WCA September 2014

自由长度/毫米

载荷/牛 @

载荷/牛 @30 毫米

载荷损失/牛 @30 毫米

9.15@30 毫米

9.15

25.005

0

17.61@40 毫米

9.13

25.010

0.02

21.81@45 毫米

9.12

25.020

0.03

24.33@48 毫米

9.10

25.020

0.05

26.00@50 毫米

9.07

25.020

0.08

27.63@52 毫米

9.02

25.020

0.13

29.23@54 毫米

8.91

25.030

0.24

30.80@56 毫米

8.72

25.030

0.43

❍ 表 1 : 250°C 热处理后碳素钢弹簧的示例结果

弹簧劲度系数 牛/毫米

初始张力 N

% Rm 0.1N 牛损失 的载荷

% Rm 0.2N 牛损失 的载荷

LTHT / °C

外直径毫米

% Rm

–

9.15

14.2

17.6

27.3

19.6

30.4

0.810

6.13

150

6.77

10.5

24.3

37.7

26.5

41.1

0.840

6.10

200

6.16

9.5

26.8

41.5

28.8

44.6

0.850

6.06

250

5.12

7.9

26.6

41.2

28.6

44.3

0.850

6.03

300

3.72

5.8

25.0

38.7

27.2

42.1

0.856

6.03

350

2.16

3.3

24.0

37.2

26.0

40.3

0.881

6.03

❍ 表 2 : 碳素钢弹簧结果

弹簧劲度系数 牛/毫米

初始张力 N

% Rm 0.1N 牛损失 的载荷

% Rm 0.2N 牛损失 的载荷

外直径毫米

LTHT / °C

% Rm

–

5.78

11.3

12.7

24.7

14.5

28.2

0.740

6.12

200

5.30

10.3

15.4

30.0

17.4

33.9

0.750

6.12

250

4.90

9.5

16.3

31.7

18.2

35.4

0.760

6.13

300

4.65

9.1

16.6

32.3

19.2

37.4

0.767

6.12

350

4.35

8.5

16.6

32.3

19.0

37.0

0.770

6.13

400

4.00

7.8

15.6

30.3

18.5

36.0

0.765

6.14

450

2.85

5.5

5.3

29.8

18.2

35.4

0.770

6.14

❍ 表 3 : 302 不锈钢弹簧结果

义为 0.1 牛的减损，那么减损的一部分原因便是末端钩子的塑 性变形。事实上，表 1 的结果表明，当减损为 0.1 牛时，自由 长度增加 0.015 毫米，等同于此载荷损失的 10% 以上。产生 0.1 牛损失的载荷的实际载荷/挠曲图见图 4 。对不锈钢弹簧与 碳素钢弹簧采用类似的处理方法，但它们发生载荷损失的挠 曲要小得多。结果展示见表 3 。热处理温度增加时，尽管外直 径增加，弹簧劲度系数只是略微增加。这是因为扭曲模量 G 随着热处理温度上升而增大，正如不锈钢弹簧线材《欧洲标 准》 EN 10270-3 所示。热处理温度为 350°C 时，不锈钢弹簧 增加载荷直至发生 0.1 牛损失的载荷/挠曲图参见图 5 ，图 6 是 同样的弹簧增加载荷直至发生 1.2 牛损失的示意图。 5 结论 将拉伸弹簧的弹性限度定义为比载荷测试计算的可重复性 损失更多载荷的挠度是合理的，本案例中为 0.1 牛。由此， 热处理温度为 200 至 250°C ，碳素钢拉伸弹簧的弹性限度为 41% Rm 。如果弹性限度允许 28 牛发生 0.2 牛的载荷损失，弹 性限度将接近 44% Rm 。这两个值都低于 EN 13906-2 定义的 值： 45% 。热处理对初始张力和弹性限度的作用见图 7 。不

锈钢拉伸弹簧的弹性限度比碳素钢弹簧要低得多。高精密弹 簧的建议限度为 32% Rm ，商业品质弹簧的建议限度为 37% Rm 。此外，为了保持初始张力，同时最大化弹性限度，卷绕 后热处理温度建议为 300-350°C ，参见图 8 。

6 参考文献

Spring expert www.springexpert.co.uk

[1]

Advanex www.advanex.co.uk

[2]

[3] Spring calculator professional design software supplied by IST www.springcalculator.com [4] Institute of Spring Technology www.ist.org.uk

Institute of Spring Technology, 1 Henry Street, Sheffield, UK

电话 : +44 114 276 0771 电子邮件 : info@ist.org.uk 网址 : www.ist.org.uk

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Wire & Cable ASIA – September/October 2014