(1)彈(dan)簧鋼生産(chǎn)工藝的發(fā)展 為了提(tí)高彈簧鋼(gang)的質量,工(gōng)業發👅達國(guó)家已普通(tōng)采用爐外(wài)精煉技術(shù)、連鑄工藝(yì)、新型軋制(zhi)和♉在線自(zi)動🚶♀️檢測及(jí)控制設備(bei)等。
為了保(bao)證鋼的化(hua)學成分,降(jiang)低氣體和(hé)各種非金(jin)屬加夾物(wù)的含量,采(cai)用大容量(liang)電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉,采(cai)用爐外鋼(gāng)包精煉,使(shi)氧含量(質(zhì)量分數)降(jiang)至(0.0021~0.0010)%,生産出(chu)超純淨鋼(gāng),從而大大(da)提高了彈(dàn)簧👉的設計(ji)和工作應(ying)力。
連鑄生(sheng)産工藝在(zài)彈簧鋼生(sheng)産中已被(bèi)廣泛采用(yong)。連鑄🏒可通(tōng)過電磁攪(jiao)拌、低溫鑄(zhù)造等技術(shù)減小鋼的(de)偏析,減小(xiǎo)二次氧化(hua),改善表面(miàn)脫碳,使組(zǔ)織和性能(néng)穩定、均勻(yun)。
采用分列(lie)式全連續(xu)軋機,可提(ti)高尺寸精(jing)度,表面質(zhì)量🤩,同時♍也(yě)可使鋼材(cái)沿長度顯(xiǎn)微組織均(jun1)勻。在軋制(zhì)🐇過程中為(wei)了保證産(chan)品的表面(mian)質量采用(yòng)在線自動(dong)👣檢測和控(kòng)制。為了适(shi)合變截面(mian)彈簧扁鋼(gāng)生産而開(kāi)發了奧氏(shì)🔞體軋制成(chéng)形新工藝(yì),即先将鋼(gāng)加熱到奧(ào)🙇♀️氏體區再(zài)急冷至亞(ya)穩奧氏體(ti)區進行塑(su)性加工并(bìng)淬火處理(lǐ)。這種工藝(yì)可使鋼在(zai)不降低塑(su)性的同時(shí)提高強度(dù)。此外還有(yǒu)通過軋後(hou)在線熱處(chu)理和表面(miàn)硬化處理(li)來提高彈(dàn)簧鋼的性(xìng)能等。
(2)合金(jīn)鋼的發展(zhǎn) 合金元素(su)的主要作(zuo)用是提高(gāo)力學🈲性能(néng),改善💋工藝(yì)性能及賦(fù)予某種特(te)殊性能。氣(qi)門彈簧和(he)懸架彈簧(huang)💯已廣泛應(ying)用SiCr鋼。Si是抗(kàng)應力松弛(chi)最好的合(hé)金元素,在(zai)SiCr鋼中添加(jia)V、Mo形成🔴SiCrV和SiCrMo鋼(gāng),可以提高(gāo)疲勞壽命(mìng)和抗松弛(chi)性能。同時(shí)SiCr拉拔鋼絲(si),其在高溫(wen)下工作時(shí)的抗松弛(chi)性能,比琴(qín)鋼絲和重(zhong)要用途碳(tàn)素彈🈲簧鋼(gāng)絲要好。随(sui)着發動機(jī)高速小型(xing)化,抗顫振(zhèn)性能好、質(zhi)量輕、彈性(xing)模量小的(de)Ti合金得到(dao)了較為廣(guǎng)泛的應🌏用(yong),其強度可(kě)達2000 MPa。
(3)低碳奧(ao)氏體鋼的(de)發展 低碳(tàn)奧氏體鋼(gāng)38SiMnB是我國自(zì)主研發的(de)一種新型(xing)的高性能(neng)彈簧鋼,在(zai)此基礎上(shang)開發的38SiMnVBE更(geng)具🌈優越性(xing),具有高強(qiang)韌性、高淬(cui)透性、高應(yīng)用性和高(gao)性能比。在(zai)進行超細(xi)晶粒控制(zhi)軋制後,其(qi)抗拉強度(dù) =(2030~2140)MPa,屈🌈服強度(dù) =(900~2010)MPa,伸長率 =(12~15)%,面(miàn)縮率 =(48~55)%。為少(shǎo)片🔞變截面(mian)闆彈簧提(ti)供了高性(xìng)能的材料(liào)。
(4)不鏽鋼的(de)發展 我國(guo)是生産不(bu)鏽鋼的大(dà)國,随着不(bu)鏽鋼的生(shēng)産發展,自(zi)然也開發(fā)了不少品(pin)種,目前已(yi)🐇達50多種,,基(jī)本滿♻️足了(le)國内🧑🏾🤝🧑🏼生産(chan)發展的需(xū)要,對當前(qián)💋開發的一(yī)些新品種(zhǒng)作簡要說(shuō)🚩明。
1)奧氏體(tǐ)不鏽鋼體(tǐ)系的初步(bu)形成。為了(le)消除碳元(yuan)素造成🥵的(de)不鏽鋼晶(jīng)界腐蝕疲(pi)勞,開發出(chu)低碳奧氏(shi)體不鏽❌鋼(gang)0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提(tí)高其特殊(shū)性能可加(jia)Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素(sù)。
2)含氮不鏽(xiù)鋼的發展(zhǎn)。 在不鏽鋼(gang)中以氮代(dai)碳取得了(le)成果。在奧(ao)氏體不鏽(xiu)鋼中N和C有(you)許多共同(tóng)特性。N穩定(dìng)奧氏🏃體的(de)㊙️作用比Ni大(dà),與C相當。N與(yu)Mn結合能取(qǔ)代比較貴(gui)的Ni。
在奧氏(shi)體中N也是(shi)最有效的(de)固溶強化(hua)元素之一(yī)。N與Cr的🙇🏻親和(he)力要比C與(yu)Cr的親和力(li)小,奧氏體(ti)鋼很少見(jiàn)到Cr2N的析🧑🏽🤝🧑🏻出(chū)。因此N能在(zài)不降低🈲耐(nai)蝕性能的(de)基礎上,提(ti)高😄不鏽鋼(gāng)強度。
3)超強(qiáng)鐵素體不(bú)鏽鋼的發(fā)展。 鐵素體(ti)不鏽鋼具(jù)有良好的(de)腐蝕❓性能(néng)和抗氧化(hua)性能,其抗(kàng)應力腐蝕(shi)性能優于(yú)奧氏體不(bu)鏽鋼。價格(ge)比奧氏體(tǐ)不鏽鋼便(bian)宜。但存在(zài)可焊性差(chà)、脆性傾💋向(xiang)比較😄大的(de)缺🈲點,生産(chǎn)和使用受(shòu)到限制。通(tong)過降低鋼(gāng)中的碳和(he)氮的含量(liàng),添加👌Ti、Nb、Zr、Ta等穩(wěn)定化元素(su),添加Cu、AI、V等焊(hàn)縫金屬韌(rèn)化元素三(san)種途🧑🏽🤝🧑🏻徑,可(ke)以改善👄鐵(tie)素體鋼的(de)可焊性和(hé)脆性。
4)超級(ji)奧氏體鋼(gāng)的發展。 超(chāo)級奧氏體(tǐ)鋼指Cr、Mo、N含量(liàng)顯着高于(yu)🏃🏻常規不鏽(xiu)鋼的奧氏(shi)體鋼。其中(zhōng)比較着名(míng)的是🐅含6% Mo的(de)鋼(245S Mo)。這類鋼(gang)具有非常(chang)好的耐局(ju)部腐蝕性(xìng)能,在👈海水(shui)、充❗氣、存在(zài)❗縫隙、低速(sù)沖刷條件(jiàn)下,有良好(hǎo)的抗點蝕(shí)性能(PI 40)和較(jiao)好的抗應(ying)力腐蝕性(xìng)能,是Ni基合(hé)金和🔅钛合(he)金的代用(yòng)材料。
5)超馬(ma)氏體不鏽(xiu)鋼的發展(zhǎn)。 傳統的馬(mǎ)氏體不鏽(xiù)鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和🐕1Cr17Ni2缺乏(fá)足夠的延(yán)展性,在冷(leng)頂鍛變形(xing)過程中對(duì)應力十分(fen)敏感❌,冷加(jiā)工成形比(bǐ)較困難。加(jiā)之鋼的可(kě)焊性比較(jiao)差,使用範(fan)圍受到限(xian)制。為克服(fu)馬⭐氏體鋼(gāng)的上述不(bú)足,近來已(yi)找到一種(zhǒng)有效途徑(jing),就是通過(guo)降低鋼的(de)C、Ti含量,增加(jiā)Ni含量,開發(fā)一個新系(xì)列合金鋼(gang)——超馬氏體(ti)鋼。這類鋼(gang)抗拉強度(dù)高,延展性(xìng)好,焊接性(xìng)能也得到(dao)改善,因此(ci)超馬氏體(ti)鋼又稱為(wéi)⛷️軟馬氏體(ti)鋼或🚶可⛱️焊(han)接馬氏體(tǐ)鋼。
(5)彈簧鋼(gāng)絲的發展(zhan) 彈簧鋼絲(si)經過100多年(nian)的發展,工(gōng)藝技術經(jing)曆🔞了由鉛(qiān)淬火到油(yóu)淬火,現又(yòu)發展到感(gan)應加熱淬(cui)火。再加上(shang)工藝技術(shu)裝備不斷(duàn)創新和完(wán)善,品種質(zhì)✨量不斷更(gèng)新。近⛹🏻♀️來開(kāi)發的閥門(men)用彈簧鋼(gāng)絲感應加(jiā)熱淬火和(hé)回火處理(li)工藝,試驗(yan)證💜明,由于(yú)感應加熱(rè)時間♊短,淬(cuì)火組織細(xi)小,鋼絲表(biǎo)面幾乎沒(méi)有脫碳層(céng),所以🌏其💯塑(su)性、韌性、抗(kàng)松弛性、斷(duan)裂韌性♉、延(yán)遲斷裂抗(kàng)力、疲勞壽(shòu)命等都比(bǐ)油淬火🈲回(hui)火鋼絲有(you)較大❗提高(gao)。
另一種研(yán)究取得成(chéng)效的超細(xi)晶粒形變(biàn)熱處理鋼(gāng)絲已能實(shi)地應用,超(chāo)細晶粒形(xíng)變熱處理(li)是組織超(chāo)細化與形(xíng)變熱處理(lǐ)相結合的(de)一種複合(hé)強韌化工(gōng)藝。它既🔞可(ke)提高鋼絲(sī)的力學性(xing)💘能,同時⁉️又(yòu)能改善鋼(gāng)絲的表面(mian)質量。材料(liào)表面質量(liang)對疲勞性(xìng)能影響很(hen)🤞大。為了保(bǎo)證表面質(zhì)量,對有特(tè)殊要求的(de)材料采用(yong)剝皮工藝(yi),将表層去(qu)掉0.1mm。對0.5mm深度(du)的缺陷采(cǎi)用渦🐅流探(tan)傷。對拔絲(sī)過程表面(mian)産生的凹(āo)凸不平,可(ke)用電解研(yan)磨,使表面(mian)粗糙度降(jiang)到 =(6.5~3.4) m。
(6)不鏽鋼(gāng)絲的發展(zhan) 近年來國(guo)外不鏽彈(dan)簧鋼絲生(sheng)産📱發展🏃♂️較(jiao)快。國♉内需(xū)求量增大(dà)的品種主(zhu)要為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。
先(xiān)進的鋼絲(si)生産工藝(yi)流程特點(diǎn)是盤條首(shou)先剝皮處(chu)理🐅,去除熱(rè)🌏加工在表(biao)面造成的(de)缺陷,除第(di)一次固👄溶(rong)處理後要(yao)進行酸🈲洗(xǐ)外,整個冷(leng)加工過程(cheng)均保持光(guang)亮表面。
随(sui)着工藝的(de)發展,不繡(xiu)鋼絲生産(chan)流程進一(yi)步簡化,将(jiāng)部分原屬(shu)金屬制品(pǐn)行業質量(liang)控制簡化(hua),轉換為對(dui)盤條質量(liang)的要求。在(zai)粗拉絲機(ji)後,應用清(qing)潔球擦拭(shi)和水中清(qing)洗,去除表(biǎo)面塗層👌和(hé)殘餘潤滑(huá)膜。在光亮(liang)熱處理前(qian)配備電解(jiě)酸洗、堿中(zhōng)和、水沖洗(xi)和烘幹♌裝(zhuang)置,徹底去(qu)🔞除鋼絲表(biao)面⛱️油污,改(gai)善表面質(zhì)量。
(7)形狀記(jì)憶合金的(de)開發 目前(qián)在彈簧方(fang)面有應用(yòng)前♈途🔴的單(dān)🏃♀️向形狀記(ji)憶合金,以(yi)50Ti和50Ni性能最(zui)好。形狀記(jì)憶合金制(zhi)成🚩的彈🤞簧(huáng),受🥵溫度的(de)作用可伸(shēn)縮。主要用(yong)于恒溫、恒(héng)♻️載荷、恒變(biàn)形量的控(kong)制系統中(zhong)。由于是靠(kao)彈簧伸縮(suo)推動執行(háng)機構,所以(yi)彈🔴簧的工(gong)作應力變(bian)化較大。
(8)陶(tao)瓷的應用(yòng) 陶瓷的彈(dàn)性模量高(gao),斷裂強度(du)低,适用于(yu)變形🌏不大(dà)🔆的地方。目(mu)前正在開(kai)發的有耐(nài)熱、耐磨、絕(jue)緣性好的(de)陶瓷,應用(yong)的有超塑(su)性鋅合金(jin)(SPZ),在常溫下(xià)具有高的(de)強度。另外(wài),還有高強(qiáng)度的氮化(huà)矽,能耐高(gāo)溫,可達1000℃。但(dàn)陶瓷彈簧(huang)不适用于(yú)在沖擊載(zǎi)荷下工♈作(zuo)。
(9)纖維增強(qiang)塑料在彈(dàn)簧中應用(yòng) 玻璃纖維(wei)增強塑料(liào)(GFRP)闆簧在英(ying)、美和日本(ben)等國已廣(guang)泛應用,除(chú)用于橫置(zhì)懸架外,還(hai)可用☁️于特(te)殊輕型車(chē)輛,如賽車(che)的縱置懸(xuan)🐉架。目前又(you)研制成功(gōng)了碳素纖(xiān)維增強塑(su)料(GFRP)懸架彈(dan)簧,比金屬(shu)闆簧要輕(qīng)20%。
關鍵詞:彈(dan)簧
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