彈簧鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)及用途

?????摘要?我國(guó)彈簧綱絲標(biāo)準(zhǔn)是參照ISO和JIS制訂的，本文以ISO和JIS為依據(jù)，分析了彈簧綱絲現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，各組別之間隱含的的差別，對(duì)彈簧鋼絲的生產(chǎn)和使用都有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞?彈簧鋼絲、標(biāo)準(zhǔn)?、適用范圍

　　彈簧是機(jī)械行業(yè)和日常生活中最常用的零件。彈簧在彈性范圍內(nèi)使用，卸載后應(yīng)回復(fù)到原來位置，希望塑性變形越小越好，因此鋼絲應(yīng)具有高的彈性極限，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。屈強(qiáng)比越高，彈性極限就越接近抗拉強(qiáng)度，因而越能提高強(qiáng)度利用率，制成的彈簧彈力越強(qiáng)。
　　彈簧依靠彈性變形吸收沖擊能量，所以彈簧鋼絲不一定要有很高的塑性，但起碼要有能承受彈簧成型的塑性，以及足夠的能承受沖擊能量的韌性。
　　彈簧通常在交變應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作，因此要有很高的疲勞極限，以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。
　　在特定環(huán)境中使用的彈簧，對(duì)鋼絲還會(huì)有一些特殊要求，例如：在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧，必須有良好的抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧，應(yīng)具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和靈敏性，溫度系數(shù)要低，品質(zhì)因素要高，后效作用要小，彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧，要求在高溫時(shí)仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能等。
　　此外，還應(yīng)考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼絲直接繞制彈簧，彈簧成形后經(jīng)消除應(yīng)力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度要略高于油淬火回火鋼絲。大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大，繞制彈簧很困難，所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般小于8.0mm，油淬火回火鋼絲使用規(guī)格一般小于13.0mm。實(shí)際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲，冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。
　　彈簧根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)可分為靜態(tài)簧和動(dòng)態(tài)簧。靜態(tài)彈簧指服役期振動(dòng)次數(shù)有限的彈簧，如安全閥彈簧，彈簧墊，秤盤彈簧，定載荷彈簧，機(jī)械彈簧，手表游絲等。動(dòng)態(tài)彈簧指服役期振動(dòng)次數(shù)達(dá)1×106次以上的彈簧，如發(fā)動(dòng)機(jī)閥門彈簧，車輛懸掛簧，防震彈簧，聯(lián)軸器彈簧，電梯緩沖彈簧等。靜態(tài)彈簧選材時(shí)主要考慮抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性，動(dòng)態(tài)彈簧選材時(shí)主要考慮疲勞，松弛及共振性能。
　　彈簧根據(jù)負(fù)荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態(tài)。輕載荷指承受靜態(tài)應(yīng)力，應(yīng)力較低，變形量較小的彈簧，如安全裝置用彈簧，吸收振動(dòng)用彈簧等。設(shè)計(jì)使用壽命103～104次。
　　一般載荷指設(shè)計(jì)壽命105～106次，在振動(dòng)頻率300次/min條件下使用的普通彈簧。在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，壽命保證1×106次，載荷應(yīng)力越低，壽命越長(zhǎng)。
　　重載荷指長(zhǎng)時(shí)間工作、振動(dòng)頻繁的彈簧。如閥門彈簧，空氣錘、壓力機(jī)、液壓控制器彈簧，其載荷較高，常常在低于許用應(yīng)力10%左右使用，使用壽命大于1×106次，通常為107次。
　　彈簧選材的原則是：首先滿足功能要求，其次是強(qiáng)度要求，最后才考慮經(jīng)濟(jì)性。
　　碳素彈簧鋼是彈簧鋼中用途廣泛，用量最大的鋼類。鋼中含0.60%～0.90%的碳和0.3%～1.20%的錳，不再添加其它合金元素，使用成本相對(duì)較低。碳素彈簧鋼絲經(jīng)適當(dāng)?shù)募庸せ驘崽幚恚梢垣@得很高的抗拉強(qiáng)度，足夠的韌性和良好的疲勞壽命。但碳素鋼絲的淬透性低，抗松弛性能和耐蝕性能差，彈性模量的溫度系數(shù)較大(高達(dá)300×10-6/℃)，適用于制造截面較小，工作溫度較低(120℃>)的彈簧。
　　合金彈簧鋼一般含0.45%～0.70%的碳和一定量的Si，Mn，Cr，V，W及B等合金元素。合金元素的加入改善彈簧鋼的抗松弛性能，提高鋼的韌性，同時(shí)顯著提高鋼的淬透性和使用溫度，適用于制造較大截面，較高溫度下使用的彈簧。國(guó)內(nèi)外彈簧鋼常用牌號(hào)對(duì)照如表1。　

　表1?國(guó)內(nèi)外彈簧鋼常用牌號(hào)對(duì)照表

　　2?彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)、適用范圍及工藝特點(diǎn)
　　我國(guó)彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)是參照ISO和JIS標(biāo)準(zhǔn)，分鋼類制定的?，F(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)包括碳素彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)6個(gè)，合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)如表2。
　　表2?彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)