(1)彈簧(huáng)鋼生産工藝(yi)的發展 為了(le)提高彈簧鋼(gāng)的質量📞,工業(ye)發達國家已(yi)普通采用爐(lú)外精煉技術(shù)、連鑄工藝、新(xin)☂️型軋🔱制和在(zài)線自動檢測(ce)及控制設備(bèi)等。
為了保證(zheng)鋼的化學成(cheng)分,降低氣體(tǐ)和各種非金(jin)屬加❓夾物的(de)含🏃♀️量,采用大(dà)容量電爐或(huò)轉爐熔煉,采(cai)用爐外鋼包(bao)精煉,使氧含(han)量(質量分數(shu))降至(0.0021~0.0010)%,生産出(chu)超純淨鋼,從(cóng)而大大提高(gāo)了彈簧的設(she)計🐆和工作應(yīng)力。
連鑄生産(chan)工藝在彈簧(huáng)鋼生産中已(yi)被廣泛采用(yong)。連鑄可通過(guo)電💋磁攪拌、低(dī)溫鑄造等技(jì)術減小鋼的(de)偏析,減🏃🏻♂️小二(èr)次氧化,改善(shan)表面脫碳,使(shi)組織和性能(néng)穩定、均勻。
采(cai)用分列式全(quán)連續軋機,可(ke)提高尺寸精(jing)度,表面質量(liàng),同時也可使(shǐ)鋼材沿長度(du)顯微組織均(jun1)勻。在軋制過(guo)程中為了保(bǎo)🌈證産品的表(biao)面質量采用(yong)在線自動檢(jian)測和控制。為(wei)了适合變截(jie)面⚽彈簧扁鋼(gāng)生産而開🏃🏻♂️發(fa)了奧氏體軋(zhá)制成形新工(gong)藝,即先将鋼(gang)加熱到奧氏(shì)體區再急冷(lěng)至亞穩奧氏(shi)體區進行塑(sù)性加工并淬(cuì)火處理。這種(zhong)工藝可使鋼(gāng)在不降低塑(sù)性的同時提(tí)高強度。此外(wài)還🈚有通過軋(zha)後在線熱處(chu)理和表面硬(ying)化處理來提(ti)高彈簧鋼的(de)性能等。
(2)合金(jīn)鋼的發展 合(hé)金元素的主(zhu)要作用是提(ti)高力學性能(néng),改善👌工🛀🏻藝性(xing)能及賦予某(mǒu)種特殊性能(neng)。氣門彈🌂簧和(he)❄️懸架彈簧已(yǐ)廣🔱泛應用SiCr鋼(gang)。Si是抗應力松(song)弛最好的合(he)金元素,在SiCr鋼(gāng)中添加V、Mo形成(chéng)SiCrV和SiCrMo鋼,可以提(ti)高疲勞壽命(ming)和抗松弛性(xing)能。同時SiCr拉拔(bá)鋼絲,其在高(gāo)溫下工🌍作時(shi)的抗松弛性(xìng)能,比琴🛀鋼絲(sī)和重要用途(tu)碳素彈🚶簧鋼(gāng)絲要好。随着(zhe)發動機高速(su)小型化,抗顫(chan)振性能好、質(zhi)量輕、彈性模(mo)量小的Ti合金(jīn)得到了較為(wéi)廣泛的應🈲用(yong),其強度可達(dá)2000 MPa。
(3)低碳奧氏體(ti)鋼的發展 低(di)碳奧氏體鋼(gāng)38SiMnB是我國自主(zhu)🌏研發的一☔種(zhǒng)新型的高性(xìng)能彈簧鋼,在(zài)此基礎上開(kāi)⁉️發的38SiMnVBE更具優(you)越性,具有高(gāo)強韌性、高淬(cuì)透性、高應用(yong)性和高🏃性能(neng)比。在進行🏃超(chāo)細晶粒控制(zhi)軋制後,其抗(kàng)拉強度 =(2030~2140)MPa,屈服(fú)強度 =(900~2010)MPa,伸🔞長率(lǜ) =(12~15)%,面縮率 =(48~55)%。為少(shǎo)片變截面闆(pan)💯彈簧提供了(le)高性能的材(cái)料。
(4)不鏽鋼的(de)發展 我國是(shì)生産不鏽鋼(gang)的大國,随着(zhe)不鏽鋼的生(sheng)産發展,自然(rán)也開發了不(bu)少品種,目前(qián)已達50多種,,基(ji)💃本滿足了國(guó)内生産發展(zhan)的需要,對當(dang)前📧開發的一(yi)些新品種作(zuò)簡要說明。
1)奧(ao)氏體不鏽鋼(gāng)體系的初步(bù)形成。為了消(xiāo)除碳元素造(zào)成🍉的不鏽鋼(gāng)晶界腐蝕疲(pí)勞,開發出低(di)碳奧氏體不(bú)鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了(le)提高📞其特殊(shū)性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和(he)N等元素。
2)含氮(dan)不鏽鋼的發(fā)展。 在不鏽鋼(gang)中以氮代碳(tan)取得了成果(guǒ)。在奧㊙️氏體不(bú)鏽鋼中N和C有(yǒu)許多共同特(tè)性。N穩定奧氏(shi)體的♌作用比(bi)Ni大,與C相當。N與(yǔ)Mn結合能取代(dai)比較貴的Ni。
在(zai)奧氏體中N也(ye)是最有效的(de)固溶強化元(yuan)素之一。N與Cr的(de)親和力要比(bǐ)C與Cr的親和力(lì)小,奧氏體鋼(gāng)很少見到🛀🏻Cr2N的(de)析出。因此N能(neng)在不降低耐(nai)蝕性能的基(jī)礎上,提高🧑🏾🤝🧑🏼不(bu)鏽鋼強度。
3)超(chao)強鐵素體不(bu)鏽鋼的發展(zhan)。 鐵素體不鏽(xiu)鋼具有良好(hǎo)的腐蝕🐆性🏃♂️能(néng)和抗氧化性(xing)能,其抗應力(lì)腐蝕性能優(you)于奧氏🚩體不(bu)鏽鋼。價格比(bi)奧氏體不鏽(xiu)鋼便宜。但存(cún)在可焊性差(chà)、脆性傾向比(bi)較🌐大的缺點(diǎn),生産和使用(yòng)受到限制。通(tōng)過降低鋼中(zhong)的🏃🏻碳和氮的(de)含量,添加🈚Ti、Nb、Zr、Ta等(deng)穩定化元素(sù),添加Cu、AI、V等焊縫(féng)金屬韌化元(yuán)素三種途徑(jìng),可以改善鐵(tie)素體鋼的可(ke)焊性和脆性(xìng)。
4)超級奧氏體(tǐ)鋼的發展。 超(chāo)級奧氏體鋼(gang)指Cr、Mo、N含量顯着(zhe)💛高于✌️常規不(bú)鏽鋼的奧氏(shì)體鋼。其中比(bi)較着名的是(shì)含6% Mo的鋼(245S Mo)。這類(lèi)鋼具有非常(cháng)好的耐局部(bu)腐蝕性能,在(zai)海水、充氣、存(cún)在縫隙、低速(su)沖刷條件下(xia),有良好的抗(kang)點蝕性能(PI 40)和(he)較好的抗應(yīng)力腐蝕性能(neng),是Ni基合金和(he)钛合金的代(dài)🌈用材料。
5)超馬(mǎ)氏體不鏽鋼(gang)的發展。 傳統(tǒng)的馬氏體不(bu)鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏(fa)足夠的🏒延展(zhan)性,在冷頂鍛(duàn)變形過程中(zhōng)對應力十分(fèn)敏感,冷加工(gōng)成形比較困(kùn)難。加之鋼的(de)可焊性比較(jiao)差,使用範圍(wéi)受到🔞限制。為(wei)克服馬氏體(ti)鋼的上述不(bú)足,近🏃🏻來已找(zhǎo)到🈲一種有效(xiào)途徑,就是🌍通(tong)過降低鋼的(de)C、Ti含量,增加Ni含(hán)量,開發一個(gè)新系列合金(jīn)鋼——超馬❓氏體(ti)鋼。這類鋼抗(kang)拉強度高,延(yán)展性好,焊接(jie)性能也得到(dao)改善,因此超(chao)🥵馬氏體鋼又(yòu)稱為軟馬氏(shì)體鋼或可焊(han)接馬氏體鋼(gang)。
(5)彈簧鋼絲的(de)發展 彈簧鋼(gāng)絲經過100多年(nian)的發展,工藝(yi)技術經曆了(le)由鉛淬火到(dào)油淬火,現又(you)發展到感應(ying)加熱淬火。再(zài)加上工藝技(jì)術裝備不斷(duàn)創新和完善(shàn)👣,品種質量不(bú)斷更新。近來(lai)開發的閥門(men)用彈簧鋼絲(sī)感應加熱😄淬(cui)火和回火處(chù)理工藝,試驗(yàn)證♌明,由于感(gǎn)☔應加熱時間(jian)短,淬火組織(zhī)細小,鋼絲表(biǎo)面幾乎沒有(you)❄️脫碳層,所以(yǐ)其塑性、韌性(xìng)、抗松弛性、斷(duan)裂韌性、延遲(chí)斷裂抗力⛷️、疲(pi)勞壽命等都(dou)🏃比油淬火回(huí)火鋼絲有較(jiao)大🔱提高。
另一(yī)種研究取得(de)成效的超細(xi)晶粒形變熱(rè)處理鋼絲已(yi)能實地應用(yong),超細晶粒形(xíng)變熱處理是(shi)組織超細化(hua)👄與形⛷️變熱處(chu)理相結合的(de)一種複合強(qiáng)韌化工藝。它(tā)既可提高鋼(gāng)絲的力學性(xìng)能,同時又能(néng)改善鋼絲的(de)表面質量。材(cái)料表面質量(liàng)對疲勞性能(neng)影響很大。為(wei)了保證☀️表面(miàn)質量,對有特(te)殊要求的材(cái)料采用剝皮(pi)工藝,将表層(ceng)去掉0.1mm。對0.5mm深度(du)🏃♂️的缺陷采用(yòng)渦流探傷。對(dui)拔絲🌈過程表(biǎo)面産生的凹(ao)凸不平,可用(yòng)電解研😍磨,使(shǐ)表面粗糙度(dù)降到 =(6.5~3.4) m。
(6)不鏽鋼(gāng)絲的發展 近(jin)年來國外不(bu)鏽彈簧鋼絲(si)生産發展較(jiao)快。國🏃内需求(qiú)量增大的品(pin)種主要為1Cr18Ni9和(hé)0Cr17Ni7AI。
先進的鋼絲(sī)生産工藝流(liu)程特點是盤(pán)條首先剝皮(pí)處理,去除熱(re)加工在表面(miàn)造成的缺陷(xian),除第一次固(gù)🌏溶處理後要(yào)進行酸洗外(wài),整個冷加工(gong)過程均保持(chi)光亮表面。
随(sui)着工藝的發(fa)展,不繡鋼絲(si)生産流程進(jin)一步簡化🐪,将(jiang)部分原屬❄️金(jīn)屬制品行業(yè)質量控制簡(jian)化,轉換為對(dui)盤條質量的(de)要求。在粗‼️拉(lā)絲機後,應用(yòng)清潔球擦拭(shì)和水中清洗(xi)🛀🏻,去除表面塗(tu)層和殘餘潤(run)滑膜。在光亮(liang)熱處理前配(pei)備電解酸洗(xi)、堿中和、水沖(chòng)洗和烘幹裝(zhuang)置,徹底去💔除(chu)鋼絲表面📱油(you)污,改善表面(miàn)質量。
(7)形狀記(ji)憶合金的開(kāi)發 目前在彈(dàn)簧方面有應(ying)用前途的單(dan)向🍉形狀記憶(yì)合金,以50Ti和50Ni性(xing)能最好。形狀(zhuang)記憶👅合金制(zhi)成☀️的彈簧,受(shou)溫度的作用(yòng)可伸縮。主要(yào)用于恒溫、恒(heng)載荷、恒變形(xíng)量♈的控制系(xi)統中。由于是(shi)靠彈簧伸縮(suō)推動執行機(ji)構,所以彈簧(huang)的工作應力(li)變化🔱較大。
(8)陶(táo)瓷的應用 陶(táo)瓷的彈性模(mó)量高,斷裂強(qiáng)度低,适用于(yu)變形🥵不大的(de)地方。目前正(zhèng)在開發的有(you)耐熱、耐磨、絕(jué)緣性好的陶(tao)💁瓷,應用的有(you)超塑性鋅合(hé)金(SPZ),在常溫下(xià)具有高的強(qiang)度。另外‼️,還有(you)高強度的氮(dàn)化矽,能耐高(gāo)溫,可達1000℃。但陶(táo)瓷彈簧不适(shì)用于在沖擊(ji)載荷下工作(zuo)。
(9)纖維增強塑(su)料在彈簧中(zhong)應用 玻璃纖(xiān)維增強塑料(liao)(GFRP)闆簧在英、美(mei)和日本等國(guó)已廣泛應用(yong),除用于橫置(zhi)懸架外,還可(kě)用于特殊輕(qing)型車輛,如賽(sai)車的縱置懸(xuán)架。目前又研(yán)制成功了✂️碳(tàn)素纖維增強(qiang)塑料(GFRP)懸架彈(dan)簧,比金屬闆(pǎn)簧要輕20%。
關鍵詞(cí):彈簧
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