弹簧力学性能.pdf

弹 簧 钢 丝 和 弹 性 合 金 丝 ( 上 ) 东北特殊钢集团大连钢丝制品公司徐效谦 弹性材料是机械和仪表制造业广泛采用的制作各种零件和元件的基础材料， 它在各类机械和仪表中的主要作用有： 通过变形来吸收振动和冲击能量，缓和机械或零部件的震动和冲击；利用自身形变时所储存的能量来控制机械或零部 件的运动；实现介质隔离、密封、软轴连接等功能。还可以利用弹性材料的弹性、耐蚀性、导磁、导电性等物理特性， 制成仪器、仪表元件，将压力、张力、温度等物理量转换成位移量，以便对这些物理量进行测量或控制。 1 弹性材料的分类 1.1 按化学成分分类 弹性材料可分为：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢、铁基弹性合金、镍基弹性合金、钴基弹性合金等。 1.2 按使用特性分类 根据弹性材料使用特性，可作如下分类： 1.2.1 通用弹簧钢 (1) 形变强化弹簧钢：碳素弹簧钢丝。 (2) 马氏体强化弹簧钢：油淬火回火钢丝。 (3) 综合强化弹簧钢：沉淀硬化不锈钢丝 1.2.2 弹性合金 (1) 耐蚀高弹性合金 (2) 高温高弹性合金 (3) 恒弹性合金 (4) 具有特殊机械性能、物理性能的弹性合金 2 弹簧钢和弹性合金的主要性能指标 2.1 弹性模量 钢丝在拉力作用下产生变形，当拉力不超过一定值时，变形大小与外力成正比，通常称为虎克定律。公式如下： ε= σ/E 式中 ε— 应变（变形大小） σ— 应力（外力大小） E—拉伸弹性模量 拉伸弹性模量 ( 又称为杨氏弹性模量或弹性模量 ) 是衡量金属材料产生弹性变形难易程度的指标，不同牌号弹性模 量各不相同，同一牌号的弹性模量基本是一个常数。 工程上除表示金属抵抗拉力变形能力的弹性模量外（ E ），还经常用到表示金属抵抗切应力变形能力的切变弹性 模量（ G ）。 E 拉伸弹性模量与切变弹性模量之间有一固定关系： G= ， μ称为泊桑比，同一牌号的泊桑比是一定数，弹 2(1 ) 性材料的 μ值一般在 1/3 ～1/4 之间。 4 4 Gd Ed E 和 G 是弹簧设计时两个重要技术参数 （拉压螺旋弹簧的轴向载荷力 P= 3 ，扭转螺旋弹簧的刚度 P= ）。 8nD 64nD 冷拉碳素弹簧钢丝和合金弹簧钢丝的 E 和 G 值如表 1。 表 1 弹簧钢的 E 和 G值 材料名称 E(Mpa) G(Mpa) 冷拉碳素弹簧（ 65Mn,70 ） 196500～ 198600 78600～80670 冷拉碳素弹簧（ T8MnA,T9A ） 193000～203400 80000～82700 50CrV 196500 77200