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设计图纸时如何选择材料



      由于弹簧设计程序丰富且易于使用,大多数工程师都知道他们想要什么,并且知道在设计弹簧时如何将数字插入程序。许多工程师,尽管在冶金学方面受过良好教育,但对每种合金对弹簧应用的适应性并不十分了解。选择用于弹簧的合金并不像原始金属那样自动化。
     
    在考虑使用什么(合金)材料时,至少有九个关键特性可以发挥作用。
    1.电导率
    弹簧通常起到双重作用。它不仅可以作为弹簧,还可以承载电流。一种这样的应用是在仪器的针头中。针的反应既是弹簧的函数,也是流过弹簧的电流量的函数。
    2.恒模数
    对于某些合金,如果温度太高或太低,弹簧力学性能会变弱。如果弹簧位于受温度波动较大的装置中,则必须选择具有所谓的恒定模量的材料。 
    3.腐蚀性
    许多弹簧用于海洋应用,或更恶劣和非常腐蚀性的环境。在这种情况下,可以选择大约七种不同的不锈钢。有的在淡水中工作,但不能在咸水中工作。有些能在盐水中工作,但没有更多的腐蚀性环境。在这种情况下,可以使用一类称为高镍合金的弹簧钢。
    4.热淬透性
    一些弹簧钢从热处理中获得“硬度”,而另一些弹簧钢则通过压缩钢的压缩模具获得硬度。然而,许多从还原模具中获得硬度的合金不能通过热处理来硬化。制作弹簧或夹子时,如果使用预硬化钢,钢材会破裂或断裂。在这种情况下,必须使用处于“软”或退火状态的钢,然后在弹簧或夹子形成后将其硬化。
    5.加热元件
    一些钢本身用于加热元件。在这种情况下,合金必须抵抗电流,以便强制通过它的电流将电线加热到红热状态。合金必须能够抵抗这种加热和冷却,而不会以任何方式熔化或变形。
    6.高压力
    当我们还是孩子的时候,我们会用铅笔缠绕一些铜线制作弹簧。但是一旦我们完成了弹簧,很难在没有变形的情况下将它从铅笔上取下来!弹簧的偏转能力然后恢复到原来的形状取决于特定合金能够承受多大的应力。有时弹簧必须偏转很长一段时间然后恢复到原来的大小。为了能够做到这一点,要求弹簧能够抵抗高应力。
    7.磁
    弹簧通常用于敏感仪器环境中。当在这些应用中使用时,弹簧可以没有磁性。由于许多弹簧钢丝通过强制形变而发生变化,因此它们通常会吸收磁力。例如,在其自然状态下,302不锈钢是完全非磁性的。事实上,由于这种磁性,许多工程师质疑我们不锈钢弹簧的真实性。事实上,材料开始是非磁性的,但当强行进行形变时,它会吸收磁力。如果弹簧是完全非磁性的,则必须由专门设计为弹簧回火和非磁性的合金制成。
    8.可镀性
    当弹簧处于轻微腐蚀性环境(例如外部应用)时,弹簧必须具有耐腐蚀性且价格低廉。这需要在形成后进行电镀的弹簧。然而,一些材料比其他材料更多孔,并且当电镀时,氢(最小的原子)可以进入材料的多孔表面并引起微裂纹。这些随后变成更大的裂缝,并且需要在电镀时选择较少孔的材料。
    9.温度
    有时弹簧必须由能够承受高温的合金制成。例如,烤箱门上的弹簧必须能够承受来自烤箱的热量而不会“放松”。实际上,许多烤箱的功率都非常高,需要能够保持其性能的弹簧,这样做可以延长使用寿命。
     
      在弹簧制造中,我们有能力制造几乎任何形状和类型的弹簧,各种弹簧钢,具有不同的特性,适用于各种设备。 


    2019-02-19 16:53

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