼材質(zhì)化學(xué)成分 元素 C Si Mn S P Cr Ni Cu 含量 ~0.60 ~2.00 ~0.90 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 三：零件加工工藝路線 55Si2Mn合金 彈簧鋼是應(yīng)用廣泛的硅錳彈簧鋼，強(qiáng)度、彈性和淬透性較高 。 55Si2Mn鋼屬于硅錳系合金彈簧鋼，是在優(yōu)質(zhì)中碳鋼的基礎(chǔ)上提高硅、錳含量而成。硅的作用是提高鋼的硬度、強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和疲勞性能 ， 同時(shí)增加鋼的回火穩(wěn)定性。錳的作用在于提高鋼的淬透性和耐磨性。由于具有良好的綜合力學(xué)性能和低廉的價(jià)格， 55Si2Mn鋼得到了廣泛的應(yīng)用，在我國彈簧鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用比例接近 60%。 55Si2Mn合金彈簧鋼適于鐵道車輛、汽車拖拉機(jī)工業(yè)上制作承受較大負(fù)荷的彈簧 【 3】 。 試樣的制備 55Si2Mn 合金彈簧的加工方法采用以下步驟 ： 將 55Si2Mn 鋼帶加熱至 800℃ 以上，進(jìn)行奧氏體化處理，保溫時(shí)間 80～ 90 min；然后在 55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行等溫淬火 ， 淬火溫度200℃ 左右， 保溫時(shí)間 50～ 60 min；將處理后的 55Si2Mn鋼在 400℃ 左右的配分溫度下等溫配分處理 60～ 70 min；將鋼件淬火至室溫；將 55Si2Mn 鋼帶通過冷拔彈簧鋼絲方式冷卷成形。隨后通過等溫配分熱處理以獲得由低碳馬氏體和殘余奧氏體及其轉(zhuǎn)變組織構(gòu)成的復(fù)相組織， 從而使得處理后的 55Si2Mn 合金鋼呈現(xiàn)高強(qiáng)度和高塑性的良好配合， 并提高了應(yīng)力腐蝕抗力、降低氫脆敏感性，從而在具有高強(qiáng)度的同時(shí)具有較高的塑性， 以滿足特殊場合的需要 【 4】 。 制造過程 彈簧的種類較多、形狀各異、生產(chǎn)批量不等，因此其制造方法也有所不同。彈簧的制造方法根據(jù)成型工藝的不同可分為冷成型和熱成型兩種。當(dāng)彈簧材料截面尺寸較小時(shí)采用常溢條件下成型的成為冷成型，反之，需將彈簧材料加熱到一定溫度時(shí)成型的成為熱成型。 彈簧的成型方法中， 對直徑或板簧厚度大于 10mm的大彈簧 ， 可在比正常淬火溫度高出 50～ 80℃ 的溫度熱成形，對直徑或板簧厚度小于 8～ 10mm的小彈簧，常用冷拔彈 簧鋼絲冷卷成形 ；此處選用的是冷成型工藝。 冷成型工藝：冷卷成形彈簧的精度比熱卷成型的高，表面和內(nèi)在質(zhì)量也較熱卷成型的好。冷卷成形的彈簧所用的材料規(guī)格大致為直徑 盤狀鋼絲和圓鋼條，或邊長小于 10mm的方鋼和異明鋼絲，或相近尺寸的帶鋼和扁鋼。材料的供應(yīng)狀態(tài)通常為兩大類：一類為硬狀態(tài)，其本身已具有彈簧所需要的力學(xué)性能，成型后只需去應(yīng)力退火：另一類為軟狀態(tài)，成型后尚需按要求進(jìn)行淬火和回火處理才能獲得所需要的性能。 鋼絲
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