玻璃破碎器弹簧动力设计.docx
- 文档编号:10357497
- 上传时间:2023-02-10
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:133.54KB
玻璃破碎器弹簧动力设计.docx
《玻璃破碎器弹簧动力设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《玻璃破碎器弹簧动力设计.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
玻璃破碎器弹簧动力设计
东风汽车公司技师学院
毕业设计(论文)
课题名称:
玻璃破碎器弹簧动力设计
专业:
机械制造及自动化
学生姓名:
涂诗群
学号:
024
班级:
JS817
指导老师:
教学校长:
时间:
2012.2.13~2012.5.6
摘要
本文利用材料的弹性和弹簧结构的特点,使它在产生或恢复变性时,能够把接卸功或动能转变为变性能,或把变形能转变为机械功或动能。
正是由于这种特性,使弹簧可用于机械产品的减震或缓冲、控制运动、储存能量、测量力和扭矩,并可作为机械的动力。
关键词:
机械动力、弹簧。
Abstract
Thispaperusestheelasticityofthematerialandthestructureofthespringcharacteristics,makingitintheproductionorrecoveryofdegeneration,abletodischargepowerorkineticenergyintovariableproperties,orthedeformationenergyintomechanicalworkorenergy.Itisbecauseofthischaracteristic,sothatthespringcanbeusedformechanicalproducttheshockorbuffer,movementcontrol,energystorage,measurementoftheforceandtorque,andcanbeusedasamechanicalpower.
Keywords:
powermachinery,spring.
1绪论
1.1课题来源背景
每当乘坐公交车时,都可以看到车上配有安全锤。
安全锤,是一种封闭舱室里的辅助逃生工具。
它一般安装于汽车等封闭舱室内容易取到的地方,在发生车内出现火灾或汽车落入水中等紧急情况下,可以方便取出并砸碎玻璃窗门以顺利逃生。
汽车安全玻璃分为夹层玻璃、钢化玻璃和区域钢化玻璃三种。
汽车前挡风玻璃普遍采用安全性更好的夹层玻璃,除前挡风之外,汽车玻璃均为钢化玻璃。
钢化玻璃又称强化玻璃。
加热到一定温度后迅速冷却的方法,或是化学方法进行特殊处理的玻璃。
它的特性是强度高,其抗弯曲强度、耐冲击强度比普通平板玻璃高3~5倍。
安全性能好,有均匀的内应力,呈网状裂纹。
主要用于门窗、间隔墙和橱柜。
化玻璃还在耐酸、耐碱。
钢化玻璃又称强化玻璃。
加热到一定温度后迅速冷却的方法,或是化学方法进行特殊处理的玻璃。
它的特性是强度高,其抗弯曲强度、耐冲击强度比普通平板玻璃高3~5倍。
安全性能好,有均匀的内应力,呈网状裂纹。
主要用于门窗、间隔墙和橱柜。
玻璃还在耐酸、耐碱。
随着城市的不断发展,人口的膨胀,以及公交优先发展战略的推行,越来越多的人选择公共交通出行。
而公共交通工具上人员众多,空间狭窄拥挤,出口较小,存在着较多的安全隐患。
普通的用于公交车上的辅助逃生工具安全锤容易被盗,安全锤在使用时存在空间限制问题,且紧急情况下,乘客很难在短时间内拿到安全锤并找到合适击打点正确使用。
鉴于此,我们设计发明了新型的自动破窗器。
该作品的设计背景是源于传统安全锤的不可靠性与易丢失性,其目的在于设计出可以实现自动有效击打破碎玻璃的新型自动安全锤,使得在紧急情况下,使破窗的工作由人手挥动击打变为最优点固定自动击打,能够定点、自动、快速的击破玻璃,使人员迅速逃离危险现场。
1.2国内外研究的现状
随着城市的不断发展,人口的膨胀,以及公交优先发展战略的推行,为了在发生危险时能让乘客迅速破窗逃生,在公交的适当地方都配置了安全锤。
当前配备的安全锤基本上是一样的,这种传统型安全锤小巧轻便,易于摘取,很容易被一些人顺手牵羊。
经常出现刚装好几天就全部“消失”的状况。
2009年6月成都的公交车燃烧事件就有力证明了传统安全锤防盗方面的缺陷。
为解决传统安全锤易丢失的问题,宁波龙格尔仪表有限...(查看更多)公司设计了DSC智能防盗逃生锤,本逃生锤具有声光报警功能,其在支架上正常固定放置时报警功能关闭,当逃生锤脱离支架时,逃生锤被触发发出声光同步报警,只有将逃生锤重新放回支架,报警才会停止。
这样,及时的提醒和制止了人为的误动,起到了防丢失的作用,但其本质仍是人手用力挥动安全锤敲打玻璃,当紧急情况出现时,由于乘客情绪紧张,心情急躁,很难在短时间内拿到安全锤并找到合适击打点正确使用。
同时,如遇翻车等事故,乘客活动受到空间的限制,特别是一些老弱病残人群,更不容易施力挥动锤子,则安全锤也很难有效使用。
目前在国内有两种非人手挥动的安全锤,一种是当前安装在成都650路公交车上的一种新型环保锤,它采用“嵌入式”设计,改变了安全锤的安装位置和击打方式。
车窗右上角有一个红色按钮,按钮里面是安全锤。
遇到危险的时候,顺时针旋转环保锤90度,然后掌击环保锤,通过里面设置的高强度硬质合金,就能破碎玻璃逃生。
另一种是杭州公交集团退休职工吴宝发研制的一种新型弹力逃生锤。
它比可乐罐略小,“罐”里有压缩弹簧与撞锤,“罐”外有拉环和封盖。
在紧急情况下,人只要揭开封盖,拉动拉环,压缩弹簧就会驱动撞锤,击碎玻璃。
它可以安装在车窗边缘,通过击打钢化玻璃的应力点打碎整幅玻璃。
这种固定在上面的安全锤不易取走,可以避免传统安全锤因为丢失造成无法应急的问题。
1.3弹簧动力应用的领域
大多数材料都有不同程度的弹性,如果将其弯曲,便会以很大的力量恢复其原形。
在人类历史上,一定很早就注意到树苗和幼树的树枝有很大的挠性,因为许多原始文化利用这一特性,在特制的门后或笼子后楔上一根棍,或者用活结套在一根杆上向下拉;一旦松开张力,这根棍或杆就会往回弹。
他们就用这种办法来捕捉飞禽走兽。
实际上,弓就是按这种方式利用幼树弹性的弹簧;先向后拉弓,然后撒手,让其回弹。
中世纪时,这种想法开始出现在机械上,如纺织机、车床、钻机、磨面机和锯。
操作者用手或脚踏板给出下压冲程,将工作机械往下拉,这时用绳索固定在机械上的一根杆弹回,产生往复运动。
弹性材料的抗扭性不压于它的抗挠性。
希腊帝国时期(大概是公元前4世纪)发明了用搓成的腱绳或毛绳拉紧的扭簧,用以代替简单的弹簧来加强石弩和抛石机的威力。
这时人们开始认识到,金属比木头、角质或任何这类有机物质的弹性更大。
菲洛(其写作年代约为公元前200年)把它作为一项新发现来进行介绍。
他估计读者是难以置信的。
凯尔特人和西班牙人的剑的弹性,引起了他的亚历山大城的前辈的注意。
为了弄清楚剑为什么有弹性,他们进行了许多实验。
结果他的师傅克特西比发明了抛石机,抛石机的弹簧是用弯曲的青铜板作成的——实际上是最早的片簧;菲洛本人又进一步改进了这些抛石机。
富有创造性的克特西比在发明这种抛石机后,又想出了另一种抛石机——它利用汽缸内空气在受压的情况下产生的弹性工作。
在很久以后人们才想到:
如果压缩一根螺旋杆,而不是弯曲一根直杆,那么金属弹簧储存的能量就会更大。
据伯鲁涅列斯基的小传记载,他制作过一口闹钟,其中使用了若干代弹簧。
最近有人指出,在附有一些奇特的螺旋弹簧钟表图的15世纪末叶的一本机械手册中有这架闹钟的图样。
这类弹簧也用于现代的捕鼠器。
带圈簧(水平压缩而不是垂直压缩的弹簧)的钟表,在1460年左右肯定已开始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大约又过了1个世纪,带弹簧的钟表才成为中产阶级人士的标志。
制作弹簧的主要材料有:
优质碳素钢、合金钢、有色金属合金等。
2产品介绍
2.1产品的原理介绍
该自动破窗器利用了弹簧的储能原理,依靠弹簧提供打击力。
该破窗器主要由壳体、冲击杆、压缩弹簧、启动拉手四部分组成。
通过启动拉手使压缩状态的弹簧产生冲击力,从而带动冲击杆完成打击。
可应用在普通公共交通工具、私家车、商场、写字楼和住宅等地,紧急情况下,使破窗的工作由人手挥动击打变为最优点固定自动击打,能够定点、自动、快速的击破玻璃,使人员迅速逃离危险现场。
不仅解决了传统安全锤易丢失问题,而且启动形式多样、方便灵活,并且造价低廉,具有极高的应用价值与发展前景。
图2-1工作原理图
1—壳体2—冲击杆3—压缩弹簧4—螺栓5—挡板6—拉手
2.2产品的功能介绍
由于这种车辆应急击碎车窗玻璃的机构的弹力装置是设置在车体的上端,它
的发力运动空间不受限制,当意外情况发生时,车厢内的乘客只需伸手将置于车体内的启动拉手往下拉动,利用弹簧的储能原理,将车体上端由锁闭装置锁闭的玻璃冲击杆,顶起突破其约束区域,弹发装置的强劲弹发力的此时暴发,玻璃冲击杆借力弹起,产生的巨大冲击力一举就能将车窗玻璃击碎。
这一过程的时间将在瞬间完成,从而给车内逃生的乘客赢得极为宝贵的时间。
因此该机构具备有优异的应急安全逃生条件。
2.3产品的结构介绍
1.壳体
图2-2壳体
壳体为本产品的主要组成之一,为其他部件提供载体。
2.冲击杆
图2-3冲击杆
冲击杆为本产品的主要组成之一,整个冲击杆成圆柱形,冲击杆直接破碎的装置,对于其材质也有高的要求,但出于对成本的控制采用的碳素钢,镀锌。
撞针的尖头成60°锐角.拍击产生的冲击力集中与撞针的尖交,对钢化玻璃进行破碎任务。
3.拉手
图2-4拉手
拉手为本产品的启动装置,启动拉手才能使本产品运作,从而达到击碎玻璃的效果。
4.螺栓
图2-5螺栓
本产品的紧固装置,固定壳体和挡板,使本产品便于安装。
5.压缩弹簧
图2-6压缩弹簧
本产品的动力装置,为本产品提供足够的动力来击碎玻璃。
3弹簧的概述
3.1弹簧的原理
弹簧只是个蓄能器,它有储存能量的功能,但不能慢慢地把能量释放出来,要实现慢慢释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现,常见于机械表。
弹簧很早很早之前就有应用了,古代的弓和弩就是两种广义上的弹簧。
弹簧严格意义上的弹簧发明家应该是英国的科学家虎克(RobertHooke),虽然那时螺旋压缩弹簧已经出现并广泛使用,但虎克提出了“虎克定律”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比,正是根据这一原理,1776年,使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。
不久,根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。
而符合“虎克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。
胡克定律的表达式为F=k·x或△F=k·Δx,其中k是常数,是物体的劲度(倔强)系数。
在国际单位制中,F的单位是牛,x的单位是米,它是形变量(弹性形变),k的单位是牛/米。
倔强系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。
弹性定律是胡克最重要的发现之一,也是力学最重要基本定律之一。
在现代,仍然是物理学的重要基本理论。
胡克的弹性定律指出:
弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力Ff和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F=-k·x。
k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。
材料力学和弹性力学的基本规律之一。
由R.胡克于1678年提出而得名。
胡克定律的内容为:
在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:
在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。
把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。
胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。
广义胡克定律中的系数Cmn(m,n=1,2,…,6)称为弹性常数,一共有36个。
如果物体是非均匀材料构成的,物体内各点受力后将有不同的弹性效应,因此一般的讲,Cmn是坐标x,y,z的函数。
但是如果物体是由均匀材料构成的,那么物体内部各点,如果受同样的应力,将有相同的应变;反之,物体内各点如果有相同的应变,必承受同样的应力。
这一条件反映在广义胡克定理上,就是Cmn为弹性常数。
胡克的弹性定律指出:
在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的长度变化量x成正比,即f=-kx。
k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。
3.2弹簧的分类
1.按使用材料分
碳素钢弹簧
钢制弹簧合金钢弹簧
不锈钢弹簧
金属弹簧
铜合金弹簧
非铁金属制弹簧镍合金弹簧
弹簧其他
橡胶弹簧
空气弹簧
流体弹簧
非金属弹簧液体弹簧
合成树枝弹簧
其他
2.按形状分
压缩螺旋弹簧
螺旋弹簧拉伸螺旋弹簧
扭转旋转弹簧
单片板弹簧
板弹簧
多片板弹簧——有椭圆形、弓形、伸臂弓形和悬臂板弹簧等
弹簧
扭杆弹簧
平面蜗卷弹黄
碟形弹簧
环形弹簧
特种弹簧弹簧垫圈
蜗卷螺旋弹簧
3以构成弹簧有限元所受力的状态分
板弹簧
平面蜗卷弹簧
有限元上主要受弯曲应力的弹黄碟形弹务
齿形或彼形弹簧垫圈
扭转弹簧
拉伸螺旋弹簧
压缩螺旋弹簧
有限元上主要受扭转应力的弹簧扭杆弹簧
弹簧垫圈
蜗卷螺旋弹簧
有限元上主要受拉压应力的弹簧——环形弹簧
卡紧弹簧
有限元上主要受复合应力的弹簧弯曲螺旋弹簧
受横向载荷的螺旋弹簧
这种分类方法在螺旋弹簧最易说明间题,表3一1是螺旋弹簧的载荷状态和将它分成若于有限元后,每个有限元上所受的主要应力。
表3—1螺旋弹要受力状态和有限元上的主要应力
螺旋弹簧的载荷状态
有限元上的主要应力
拉伸
压缩
扭转
弯曲
横向载荷
扭转
扭转
弯曲
扭转和弯曲
扭转和弯曲
4.按使用条件分
1)在静态条件下使用的弹簧—例如安全阀弹簧、弹簧垫圈、秤盘弹簧、定载荷弹簧和钟表中的游丝。
在这种情况下,设计上主要应考虑的是静强度和稳定性问题。
2)在动态条件下使用的弹簧—例如利用其回复性能的阀门弹簧、调速器弹簧等;利用其减少振动的车辆用悬挂弹簧和防振弹簧;利用其吸收能量的联轴器弹簧和电梯的缓冲弹簧等。
在这种条件下使用的弹簧主要应考虑弹簧的疲劳强度和共振的问题。
5.按弹簧工况分
1)在普通环境室温下使用的弹簧;
2)在高温度下工作的弹簧(或称耐热弹簧);
3)在腐蚀介质下工作的弹簧(或称耐蚀弹簧)。
6.按加工工艺分
1)冷卷或冷压成形弹簧;
2)热卷或热压成形弹簧。
7.按制造精度分
1)Ⅰ级精度弹簧;
2)Ⅱ级精度弹簧;
3)Ⅲ级精度弹簧。
8.按载荷与变形的情况分
1)载荷与变形成线性关系的弹簧——一般的拉伸、压缩、扭转、单板、扭杆和平面蜗卷弹。
2)载荷与变形成非线性关系的弹簧——其中有滞后作用的如多层板弹簧,蜗卷螺旋弹簧、环形弹簧和碟形弹簧;无滞后作用的有不等节距弹簧、变径螺旋弹簧和组合式弹簧等。
3.3弹簧的功能
1.主要功能
1)控制机械的运动,如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。
2)吸收振动和冲击能量,如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。
3)储存及输出能量作为动力,如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。
4)用作测力元件,如测力器、弹簧秤中的弹簧等。
弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度,刚度越大,则弹簧越硬。
弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件,弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。
2.弹簧功能的利用
1)测量功能
我们知道,在弹性限度内,弹簧的伸长(或收缩)跟外力成正比。
利用弹簧这一性质制成弹簧秤。
2)紧压功能
观察各种电器开关会发现,开关的两个触头中,必然有一个出头装有弹簧,以保证两个出头紧密接触,是导通良好。
如果接触不良,接触处的电阻变大,电流通过时产生的热量变大,严重时还会是接触处的金属融化。
卡口灯头的两个金属柱都装有弹簧也是为了接触良好;至于螺口灯头的中心金属片以及所有插座的接插金属片都是簧片,其功能都是使双方紧密接触,以保持到同良好。
在何时磁带中,有一块磷青铜的簧片,利用它弯曲形变时产生的弹力使磁头与磁带密切接触。
在订书机中有一个长螺旋弹簧它的作用一方面是顶紧钉书钉,另一方面是当最前面的钉被推出后,可以将后面的钉送到最前面以备钉舒适推出,这样,就能自动的将一个个钉推到最前面,直到钉全部推出为止。
许多机器自动供料,自动步枪中的子弹自动上膛都靠弹簧的这种功能。
此外,象夹衣服的夹子,圆珠笔,钢笔套上的夹片都利用弹簧的紧压功能夹在衣服上。
3)复位功能
弹簧在外力作用下发生形变,撤去外力后,弹簧就能恢复状态。
很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来复位的。
例如,许多建筑物大门的合页上都装了复位弹簧人们进出后,门会自动复位。
人们还利用这一功能制成了自动伞、自动铅笔等用品,十分方便。
此外,各种按钮和按键也少不了复位弹簧。
4)带动功能
机械钟表,发条玩具都是靠上紧发条带动。
当发条被上紧时发条产生弯曲形变,存储一定的弹性势能。
释放后,弹性势能转变为动能,通过传动装置带动转动。
在玩具枪和发令枪和军用枪支也是利用弹簧的之一性质工作的。
5)缓冲功能
在机车汽车车架与车轮之间装有弹簧,利用弹簧的弹性来减缓车辆的颠簸。
6)振动发声功能
当空气从口琴,手风琴中的簧孔中流动时,冲击簧片,簧片震动发出声音。
4弹簧材料
4.1热轧成形的弹簧用钢
用于制造弹簧的钢,其交货状态有热轧和冷轧两种。
热轧材料中包括圆钢、扁钢、钢板和梯形钢等。
其规格和尺寸公差较大,表面质量较差,它们主要是用电炉或转炉熔炼后经热轧或锻造成形,并以退火状态供应,在以后制造弹簧的过程中,往往不再进行任何加工就直接加热卷绕。
由于钢材表面状态的好坏
对弹簧的性能有直接的影响,钢材表面如有缺陷就会增加弹簧表面的粗糙度,也易于形成表面裂纹,特别是在弹簧成形和以后的淬火回火热处理工序都需要依靠加热来完成,这也容易造成表面脱碳,从而使弹簧的疲劳强度下降,因此热轧材料只能用于疲劳性能要求不高的低应力弹簧夕或是截面尺寸较大的重型弹簧,例如铁道车辆和汽车、拖拉机上的大型螺旋弹簧,重型板弹簧等。
1.碳素钢系列的弹簧钢
这是价格最廉也是最易得到的弹簧钢,其表面质量不比合金钢差。
人们对碳素钢的热处理方法较熟悉,其中共析成分的碳素钢,如日本的SUP3,即使进行普通的正火、退火也几乎不会出现初生的铁素体。
但是它的缺点是淬透性较差,当圆钢的截面直径超过18mm或板材厚度超过11mm时在油中就不能悴透,因此不宜用在大截面的弹簧上,通常只有在铁路车辆中13毫米以下的板弹簧才用它。
过共析成分的碳素钢,如日本的SUP4或美国的AISI1095,性能虽较SUP3为好,但也只用于铁道车辆中直径在19毫米以下的螺旋弹簧。
其热卷工艺是加
热到870℃盘卷后空冷,然后在845℃保温20~40min淬入油温小于650℃的油中,不待其完全冷透,在弹簧仍具90~150℃温度时,立即进行450~510℃、1~1.5h回火。
2.锰弹簧钢
常用的为65Mn,其淬透性较碳素钢好,脱碳倾向也小,但是它有过热敏感性和回火脆性等缺点,又易产生裂纹,因此国外已不采用,国内因其资源丰富,价格便宜,故仍列入弹簧钢标准中,一般多用于截面直径尺寸小于15mm的中小型低应力弹簧。
3.硅锰弹簧钢
在国内标准中有五种钢号,即55Si2Mn、55Si2MnB、60Si2Mn、60Si2MnA和70Si3MnA。
日本JIS标准中列有SUP6和SUP7两种。
美国有SAE9260和9255两种。
其所以要添加硅锰两种元素是因为硅能固溶于铁素体和奥氏体中,从而提高了钢的硬度、强度、弹性极限、屈强比和疲劳强度,同时还能提高材料的回火稳定性和抗氧化性;锰能提高材料的淬透性,使25mm以下的弹簧都能在油中淬透。
试验表明在含碳量0.5~0.7%的钢中,加入2%的硅和适量的锰,经淬火回火后,屈强比可提高到0.85以上,弹性极限也大为提高。
但是硅含量提高了以后,易产生石墨化现象和增加表面脱碳倾向,同时在钢中易生成较多的硅酸盐夹杂物,易淬火开裂,因而在日本和美国己用得不多,在我国主要用于制造汽车、拖拉机、铁道车辆上的板弹簧,扭杆弹簧、螺旋弹簧,以及工作温度在250℃以下的中等应力的弹簧。
4.铬锰弹簧钢
是在钢中加入1%的铬和锰,在国内标准中有50CrMn钢一种。
日本JIS标准中有SUP9和SUP9A两种,是在第二次世界大战后研制成功的低合金弹簧钢,它具有良好的热加工性和淬透性,即使其直径达50mm也能淬透,由于铬的加入,使钢的强度和硬度都有所提高,同时还提高了它的回火稳定性和减少脱碳倾向,缺点是有回火脆性的倾向,因此回火后需快冷。
这类钢适宜用于制造铁路车辆和汽车的截面较大和较重要的板弹簧、扭杆弹簧和螺旋弹簧。
5.硅铬弹簧钢
属于这类钢的有60Si2CrA和60Si2CrVA,它是以1%铬代替了硅锰钢中的一部分的锰,因而机械性能较高,过热敏感性降低,在工作温度较高时机械性能较稳定,还能降低含硅钢的石墨化倾向。
它主要用于承受高应力或受冲击载荷的弹簧和工作温度在250~300℃的耐热弹簧。
6.硅锰钨弹簧钢
是在硅锰钢60Si2MnA中加入了0.8~1.2%的钨,在国内标准中有60Si2MnWA,国外还没有相应的牌号,由于钨在钢中易形成难溶碳化物,从而有效地提高了钢的回火稳定性和高温时的蠕变抗力,使钢具有一定的红硬性。
钨还能增加淬透性和提高钢的硬度;它主要用于承受高载荷或耐冲击的弹簧,以及工作温度低于350℃的弹簧。
7.铬钒钨弹簧钢
国内标准中列有30W4Cr2VA,由于加入了铬、钨、钒等合金元素,大大提高了钢的淬透性和回火稳定性,以及在高温下的抗松弛性能,因而主要用于温度≤500℃工作的弹簧。
8.无铬弹簧钢
是适应我国国内资源自行研制成功的合金弹簧钢,它是在硅锰弹簧钢的基础上加入了微量的钼、钒、妮、硼等元素,属于这类钢的有55SiMnVB、55SiMnMoV和石50SiMnMoVNB三种,由于这些微量元素的作用,使这三种钢都有较高的抗拉强度和弹性极限,而且有良好的塑性和韧性,因此适宜作高强度的板弹簧和螺旋弹簧。
9.铬锰硼弹簧钢
它是在铬锰钢的基础上加入微量的硼,国内尚无相应的牌号,日本JIS标准中列有SUP11,它的基本性能和铬锰钢相似,但具有更好的淬透性,通常用于制造超大型的弹簧,例如推土机上的迭板弹簧,船舶上的大型螺旋弹簧和大型扭力弹簧等。
10.高合金弹簧钢
除了上述通常采用的碳素钢和低合金钢外,某些工具钢有时也能用作为弹簧钢,但在国外都没有将这些列入弹簧钢系列中。
例如工具中用得最广的18-4-1高速钢就是用得较普遍的一种高温弹簧钢材,通常用于工作温度在415℃以下的弹簧。
但是作为弹簧钢有些数据如弹性极限值还不够完整,可它至少相等于或略高于通常所用的铬钒钢和铬硅钢,因此在设计时可以采用铬硅钢的数据,其热处理工艺和制作工具时不同,可以采用缓慢加热至850℃均热后转入1280~1310℃的高温炉内,然后油淬至100℃左右立即在650~675℃回火1~2h,这样可获得HRC50~54的硬度。
此外如油硬碳素工具钢有时也可用来制造弹簧。
这类钢在780℃淬火,360℃回火后可得到HRC50~54的硬度。
对于长期暴露在氧化性气氛中并在高温环境下工作的弹簧,日本采用SEHI钢,其化学成分为0.40~0.50%C,3~3.5%Si和7.5%Cr,相当于我国的4Cr9Si2钢。
4.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 玻璃 破碎 弹簧 动力 设计