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一 定義

彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性,而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性變形的能力,即在規(guī)定的范圍之內(nèi),彈性變形的能力使其承受一定的載荷,在載荷去除之后不出現(xiàn)永久變形。

彈簧鋼應(yīng)具有優(yōu)良的綜合性能,如力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能,又稱抗松弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。為了滿足上述性能要求,彈簧鋼具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質(zhì)量(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。

根據(jù)《鋼分類》標準,按照基本性能及使用特性一,彈簧鋼屬于機械結(jié)構(gòu)用鋼;按照質(zhì)量等級,屬于特殊質(zhì)量鋼,即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照我國習慣,彈簧鋼屬于特殊鋼

二 分類

.碳素  彈簧鋼

碳素  彈簧鋼的碳含量(質(zhì)量分數(shù))一般在0.62％~0.90％。按照其錳含量又分為一般錳含量(質(zhì)量分數(shù)) (0.50％~0.80％)如65、70、85和較高錳含量(質(zhì)量分數(shù)) (0.90~1.20％),如65mn兩類。

2.合金彈簧鋼

合金彈簧鋼是在碳素  鋼的基礎(chǔ)上,通過適當加入一種或幾種合金元素  來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能,以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。

合金彈簧鋼的基本組成系列有,硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎(chǔ)上,有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素  。

此外,還從其他鋼類,如優(yōu)質(zhì)碳素  結(jié)構(gòu)鋼、碳素  工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼,選擇一些牌號作為彈簧用鋼。

彈簧鋼概述

彈簧在沖擊、振動或長期交應(yīng)力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等碳素  彈簧鋼即含碳量wc在0.6％-0.9％范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素  結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。

熱處理:彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限,一般在淬火+中溫回火的狀態(tài)下使用,以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此,如何進一步提高彈簧疲勞壽命,需進一步研究,尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命,氣門彈簧成形后,要進一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理,然后經(jīng)噴丸強化。例如,日本將f4mm的si-cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進行對比,其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入,不僅消除了脫碳的不良影響,而且還提高了殘余壓應(yīng)力,同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高,150℃時的變形量為0.2％(規(guī)定值為0.5％),250℃的變形量為0.56％,提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性,但滲氮和液體碳氮共滲時間應(yīng)嚴格控制,否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物,反而會降低其疲勞強度。 氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸,經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒,一種直徑為0.8mm,其顯微硬度為720hv0.2,另一種直徑0.25mm,其顯微硬度為800hv0.2,三次噴丸可達到較好的強化效果,又可使表面質(zhì)量得到改善

根據(jù)該65mn彈簧鋼對中裝置存在的問題及現(xiàn)場要求, 在原有液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造設(shè)計。使伺服缸油路可以切換到原系統(tǒng)的油路上。在原來的對中裝置油路上增加精密過濾器, 以保證進入伺服閥和伺服油缸的油液的清潔度, 并保護整個伺服系統(tǒng)的油路清潔。改造后的帶鋼對中裝置的液壓系統(tǒng)如圖1所示。

相應(yīng)的動作。旁置過濾冷卻系統(tǒng)16由抗污染能力強的螺桿泵、帶有污染發(fā)訊裝置的精密過濾器、冷卻風扇和安  全閥組成。冷卻風扇的起、停由溫控器來控制, 以使伺服系統(tǒng)工作在合適的溫度范圍內(nèi)。在65mn彈簧鋼對中裝置的前部安  裝有帶寬檢測光柵

用以檢測65mn彈簧鋼的實際寬度w1。伺服缸9的活塞桿伸出端上安  裝mts磁致伸縮式位移傳感器, 其檢測精度可以達到±01025 mm, 用以檢測夾輥的實際位置w2。控制器采用moog公司的mcs伺服控制器, 其具有柔性的硬件平臺,高精度的模擬量輸入輸出通道及很高的閉環(huán)控制精度, 很容易做到高精度的位置隨動控制