(1)彈簧鋼生産(chan)工藝的發展 為(wei)了提高彈簧鋼(gāng)的質量,工🈲業發(fa)達國家已普通(tong)采用爐外精煉(lian)技術、連鑄工藝(yì)、新型軋制和在(zai)線自動檢測及(ji)控制設備等。
為(wéi)了保證鋼的化(hua)學成分,降低氣(qì)體和各種非金(jīn)屬加夾物的♊含(hán)量,采用大容量(liang)電爐或轉爐熔(róng)煉,采用爐外鋼(gang)包精煉,使氧含(hán)量💃(質量分數)降(jiàng)至(0.0021~0.0010)%,生産出超純(chún)淨鋼,從而大🌈大(da)提高了彈簧☂️的(de)設計和工作應(ying)力。
連鑄生産工(gong)藝在彈簧鋼生(sheng)産中已被廣泛(fàn)采用。連📐鑄可通(tong)過電🥵磁攪拌、低(di)溫鑄造等技術(shu)減小鋼的偏析(xi),減小二次氧化(huà),改善表面脫碳(tan),使組織和性能(neng)穩定、均勻。
采用(yòng)分列式全連續(xù)軋機,可提高尺(chǐ)寸精度,表面質(zhi)量,同時也可使(shi)鋼材沿長度顯(xiǎn)微組織均勻。在(zài)軋制過程中為(wei)了保證産品的(de)表面質量采用(yòng)在線自動檢測(ce)和控制。為了适(shì)合變截面🧑🏽🤝🧑🏻彈簧(huang)扁鋼生産而開(kai)發了奧氏體軋(zhá)制成🐅形新工藝(yi),即先将鋼加熱(rè)到奧🈲氏體區再(zài)急🔅冷至亞穩奧(ào)氏體區進行塑(su)性加工并淬火(huǒ)處理。這種工藝(yi)可使鋼在不降(jiàng)低塑性的同時(shi)提高強度。此外(wai)還有通過軋後(hou)在線熱處理和(hé)表面硬化處理(lǐ)來提高彈簧鋼(gāng)的性能等。
(2)合金(jin)鋼的發展 合金(jīn)元素的主要作(zuò)用是提高力學(xué)🆚性能,改善工藝(yi)性能及賦予某(mou)種特殊性能。氣(qi)門彈簧和🆚懸架(jia)彈簧已廣泛應(yīng)用SiCr鋼。Si是抗應力(li)松弛最好的合(he)金元素,在SiCr鋼中(zhong)添加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼(gāng),可以提高疲勞(lao)壽命和抗松弛(chi)性能。同時SiCr拉拔(bá)鋼絲,其在高溫(wēn)下工作時的抗(kàng)松弛性能,比琴(qin)📧鋼絲和重要用(yòng)途碳素彈♊簧鋼(gang)絲要好。随着發(fā)動機高速小型(xing)化,抗顫振性能(neng)好、質量輕、彈性(xing)模量小的Ti合金(jin)得到🏃🏻了較為廣(guang)泛的應用,其強(qiang)度可達2000 MPa。
(3)低碳奧(ao)氏體鋼的發展(zhan) 低碳奧氏體鋼(gāng)38SiMnB是我國自主研(yan)🚩發㊙️的一種新型(xíng)的高性能彈簧(huang)鋼,在此基礎上(shang)開發的38SiMnVBE更具💘優(you)越性,具有高強(qiáng)韌性、高淬透性(xing)、高應用性和高(gao)性能比。在進行(háng)超細晶♊粒控制(zhi)軋制後,其抗拉(lā)強度 =(2030~2140)MPa,屈服強度(dù) =(900~2010)MPa,伸長率 =(12~15)%,面縮🙇🏻率(lǜ) =(48~55)%。為少片變截面(mian)闆彈簧提供了(le)高性能的材料(liào)。
(4)不鏽鋼的發展(zhǎn) 我國是生産不(bú)鏽鋼的大國,随(sui)着不鏽👉鋼的生(sheng)産發展,自然也(yě)開發了不少品(pin)種,目前已達50多(duō)✍️種,,基本滿足了(le)國内生産發展(zhan)的需要,對當前(qián)開發的一些新(xīn)品種作簡要說(shuo)明。
1)奧氏體不鏽(xiù)鋼體系的初步(bù)形成。為了消除(chú)碳元素造成的(de)不鏽🌈鋼晶界腐(fǔ)蝕疲勞,開發出(chu)低碳奧氏體不(bú)鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了💃提(tí)高其特殊性能(neng)可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素(sù)。
2)含氮不鏽鋼的(de)發展。 在不鏽鋼(gāng)中以氮代碳取(qǔ)得了❌成果。在🈲奧(ao)氏體不鏽鋼中(zhong)N和C有許多共同(tong)特性。N穩定奧氏(shì)體的作用🈲比Ni大(dà),與C相當。N與Mn結合(he)能取代比較貴(guì)的Ni。
在奧氏體中(zhōng)N也是最有效的(de)固溶強化元素(sù)之一。N與Cr的親和(hé)力❄️要比C與Cr的親(qīn)和力小,奧氏體(tǐ)鋼很少見到Cr2N的(de)析出。因此N能在(zài)不降低耐蝕性(xing)能的基礎上,提(ti)高不鏽鋼強度(du)。
3)超強鐵素體不(bú)鏽鋼的發展。 鐵(tiě)素體不鏽鋼具(jù)有良好的🧡腐🏃🏻♂️蝕(shí)性能和抗氧化(huà)性能,其抗應力(lì)腐蝕性能優于(yu)奧氏體不💋鏽鋼(gang)。價格比奧氏體(ti)不鏽鋼便宜。但(dan)存在可焊性差(chà)、脆性傾向比較(jiao)大的缺☔點,生産(chan)和使用受到限(xian)制。通過降低鋼(gang)中的碳和氮的(de)🏃🏻♂️含量,添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩(wen)定化元素,添加(jiā)Cu、AI、V等焊縫金屬韌(ren)化元素三種途(tú)徑,可以改善鐵(tiě)素體鋼的可焊(hàn)性和脆性。
4)超級(ji)奧氏體鋼的發(fā)展。 超級奧氏體(ti)鋼指Cr、Mo、N含量顯着(zhe)高👌于常規不鏽(xiu)鋼的奧氏體鋼(gang)。其中比較着名(míng)的是含6% Mo的鋼(245S Mo)。這(zhe)類鋼具有非常(chang)好的耐局部腐(fǔ)蝕性能,在海水(shui)、充氣、存在縫隙(xi)、低速沖刷條件(jian)下,有良好的抗(kàng)點蝕性能(PI 40)和較(jiao)好的抗應力腐(fu)⛹🏻♀️蝕性能,是Ni基合(he)金和钛合金的(de)代用材料。
5)超馬(ma)氏體不鏽鋼的(de)發展。 傳統的馬(mǎ)氏體不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和(he)1Cr17Ni2缺🔞乏足夠的💚延(yán)展性,在冷頂鍛(duàn)變形過程中對(duì)應力十分敏感(gǎn),冷加工成形比(bǐ)較困難。加之鋼(gāng)的可焊性比較(jiao)差,使用範圍受(shòu)到限制。為📐克服(fu)馬氏體鋼的上(shang)述不足,近來已(yi)找到🥵一種有效(xiao)途徑,就是通過(guò)降低鋼的C、Ti含量(liang),增加Ni含量,開發(fā)一個新系列合(hé)金鋼——超馬氏體(ti)鋼。這類鋼抗拉(la)強度高,延展性(xìng)好,焊接性能也(ye)得到改善,因此(cǐ)超馬氏體🐆鋼又(yòu)稱為軟馬氏體(tǐ)鋼或⁉️可焊接馬(ma)氏體鋼。
(5)彈簧鋼(gāng)絲的發展 彈簧(huáng)鋼絲經過100多年(nian)的發展,工藝技(jì)術經曆了由鉛(qian)淬火到油淬火(huǒ),現又發展到感(gan)應加熱淬火🌐。再(zai)加上工藝技術(shu)裝備不斷創新(xīn)和完善,品種質(zhi)🌈量不斷更新。近(jìn)來開發的閥門(mén)🌂用彈簧鋼絲感(gǎn)應加熱✏️淬火和(hé)回火處理工藝(yì),試驗證明,由于(yú)感應加熱時間(jian)短,淬火組織細(xì)小,鋼絲表面幾(ji)乎沒有💃🏻脫碳層(ceng),所以其塑性、韌(ren)性、抗松弛性、斷(duàn)裂韌性🏃、延遲斷(duan)裂抗力、疲勞壽(shòu)命等都㊙️比油淬(cui)火回火鋼絲有(you)較大提高。
另一(yī)種研究取得成(cheng)效的超細晶粒(li)形變熱處理鋼(gāng)絲已能🔞實地應(yīng)用,超細晶粒形(xíng)變熱處理是組(zu)織超細化與形(xing)變熱🐇處理相結(jie)合的一種複合(he)強韌化工🆚藝。它(tā)既可提高鋼絲(sī)的力學性能,同(tong)時又能改善鋼(gang)絲的表面質量(liang)。材料表面質量(liàng)對疲勞性🎯能影(yǐng)響很大。為了保(bǎo)證表面質量,對(duì)有特殊要求的(de)材料采用剝皮(pí)工藝,将表層去(qù)掉0.1mm。對0.5mm深度的缺(quē)陷采用渦✉️流探(tàn)傷。對拔絲過程(cheng)表面産生的凹(āo)凸不平,可用電(diàn)解研磨,使表面(mian)粗糙度降到 =(6.5~3.4) m。
(6)不(bu)鏽鋼絲的發展(zhan) 近年來國外不(bú)鏽彈簧鋼絲生(shēng)産發展較快。國(guó)🥰内需求量增大(da)的品種主要為(wéi)1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。
先進的鋼絲(si)生産工藝流程(cheng)特點是盤條首(shǒu)先剝皮處❌理,去(qù)除👅熱加工在表(biǎo)面造成的缺陷(xiàn),除第一次固溶(rong)處理後要進行(hang)酸🈚洗外❤️,整個冷(lěng)加工過程均保(bǎo)持光亮表面。
随(sui)着工藝的發展(zhǎn),不繡鋼絲生産(chǎn)流程進一步簡(jian)化,将🧡部分原屬(shu)金屬制品行業(ye)質量控制簡化(huà),轉換為對盤條(tiáo)質量的要求😍。在(zai)粗拉絲機後,應(yīng)用清潔球擦拭(shì)和水中清洗,去(qù)除表面塗層和(he)殘餘潤滑膜。在(zài)光亮熱處理⭕前(qián)配備電解酸洗(xi)、堿💞中和、水沖洗(xi)和烘幹🈲裝置,徹(chè)底去除鋼絲表(biǎo)面油污,改善表(biao)面質量。
(7)形狀記(jì)憶合金的開發(fā) 目前在彈簧方(fang)面有應用前途(tu)的🐅單向形狀記(jì)憶合金,以50Ti和50Ni性(xing)能最好。形狀記(jì)憶合金制成的(de)彈簧,受溫度🔴的(de)作用可伸縮。主(zhǔ)要用于🈲恒溫、恒(héng)㊙️載荷、恒變形量(liàng)的控制系統中(zhong)⭕。由于是靠彈簧(huang)伸縮推🌈動執行(hang)機構,所以彈簧(huáng)的工作應力變(bian)化較大。
(8)陶瓷的(de)應用 陶瓷的彈(dan)性模量高,斷裂(liè)強度低,适用于(yu)變形不大的地(dì)方。目前正在開(kai)發的有耐熱、耐(nài)磨、絕緣性好的(de)陶瓷,應用的有(yǒu)超塑性鋅合金(jin)(SPZ),在常溫下具有(you)高的強度。另外(wai),還有高⚽強度的(de)氮化矽,能耐高(gao)溫,可達1000℃。但陶瓷(cí)彈🔞簧不适用于(yu)在沖擊載荷下(xià)工作。
(9)纖維增強(qiáng)塑料在彈簧中(zhōng)應用 玻璃纖維(wei)增強塑料😘(GFRP)闆簧(huang)在英、美和日本(běn)等國已廣泛應(ying)用,除用于橫置(zhi)懸架外,還可用(yòng)于特殊輕型車(che)輛,如賽車的縱(zong)置懸架。目前又(you)研制成功了碳(tàn)素纖維增強塑(sù)料(GFRP)懸架彈簧,比(bǐ)金屬闆簧要輕(qing)20%。
關鍵(jian)詞:彈簧
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