1.立定處理對(duì)壓縮彈簧,是把彈簧壓縮到工作極限高度或并緊高度數(shù)次,一般是3~5次;對(duì)拉伸彈簧,是把彈簧長(zhǎng)度拉至工作極限長(zhǎng)度數(shù)次;扭轉(zhuǎn)彈簧,是把彈簧順工作方向極限扭轉(zhuǎn)角數(shù)次。
2.強(qiáng)壓(強(qiáng)拉、強(qiáng)扭)處理對(duì)壓縮彈簧是把彈簧壓至材料層的應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn),使表面產(chǎn)生負(fù)剩余應(yīng)力,心部產(chǎn)生正剩余應(yīng)力。
其工藝方法有兩種,一種是靜強(qiáng)壓,把彈簧壓至要求高度.停放6—48h,然后放開。這種方法占用工藝裝置及設(shè)備較多,占用場(chǎng)地也較大。但性能較穩(wěn)定.宜用于一些小彈簧。
另一種方法是用較慢速度(約1min)把彈簧壓至規(guī)定高度,然后緩慢放開(約1min),使彈簧產(chǎn)生塑性變形。隨后在該高度下進(jìn)行立定處理。這種方法與靜強(qiáng)壓有同樣效果,適用于各類大彈簧。
在強(qiáng)壓處理過(guò)程中,螺旋壓縮彈簧材料橫截面上的應(yīng)力分布情況。彈簧處于自由狀態(tài)(即強(qiáng)壓處理前),材料截面應(yīng)力為零。是彈簧受到載荷F1作用,此載荷小于材料的彈性極限,材料內(nèi)受到不均勻的切應(yīng)力,其最大值在材料的表面處,材料中心應(yīng)力為零。是對(duì)彈簧繼續(xù)加載荷至F2,把彈簧壓并,這時(shí)材料表面應(yīng)力如超過(guò)材料的彈性極限則產(chǎn)生了塑性變形,在靠近材料心部所受的力逐漸增加,達(dá)到材料彈性極限,應(yīng)力分布改變了線性關(guān)系。當(dāng)彈簧上的載荷F:卸掉后,材料內(nèi)層的彈性變形部分開始恢復(fù),但由于受材料外層塑性變形的影響,不能完全恢復(fù)。這樣在材料的內(nèi)外層留下剩余切應(yīng)力,剩余應(yīng)力的方向是:材料外表層處與工作切應(yīng)力方向相反;靠近材料心部處與工作切應(yīng)力方向相同。再次將彈簧加載荷至額定工作載荷F(低于強(qiáng)壓載荷)時(shí),材料受切應(yīng)力的情況,此時(shí)材料心部工作切應(yīng)力和剩余切應(yīng)力相加后應(yīng)力增大,表層工作應(yīng)力與剩余切應(yīng)力方向相反,切應(yīng)力減小。這種應(yīng)力分布的變化,充分發(fā)揮了材料心部的潛力。
不同類型的彈簧其強(qiáng)壓處理的方法也不一樣。扭桿彈簧是將扭桿在工作載荷的方向,加以超過(guò)扭桿切變彈性極限的扭矩。壓縮和拉伸彈簧分別加以超過(guò)彈簧材料切變彈性極限的壓縮和拉伸載荷。扭轉(zhuǎn)彈簧加以超過(guò)彈簧材料彈性極限的扭矩??傊?,在處理時(shí)所加的載荷與彈簧所受的工作載荷類型和方向應(yīng)一致。剩余應(yīng)力是由剩余變形的程度來(lái)確定的,而剩余變形使得彈簧的尺寸公差難以控制,所以處理載荷的大小,必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮,計(jì)算方法見各種彈簧的設(shè)計(jì)。
如果強(qiáng)化處理適當(dāng),在同樣的工作條件下,彈簧的疲勞壽命可以提高5%~35%。反之,如果處理不當(dāng),如預(yù)加載荷過(guò)大,反會(huì)使疲勞壽命下降;另外,彈簧經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的工作之后,隨著剩余變形和彈簧性能的變化,會(huì)使彈簧的正常工作遭到破壞。
在高溫條件下工作的彈簧,為了防止蠕變和松弛,應(yīng)進(jìn)行加溫強(qiáng)壓處理或蠕變回火。加溫強(qiáng)壓處理是將彈簧在高于工作溫度的條件下進(jìn)行的強(qiáng)壓處理。在加載荷的狀態(tài)下(一般為工作時(shí)的變形狀態(tài)或并圈狀態(tài))進(jìn)行低溫回火的工藝叫蠕變回火。兩者的主要區(qū)別在于應(yīng)力和保溫時(shí)間,它們都具有強(qiáng)化和去應(yīng)力退火的雙重作用。這對(duì)于在溫度稍高的環(huán)境工作的彈簧是有利的,一方面可以防止彈簧的松弛,另一方面可提高疲勞強(qiáng)度。
加溫強(qiáng)壓處理和蠕變回火,主要使用在冷加工成形的螺旋彈簧上。它們的處理?xiàng)l件(溫度、應(yīng)力、時(shí)間)根據(jù)彈簧的設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇。一般常用的鋼質(zhì)彈簧,溫度多在200~400℃,蠕變回火時(shí)間為30min左右,加溫強(qiáng)壓處理的保持時(shí)間可為2~6h。對(duì)于耐熱彈簧材料,溫度可再高一些,時(shí)間可再長(zhǎng)一些。
立定或強(qiáng)壓處理后,如進(jìn)行低溫回火,彈簧的比例極限和承受載荷的能力將有所提高,尤其是對(duì)于精密的彈簧和使用溫度稍高的彈簧,在改善彈簧性能和提高合格率方面有著明顯的效果。
立定或強(qiáng)壓后的低溫回火,考慮到加工中金屬晶格間微觀的剩余應(yīng)變和不使強(qiáng)化的宏觀剩余應(yīng)力的下降,回火溫度應(yīng)稍低于去應(yīng)力退火的溫度。一般來(lái)說(shuō),銅彈簧的回火溫度為160~200℃,保溫1h;鋼彈簧的回火溫度為200~400℃,保溫30min左右。
3.彈簧的預(yù)制高度的計(jì)算彈簧經(jīng)過(guò)立定處理、強(qiáng)壓處理后自由高度要降低。為了要使彈簧達(dá)到圖樣上規(guī)定的自由高度,在卷簧時(shí)的卷制高度除自由高度外要留出變形量,這個(gè)高度就叫預(yù)制高度。因?yàn)榱⒍ê蛷?qiáng)壓處理影響的因素較多,故變形量不能很精確的計(jì)算。
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