材料
当技术限制并形成新的界限时,往往需要具有特殊特性的产品和材料。
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弹簧材料技术信息
自 1852 年制造第一个弹簧以来,Lesjöfors 积累了大量经验,包括弹簧材料以及弹簧独特的使用环境中对弹簧的要求。
Lesjöfors 代表高品质。 仅做出几何形状的弹簧是不够的,您还必须使用正确的弹簧材料。 弹簧材料特性构成了弹簧功能的基础。
弹簧材料的选择完全由弹簧的应用决定,必须考虑应力、温度、腐蚀风险等重要因素。 Lesjöfors 集团在所有金属弹簧材料有丰富的经验,并在所有类型的弹簧中应用。
我们使用弹簧材料的示例
- 冷轧和冷轧低合金钢
- 专利和冷拉丝
- 可硬化弹簧钢
- 油回火弹簧丝和贝尼特硬化条
- 不锈钢弹簧钢
- 不锈钢弹簧钢,具有极好腐蚀性能
- 高温不锈钢弹簧钢
- 不锈钢非磁性钢
- 用于医疗应用的合金
- 铜合金
- 防磁耐酸弹簧钢等
- 钛合金
超级合金弹簧专业知识
Lesjöfors 拥有长期的经验、技术计算技能和该地区的生产能力,还储存了适用于弹簧的板材、条带和线材中的标准化超合金系列。 产品区域的示例包括盘式弹簧、压缩弹簧、扭力弹簧、张力弹簧和叶片弹簧。
以下合金保持库存:
- Inconel X-750®1
- Inconel 718®1
- Nimonic 90®1
- Hastelloy C-276®2
- MP 35N®3
- AISI 316
- Elgiloy®4
除此之外,还有一些其他合金是可订购的。
在高温下松弛弹簧
当金属受到应力和温度升高时,可能会发生永久性变形。 这种现象称为松弛,在恒定变形时负载损失,或蠕变,在恒定负载时增加变形。 这是线圈弹簧的重要性能参数,主要设计用于在一定负载或反向时进行可控偏转。
在 500°C 以上的温度下,低合金和不锈钢的松弛性能非常低,无法用于线圈弹簧。 超级合金在这些温度下提供更好的性能。 在以下一些超级合金在温度550°C及以上的松弛性能介绍。
超级合金测试
在本次调查中,测试了三种不同的超合金电线和一根不锈钢丝。 下表介绍了主要的化学分析和机械强度:
材料 | 镍 | 铬 | UTS [MPa] |
---|---|---|---|
超级合金 A | 58 | 19 | 1300 |
超级合金 B | 55 | 19 | 1050 |
超级合金 C | 53 | 17 | 1200 |
不锈钢* | 2090 |
注 * 17/7PH 级
松弛测试方法
这些弹簧材料的一些线圈弹簧是按照 Lesjöfors 标准生产方法为此类材料和弹簧制造的。 然后,在机械治具的帮助下,将弹簧压缩至静态负载,达到指定的应力水平。
带接头的压缩弹簧在不同时间暴露在指定温度下。 冷却后,再次测试每个弹簧的负载,并注意到负载损失。
提出的放宽数字定义如下:
(Fb-Fa) / Fb = 100 = 松弛 (%)
Fb = 加热前压缩时负载
Fa = 加热后压缩时负载
以下时间、温度应用于各自不同的压力标准:
材料 | 时间 | 温度 1 | 温度 2 | 温度 3 |
---|---|---|---|---|
[h] | [温度] | [温度] | [温度] | |
超级合金 A | 50 | 550 | 600 | 650 |
超级合金 A | 110 | 550 | 600 | 650 |
超级合金 B | 50 | 550 | 600 | 650 |
超级合金 B | 110 | 550 | 650 | 600 |
超级合金 C | 50 | 550 | 600 | 650 |
超级合金 C | 110 | 550 | 600 | 650 |
不锈钢 | 50 | 550 | – | – |
结果
不锈钢 17/7PH 钢在 550°C 和应力级别 150 MPa 下 50 小时后如预期的那样发生故障。 收到的松弛接近100%。 没有对这个等级进行更多的测试。 松弛结果的示例如下图所示。
结论
结果表明,在这些高温下不能使用不锈钢。 它还显示了不同超级合金等级之间的巨大差异。 从测试的超级合金等级,C级有最低的松弛,并在所有温度下表现最佳。 也可以看到,在设计线圈弹簧时,根据合金、温度和应力,在设计可预期高温的应用时,需要考虑松弛。