【正文】 彈簧按形狀分主要有螺旋彈簧 (壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)彈簧 )、板彈簧、片彈簧和蝸卷彈簧幾種。 (2) 定位 如機(jī)床及其夾具中利用彈簧將定位銷 (或滾珠 )壓在定位孔 (或槽 )中。 (4) 儲(chǔ)存和釋放能量 如鐘表、玩具中的發(fā)條。 ? 1 彈簧的工作條件 ? (1) 彈簧在外力作用下壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時(shí)，材料將承受彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。 ? (3) 某些彈簧受到腐蝕介質(zhì)和高溫的作用。外載荷去掉后，彈簧不能恢復(fù)到原始尺寸和形狀。 ? (3) 快速脆性斷裂 某些彈簧存在材料缺陷 (如粗大夾雜物，過多脆性相 )、加工缺陷 (如折迭、劃痕 )、熱處理缺陷 (淬火溫度過高導(dǎo)致晶粒粗大，回火溫度不足使材料韌性不夠 )等，當(dāng)受到過大的沖擊載荷時(shí)，發(fā)生突然脆性斷裂。高溫使彈簧材料的彈性模量和承載能力下降，高溫下使用的彈簧易出現(xiàn)蠕變和應(yīng)力松弛，產(chǎn)生永久變形。彈性極限越大，彈簧可承受的外載荷越大。 ? 當(dāng)材料直徑相同時(shí)，碳素彈簧鋼絲和合金彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度相差很小，但屈強(qiáng)比差別較大。屈強(qiáng)比高，彈簧可承受更高的應(yīng)力。 ? (3) 好的材質(zhì)和表面質(zhì)量 夾雜物含量少，晶粒細(xì)小，表面質(zhì)量好，缺陷少，對(duì)于提高彈簧的疲勞壽命和抗脆性斷裂十分重要。 ? 4 彈簧的選材 ? 一、彈簧鋼 ? 根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)的不同，分為兩大類： ? （ 1）熱軋彈簧用材 通過熱軋方法加工成園鋼、方鋼、盤條、扁鋼，制造尺寸較大，承載較重的螺旋彈簧或板簧。 ? （ 2）冷軋 (拔 )彈簧用材 以盤條、鋼絲或薄鋼帶 (片 )供應(yīng)，用來制作小型冷成型螺旋彈簧、片簧、蝸卷彈簧等。 汽車、拖拉機(jī)、機(jī)車上的減震板簧和螺旋彈簧，汽缸安全彈簧，軋鋼設(shè)備及要求承受較高應(yīng)力的彈簧 . 鉻釩鋼 50CrVA 良好的工藝性能和機(jī)械性能，淬透性比較高，加入 V，使鋼的晶粒細(xì)化，降低過熱敏感性，提高強(qiáng)度和韌性 氣門彈簧、噴油咀簧、氣缸漲圈、安全閥用簧、中壓表彈簧元件、密封裝置等，適用于 210℃ 條件下工作彈簧 鉻錳鋼 50CrMn 較高強(qiáng)度、塑性和韌性，過熱敏感性比錳鋼低，比硅錳鋼高，對(duì)回火脆性較敏感，回火后宜快冷 車輛、拖拉機(jī)和較重要板簧、螺旋彈簧 ? 二、不銹鋼 0Cr18Ni 1Cr18Ni 1Cr18Ni9Ti 通過冷軋 (拔 )加工成帶或絲材 , 制造在腐蝕性介質(zhì)中使用的彈簧。 5 典型彈簧選材 一、汽車板簧 汽車板簧 (1) 用途及性能要求 用于緩沖和吸振，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用，需要高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。 ? (3) 工藝路線 ? 熱軋鋼帶 (板 )沖裁下料 — 壓力成型 — 淬火 — 中溫回火 — 噴丸強(qiáng)化 ? 淬火 溫度為 850 186。C(60Si2Mn鋼為 870 186。 ? 回火 溫度為 420 186。C, 組織為回火屈氏體。 二、火車螺旋彈簧 火車螺旋彈簧 熱軋鋼棒下料 — 兩頭制扁 — 熱卷成形 — 淬火 — 中溫回火 — 噴丸強(qiáng)化 — 端面磨平。 (1) 用途及性能要求 機(jī)車和車箱的緩沖和吸振 , 其使用條件和性能要求與汽車板簧相近。其用途是在凸輪、搖臂或挺桿的聯(lián)合作用下，使氣門打開和關(guān)閉，承受應(yīng)力不是很大，可采用淬透性比較好、晶粒細(xì)小、有一定耐熱性的 50CrVA鋼制造。 ? 將冷拔退火后的盤條校直后用自動(dòng)卷簧機(jī)卷制成螺旋狀，切斷后兩端并緊，經(jīng) 850 186。C加熱后油淬，再經(jīng) 520 186。彈簧彈性好，屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高，有一定的耐熱性。C ～ 350 186。 ? 四、自行車手閘彈簧 ? 自行車手閘彈簧是一種扭轉(zhuǎn)彈簧，其用途是使手閘復(fù)位。因此手閘彈簧可用碳素彈簧鋼 60或 65鋼制造。卷后可低溫 (200 186。C)加熱消除內(nèi)應(yīng)力，一般也可不進(jìn)行熱處理?；善牧弦泻玫膹椥浴?dǎo)電性和耐蝕性。 (2) 材料 黃銅 (H70)、錫青銅 ()、白銅 (B19) ? 黃銅的導(dǎo)電性好，抗疲勞性能較高，彈性一般，價(jià)格較低。 ? 白銅的導(dǎo)電性好，抗蝕性高，抗疲勞性能較高，彈性好，價(jià)格較貴。 四、刃具選材 切削加工使用的車刀、銑刀、鉆頭、鋸條、絲錐、板牙等工具統(tǒng)稱為刃具。某些刃具 (如鉆頭、鉸刀 )還會(huì)受到較大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用。C～ 600 186。 (3) 機(jī)用刃具往往承受較大的沖擊與震動(dòng)。 (2) 斷裂 刃具在沖擊力及震動(dòng)的作用下折斷或崩刃。 ? 3 刃具材料的性能要求 ? (1) 高硬度，高耐磨性?？刹捎幂^低的冷速淬火，以防止刃具變形和開裂。 ? 一、簡單的手用刃具 手鋸鋸條、銼刀、木工用刨刀、鑿子等簡單、低速的手用刃具紅硬性和強(qiáng)韌性要求不高，主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。如 T T T12鋼等。 ? 二、低速切削、形狀較復(fù)雜的刃具 絲錐、板牙、拉刀等可用低合金刃具鋼 9SiCr、 CrWMn制造。C的溫度下使用。高速鋼的硬度為 62HRC～ 68HRC, 切削溫度可達(dá) 500 186。C, 價(jià)格較貴。硬質(zhì)合金的硬度很高 (89HRA～ 94HRA), 耐磨性、耐熱性好 , 使用溫度可達(dá) 1000 186。它的切削速度比高速鋼高幾倍。一般制成形狀簡單的刀頭 , 用釬焊的方法將刀頭焊接在碳鋼制造的刀桿或刀盤上。硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度較低 , 沖擊韌性較差 , 價(jià)格貴。熱壓氮化硅 (Si3N4)陶瓷顯微硬度為 5000 HV, 耐熱溫度可達(dá) 1400 186。立方氮化硼的顯微硬度可達(dá)8000 HV～ 9000 HV, 允許的工作溫度達(dá) 1400 186。C。用于各種淬火鋼、冷硬鑄鐵等高硬度難加工材料的精加工和半精加工。 5 刃具選材舉例 一、板銼 板銼 1. 性能要求、材料及工藝 (1) 用途及性能要求 板銼是鉗工常用的工具 ,用于銼削其他金屬。 (2) 材料 T12鋼 (3) 制造工藝 熱軋鋼板 (帶 )下料 — 鍛 (軋 )柄部 — 球化退火 — 機(jī)加工 — 淬火 — 低溫回火 ? 2. 主要工藝說明 ? (1) 球化退火 使鋼中碳化物呈粒狀分布 , 細(xì)化組織 , 降低硬度 , 改善切削加工性能。銼刀通常采用普通球化退火工藝。處理后組織為球化體，硬度為 180 HB～ 200 HB。 ? (3) 淬火 溫度為 770 ℃ ～ 780 ℃ , 可用鹽浴加熱或在保護(hù)氣氛爐中加熱 , 以防止表面脫碳和氧化。加熱后在水中冷卻。當(dāng)銼刀冷卻到 150 ℃ ～ 200 ℃ 時(shí)，提出水面。 ? (4) 回火 溫度為 160 ℃ ～ 180 ℃ ，時(shí)間 45 min～ 60 min。 二、齒輪滾刀 齒輪滾刀 1. 性能要求、材料及工藝 (1) 用途 生產(chǎn)齒輪的常用刃具 , 用于加工外嚙合的直齒和斜齒漸開線園柱齒輪。 (2) 材料 高速鋼 (W18Cr4V) (3) 工藝路線 熱軋棒材下料 — 鍛造 — 退火 — 機(jī)加工 — 淬火 — 回火 — 精加工 — 表面處理 ? 2. 主要工藝說明 ? (1) 鍛造 W18Cr4V鋼的始鍛溫度為 1150 ℃ ～ 1200 ℃ , 終鍛溫度為 900 ℃ ～ 950 ℃ 。由于高速鋼淬透性很好 , 鍛后在空氣中冷卻即可得到淬火組織 , 因此鍛后應(yīng)慢冷。目的是便于機(jī)加工，并為淬火作好組織準(zhǔn)備。 ? (4) 精加工 包括磨孔、磨端面、磨齒等磨削加工。 ? (5) 表面處理 為了提高其使用壽命，可進(jìn)行表面處理，如：硫化處理、硫氮共滲、離子氮碳共滲 — 離子滲硫復(fù)合處理，表面涂覆 TiN、 TiC涂層等。 ? (2) 性能要求 整體強(qiáng)韌性好，鋸齒硬度高、耐磨性好。鑲齒式園鋸片的本體用 60或 65Mn鋼制造，鋸齒用高速鋼刀片或硬質(zhì)合金刀片。 ? 鋼板沖壓下料、沖孔后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理?；鼗饻囟葹?500 ℃ ～ 550 ℃ ?；鼗鸷蟮慕M織為回火索氏體，強(qiáng)韌性好。 小 結(jié) 主要要求疲勞強(qiáng)度，特別是彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。 要求強(qiáng)度并兼顧沖擊韌性和表面耐磨性。 主要要求高的彈性極限、高的屈強(qiáng)比和高的疲勞強(qiáng)度。 主要要求硬度、耐磨性和紅硬性。 工程材料的應(yīng)用 汽車用材 材料也占有一定比例。缸體常用的材料有 灰口鑄鐵 和 鋁合金 兩種。目前使用的缸蓋材料有兩種：一是 灰鑄鐵 或合金鑄鐵 ；另一種是 鋁合金 。常用缸套材料為 耐磨合金鑄鐵 ，主要有 高磷鑄鐵 、 硼鑄鐵 、 合金鑄鐵 等。 ? 三、活塞、活塞銷和活塞環(huán) 期性變化的高溫、高壓燃?xì)?(溫度最高可達(dá) 2023 ℃ ，壓力最高可達(dá) 13 MPa～ 15 MPa)作用，并在氣缸內(nèi)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng) (平均速度一般為 9 m/s～ 13 m/s)，產(chǎn)生很大的慣性載荷。常用的活塞材料是 鋁硅合金 ?；钊N外表面應(yīng)進(jìn)行滲碳或氰化處理，以滿足外表面硬而耐磨，材料內(nèi)部韌而耐沖擊的要求。鍍多孔性鉻后可使環(huán)的工作壽命提高 2～ 3倍。 四、連桿 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。因此，連桿在一個(gè)很復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。 連桿材料一般采用 45鋼 、 40Cr或 40MnB等調(diào)質(zhì)鋼。氣門頭部還承受氣壓力及落座時(shí)因慣性力而產(chǎn)生的相當(dāng)大的沖擊。 氣門材料應(yīng)選用耐熱、耐蝕、耐磨的材料。 ? 六、汽車半軸 ? 汽車半軸在工作時(shí)主要承受扭轉(zhuǎn)力矩和反復(fù)變曲以及一定的沖擊載荷。要求半軸材料具有高的抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和較好的韌性。 中、小型汽車的半軸一般用 45鋼、 40Cr, 而重型汽車用 40MnB、 40CrNi或 40CrMnMo等淬透性較高的合金鋼制造。汽車?yán)錄_壓零件用的材料有 鋼板 和 鋼帶 ， 其中主要是鋼板，包括熱軋鋼板和冷軋鋼板，如鋼板 0 25和 16Mn等 。石墨有良好的潤滑作用、并能儲(chǔ)存潤滑油、很適宜制造導(dǎo)軌。常使用的球墨鑄鐵為： QT400－ 1 QT420－ QT500－ QT600－ QT700－ QT800－ 2。 ? 閉式齒輪多采用 45鋼（正火或調(diào)質(zhì)處理）制造。 ? 不重要的閉式齒輪可使用 Q255（不熱處理）制造。 ? 三、機(jī)床軸類零件用材 ? 一般采用 45鋼（調(diào)質(zhì)）制造軸件。 ? 承受重載，且要求直徑小或要求提高軸頸耐磨性的軸，可用 40Cr等調(diào)質(zhì)鋼或 20Cr等滲碳鋼，整體與軸頸應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。 ? 螺旋傳動(dòng)件用材 ? 不熱處理的螺旋傳動(dòng)件用 4 50鋼制造，經(jīng)受熱處理的用 T65Mn、 40Cr等制造。 蝸輪傳動(dòng)件用材 ? （ 1） .蝸輪 ? 當(dāng)滑動(dòng)速度 V ≥3 m/s時(shí)，常采用錫青銅 ZQSn ZQSn101或ZQSn663等。 ? 滑動(dòng)速度 V ≤2 m/s,且性能要求不高時(shí)可用 HT150、 HT200、 HT ? （ 2） .蝸桿 ? 蝸桿材料適宜用 1 20鋼和 15Cr、 20Cr鋼，表面滲碳淬硬到 56 HRC