Материалы для изготовления пружин

Когда технические возможности на приделе и необходимо переступить за грань, требуются изделия и материалы с особыми свойствами.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРУЖИННЫХ МАТЕРИАЛАХ

При упоминании «пружинная сталь» большинство из нас подумает о твердом материале. Если вы когда-нибудь пробовали просверлить отверстие в плоской пружине или отрезать тонкую пружинную проволоку плоскогубцами, вы можете подтвердить, что это правда.

Пружины накапливают энергию при изгибании от внешней нагрузки. Эта энергия сохраняется в материале в виде напряжения и деформации, и чем выше предел упругости материала, тем больше энергии может быть сохранено.

Предел упругости материала называется прочностью текучести. За высокой прочностью текучести следует высокий предел прочности на разрыв, а высокий предел прочности равен высокой твердости.

ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Но высокий предел текучести — не единственное требование к материалу для пружин. Большинство пружин изготавливается методом холодной штамповки из предварительно закалённого материала. Пластичность материала должна быть достаточной для операций гибки, необходимых для получения желаемой геометрии. Во многих случаях необходимо пожертвовать некоторой прочностью текучести для увеличения относительного удлинения, а в других случаях закалка до конечной прочности выполняется после штамповки.

ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

Все пружины подвергаются нагрузкам в режиме изгиба или кручения, и, как и многие другие механические компоненты, пружины испытывают самые высокие уровни напряжения на поверхности материала. Учитывая высокую твердость и динамический характер нагрузок на пружины, качество поверхности имеет большое значение для выносливости пружины. Материалы, используемые для пружин с высочайшими требованиями к динамическим нагрузкам и выносливостью, разрабатываются и обрабатываются для обеспечения наилучшего качества поверхности.

ДВА СПОСОБА ДОСТИЖЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ

Коррозионная стойкость — стандартное требование к пружинам и может быть достигнуто либо путем использования пружинного материала, который по своей природе устойчив к коррозийной среде, либо путем обработки поверхности. Коррозионно-стойкие пружинные материалы — это в основном аустенитная нержавеющая пружинная сталь, но в некоторых случаях используются также двухфазная сталь (аустенитно-железистая) и мартенситная нержавеющая сталь. Среди материалов на основе никеля или кобальта также существует множество сплавов, которые более устойчивы к коррозии, чем любая нержавеющая сталь, и могут использоваться в крайне агрессивных средах.

ПРОЧИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРУЖИНАМ

Существуют также другие требования к пружинам, для которых требуются другие типы материалов. Медные сплавы используются при необходимости высокой электропроводимости и/или необходим немагнитный материал. Суперсплавы, которые в основном состоят из никеля, хрома, кобальта и молибдена, используются при высоких рабочих температурах. Титановые сплавы используются либо из-за их коррозионной стойкости, либо в силу того, что некоторые титановые сплавы фактически являются единственными материалами, которые могут сделать пружину легче стальной пружины.

ОПТИМАЛЬНЫЕ ГРУППЫ МАТЕРИАЛОВ

Группы материалов, с которыми мы в основном работаем:

  • Холоднотянутые и холоднопрокатные углеродистые стали
  • Запатентованная холоднотянутая проволока из углеродистой стали
  • Низколегированные стали для закалки после штамповки
  • Мартенситная пружинная проволока, закаленная в масле или методом индукционной закалки
  • Нержавеющая пружинная сталь, в том числе аустенитные, двухфазные и дисперсионные марки, медицинские марки и т.д.
  • Суперсплавы (часто известные под торговыми марками Inconel, Nimonic, Hastelloy и т.д.)
  • Медные сплавы
  • Титановые сплавы

Каждая из этих групп включает в себя множество индивидуальных марок, позволяющих адаптировать выбор материала к требованиям каждого применения. Хотя большая часть врождённых свойств пружины определяется процессами, задействованными в производстве пружины, она состоит из единого куска материала. Следовательно, свойства материала имеют большое значение. Мы проводим множество испытаний, чтобы постоянно расширять наши знания о пригодности для каждого сорта материала в определенных областях применения, и делимся этими знаниями в ходе регулярных технических обсуждений с нашими клиентами для оптимизации выбора материала.