欢迎访问亚美体育-亚美体育登录-亚美体育app下载网站!

新闻中心
联系我们

联系人: 刘先生

手机:134-7582-0929

电话:0532-85136159

地址:山东省青岛市黄岛区鲁山路187号

行业新闻

弹簧的材料及其抛丸强化

作者:亚美体育 发布时间:2015-08-02点击:
   弹簧是机车车辆的重要零件之一,绝大部分用来承受车辆上部的重量或起缓冲作用。弹簧在使用过程中,其质量的好坏,直接关系到机车车辆的性能乃至铁路行车安全。当前,为提高弹簧的质量,延长其使用寿命,在弹簧的材料及抛丸强化工艺方面,开展了不少的研究试验工作,并取得了一些成效。现就这方面的问题作一简要介绍。

一、弹赞的材料及其选用:
    为了延长弹簧的使用寿命,使之起到应有的作用,弹簧材料必须具有高的屈服强度和高的疲劳极限,表面必须光滑。表面状态很重要,因为弹簧在反复载荷作用下,多数是由于表面缺陷发展而折损的。图i示出了
相对于某一强度极限下材料的疲劳极限与表面状况之间的关系。
 
    由图1可以看出,材料疲劳强度极限随着表面状态的恶化而显著降低。所以,弹簧制造厂从原材料的选择到弹簧热处理完毕,都必须注意表面质量问题。为此,在有关弹簧或弹簧钢技术条件中都严格规定表面不得有裂纹、结疤,夹杂和机械损伤等缺陷。
图1相时于某一强度极限下材料的疲劳极       限与表面状况之间的关系     1.表面磨光,2.表面用砂轮磨光,     3.表面粗加工,4.表面有刀痕,     5.表面札制;6.在水内腐性过的表面,     7.在盐水内腐蚀过的表面
图1相时于某一强度极限下材料的疲劳极
      限与表面状况之间的关系
    1.表面磨光,2.表面用砂轮磨光,
    3.表面粗加工,4.表面有刀痕,
    5.表面札制;6.在水内腐性过的表面,
    7.在盐水内腐蚀过的表面
 
 
    由于弹簧的类型较多,工作情况复杂,因此,必须根据各种因素正确选用弹簧的材料。
    (1)应考虑弹簧钢的淬透性及其标准截面
    在选用弹簧材料时,应考虑到钢材热处理时所能淬透的尺寸(见表1).
表1
表1

    根据“普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列’国家标准的规定,材料的直径d应符合表2和表3的规定。
表3
    对于机车车辆板弹簧材料,一般选用硅锰钢即可在油中淬透,满足了机车车辆板弹赞设计与使用要求。
    (2)应考虑工作应力
    工作应力与载荷的形式(静载荷或动载荷)、要求的使用寿命和折损的后果以及其他工作条件(如温度、腐蚀等)有关。对于要求具有耐腐蚀性、防磁性和良好导电性的弹赞,可选用铜合金、不锈钢等材料来制造,受静载荷及有限作用次数的变载荷的弹黄,选用碳素弹簧钢、65Mn,65Si2MnWA,60Si2MnA、铬钒弹簧钢等材料来制造,受动载荷(变载荷和冲击载荷)的弹簧和重要的弹簧,可选用特殊用途的碳素弹簧钢、50CrYA和被青铜等线材来制造。表4列出了国外弹簧的钢种及其化学成份。我国铁路机车车辆弹簧用55Si2Mn钢,即属于其中的钢种5; 60Si2Mn则相当于表中的钢种6,只是硅和锰的含量略有不同。
    在各种温度条件下使用的弹簧,应根据其工作温度选择弹簧材料。因为随着工作温度的升高,弹簧材料的强度、硬度和疲劳极限都会有不同程度的降低。
表4
      (3)应考虑材料的经济性及其来源
    在满足使用要求的情况下,应考虑弹簧材料的合理性和经济性,并且要符合我国资源情况,使生产出的弹2专成术低而且质量好。
    使用轧制钢材制成的弹簧,在轧制成钢
 
二、弹赞的抛丸强化处理:
    弹簧从原材料轧制到热处理完毕,由于多次加热,表面会存在脱碳层,致使降低弹簧的疲劳极限。抛丸处理(也称喷丸处理)可以减少其有害的影响。弹簧经抛丸强化处理后,在表层会形成残余压应力。图2是板弹簧经过抛丸处理后的残余应力分布图。由于残余压应力的存在,因而可以抵销弹簧表面工作时的拉应力,从而显著提高其疲劳强度.延长其使用寿命.如表6所示。表6表坯前,对钢锭表面的缺陷,可用机加工或火焰方法加以清除。对轧制钢材表面出现的裂纹,也应用磨光的方法加以去除。此外,在轧制弹簧钢材时,表面由于加热的关系,常会形成一层脱碳层,影响弹簧的疲劳寿命。所以在弹簧技术椒佳中,脱碳层必须限制在一定的范围内。采用抛丸处理,可以改善表面轻微脱碳的弹簧的疲劳寿命,甚至能超过未
图2经抛丸处理后板弹簧内残余应力的分布情况
图2经抛丸处理后板弹簧内残余应力的分布情况
抛丸处理对不同衰面状态的效果 表6
抛丸处理对不同衰面状态的效果 表6
明,如果弹簧表面有脱破层存在,经过抛丸处理后,仍能提高其疲劳强度,有脱碳层的试样,经过抛丸处理,其疲劳强度大于没有脱碳层但未经抛丸处理的试样。抛丸消除了脱碳对疲劳强度的损害。因此,弹簧制造工厂应积极创造条件,广泛采用抛丸强化工艺。目前,对机车车辆禅簧的抛丸处理,巳纳入铁道部标准。
    一般抛丸所能形成的最大残余压应力,板弹簧约为5565公斤力/毫米²。应力抛丸可显著提高残余应力,它能使最大残余压应力达到110公斤力/毫米²以上。表7说明在应力状态下抛丸的效果。
应力抛丸的效果 表7
应力抛丸的效果 表7

    1、弹丸的类型:
    用于抛丸处理的弹丸,要求它比被处理的弹簧更硬而坚韧。一般用铸铁丸、钢丸和切割钢丝丸。铸铁丸价格便宜,但易破碎,破碎的弹丸易使弹簧表面产生缺陷,所以在使用上受到限制。国外有用含镍及铬的铸铁丸。
    钢丸目前应用比较普遍,虽然它的价格比铸铁丸稍高,但不易破裂,使用寿命较长,产生的粉末少,不易形成有害的碎粒。
   钢丝丸比钢丸更贵些,一般由冷拉钢丝切割而成.由于钢丝冷拉后具有较高的抗拉强度,所以切割钢丝丸十分坚硬和坚韧。刚切割的钢丝丸有非常尖锐的棱边,不能立即用来抛丸,必须经过先处理(对钢丝丸喷射碎钢片,直至钢丝丸的锐边磨圆)方能使用。
    任何一种弹丸在使用过程中都会磨损成细粒。弹丸的冲击能量与它的直径的立方成正比。如果有一颗弹丸的直径为另一颗的二分之一,运动速度相等,则其冲击能量只是另一颗的12,5%。因此,弹丸不能有大量的微粒,否则,将影响抛丸的效果。对钢丝直径大于或等于13毫米的冲簧,弹丸直径宜用1~1.5毫米。较小的弹簧,五用直径为0.75~1毫米的弹丸。钢丝直径小于2毫米的弹簧,一般不宜进行抛丸处理,因这类弹簧在抛丸后辫形较大,不满足尺寸公差要求。抛丸持续时间。
   2、抛丸持续时间:
    弹簧的抛丸时间一般以长些为好,不致影响表层质量,时间不足时,会显著降低强化效果。图3表示抛丸强度与抛丸时间的关系。
图3 抛丸强度与抛丸时间的关系
图3 抛丸强度与抛丸时间的关系

    3、抛丸效果的检验:
    检查抛丸效果的根本方法是对弹簧进行疲劳试验。但由于该法需时较长,且不经济,所以现场多采用下述两种方法检验。
    (1)标准试片法(又叫何尔受法)班该法是将标淮试片固定在夹具上(如图4),与弹簧一起进行抛丸。抛丸后,取下标准试片,用量规测量其曲度。标准试片的曲度即为抛丸操作的指标。对不同的抛丸强度范围,可采用N, A或C三种试片,其尺寸见表8.
    (2)表面覆盖率法主要用来检验弹黄暴露在喷射弹丸流下的均匀状况。表面覆盖
图4标准试片和夹具
图4标准试片和夹具
标准试片尺寸(毫米) 表8
标准试片尺寸(毫米) 表8
率(C)用被弹丸实际喷射到的面积与弹簧全部面积之比的百分数来衡量,即:
C=喷射到面积 x 100%
     全部面积
 
    表面覆盖率也可与标准图片进行比较来测定。例如,日本的技术标准中,就规定表面理盖率为50%. 65%, 80%和95%四种标准图片,见图5~图8。
图5
图6

图7
图8


 
三、关于抛丸技术标准:
    鉴于抛丸强化对提高弹簧疲劳强度有较显著的效果,因此被国外一些弹簧制造厂广泛应用,并纳入技术标准中,如国际铁路联盟(UIC)规程,日本铁路标准(JRS),美国的SAE标准等都制订有弹簧抛丸标准。

新闻资讯
相关产品
在线客服
联系方式

热线电话

134-7582-0929

上班时间

周一到周日

公司电话

0532-85136159

二维码
线