Файл: Радчик А.С. Пружины и рессоры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.08.2024

Просмотров: 94

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Таблица 3

Рессорно-пружинные стали, их свойства и область применения

Группа стали Марка стали

 

65

 

70

 

75

 

85

Углероди­

У7—У13

У7А—У13А

стая

 

œ

60Г

65Г

70Г Марганцовая 55ГС

Механические свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о*Т,

Ôf,. %

 

 

Область

применения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кГ/мм-

кГ/мм'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

80

10

Плоские

пружины,

элементы

рессор

105

85

9

толщиной

до 12 мм;

цилиндрические

ПО

90

9

и фасонные

пружины

диаметром до

115

100

8

15 мм; буферные пружины

небольших

 

 

 

размеров. Цилиндрические и фасонные

 

 

 

пружины, навиваемые в холодном со­

 

 

 

стоянии из проволоки диаметром 0,14—•

 

 

 

8 мм, плоские пружины, деформируе­

 

 

 

мые в холодном

состоянии

из

ленты

 

 

 

толщиной не более 5 мм

 

 

о

80

8

Плоские

пружины,

элементы

рессор

о

80

8

толщиной 5—15 мм, витые пружины

о

о о сл

85

7

из

прутков

диаметром

до 20 мм, шай­

о о

80

8

бы

пружинные.

Пружины,

деформи­

 

 

 

руемые в

холодном

состоянии:

пло­

 

 

 

ские — толщиной

до

5 мм,

витые —•

 

 

 

диаметром до 8 мм

 

 

 

 

 

50С2

120

110

6

Плоские пружины, элементы рессор,

 

55С2

130

120

6

цилиндрические и фасонные

пружины

 

55С2А

130

120

6

из

заготовок с поперечным

сечением

f Кремнистая

60С2

130

120

 

до 20 мм; максимальная рабочая тем­

 

60С2А

160

140

 

пература — 250° С.

 

 

70СЗА

180

160

 

Сталь 70СЗА применяется для тяже­

 

 

 

 

 

ло нагруженных пружин ответственно­

 

 

 

 

 

го

назначения из прутков

диаметром

 

 

 

 

 

свыше 20 мм

 

 

 

50ХГ

130

ПО

 

Хромомар-

50ХГА

130

120

 

ганцовая

55ХГР

140

125

Хромована-

50ХФА

130

ПО

 

диевая

 

 

 

 

 

Хромомар-

50ХГФА

130

120

 

ганцована-

 

 

 

 

диевая

 

 

 

 

ХрфмоЛрем-

60С2ХФА

190

170

 

 

 

 

 

•венадневая

 

 

 

tr 0)

X О Р

 

 

 

 

 

 

 

X m

 

50ХСА

135

120

• Ü 5?3 X ?

60С2ХА

180

160

О?,

Частая рем-

70С2ХА

 

 

>

О® Р

 

 

 

С ж а

 

 

 

Плоские пружины, элементы рессор толщиной 5—15 мм; цилиндрические и фасонные пружины из прутков диа­ метром 30—40 мм

Ответственные клапанные пружины, пружины из прутков диаметром до 20 мм, работающие при повышенных (до 300—400° С) температурах и в условиях циклической нагрузки

Весьма ответственные и тяжело нагру­ женные пружины, изготовляемые из круглого калиброванного материала диаметром до 20 мм

Крупные тяжело нагруженные пружи­ ны и рессоры. Сталь 70С2ХА — для весьма ответственных тяжело нагру­ женных пружин, изготовляемых из тонкой пружинной ленты


Группруппа стали

Вольфрамокремнистая

Никелькремнистая

Кремнемарганцовая

Вькокохромистая

 

Механические свойства

Марка стали

°в.

 

бб, %

 

кГ/мм'

 

кГ/мм'

 

65С2ВА

190

170

5

Продолжение табл. 3

Область применения

Весьма ответственные пружины, рабо­ тающие в условиях, соударения вит­ ков. Предельная рабочая температура 350° С

60С2Н2А

175

160

6

Применяется

в тех

же

случаях,

что

 

 

 

 

и сталь

70СЗА

 

 

 

 

 

 

60СГА

160

140

6

Плоские

 

пружины,

 

элементы

рессор

 

 

 

 

толщиной

3—14 мм,

цилиндрические

 

 

 

 

и фасонные

пружины

том

числе

 

 

 

 

буферные)

из

прутков

диаметром

до

 

 

 

 

25 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3X13

95

80

9

Пружины,

работающие

в

агрессивных

4X13

95

75

9

средах.

Максимально

допустимая

ра­

 

 

 

 

бочая температура: для стали 3X13—•

 

 

 

 

300° С, для стали

4X13 — 400° С

 


Кремнистые стали дешевы, хорошо поддаются термообра­ ботке. Кремний снижает склонность к образованию трещин и повышает предел упругости. Недостаток этой стали — большая чувствительность к поверхностному обезуглерожи­ ванию и к графитизации, что снижает прочность наиболее напряженных поверхностных слоев, особенно в условиях динамических нагрузок.

Кремнемарганцовая сталь 60СГА сочетает преимущества марганцовых и кремнистых сталей.

Вольфрамокремнистая сталь 65С2ВА характеризуется более высокой выносливостью и стабильностью упругих свойств, лучшей прокаливаемостью. Применяется для пру­ жин, работающих в условиях динамических нагрузок и при температурах до 350° С.

Особенно глубокой прокаливаемостью (до 30—40 мм) и высокими прочностными характеристиками отличаются хромомарганцовые стали (50ХГ, 50ХГА). Недостаток — склонность к отпускной хрупкости.

Введение в сталь ванадия (стали 50ХФА, 50ХГФА и др.) способствует повышению механических характеристик вооб­ ще и усталостной прочности в особенности, а также сниже­ нию склонности к обезуглероживанию. Кроме того, эти ста­ ли устойчивы к температурам до 400° С. Применение хромованадиевых и хромомарганцованадневых сталей ограничено их высокой стоимостью и дефицитностью.

Никелесодержащие стали (например, 60С2Н2А) употреб­ ляются в тех случаях, когда высокая прочность должна сочетаться с вязкостью при небольших поперечных размерах (например, торсионы), а также для работы в условиях по­ вышенных температур (клапанные пружины).

Выбор материала для винтовых цилиндрических пружин

сжатия и растяжения из стали круглого сечения

необходимо

производить в соответствии

с ГОСТ 13764—68.

Этот стан­

дарт, однако, не распространяется на пружины,

предназна­

ченные для работы при высоких температурах,

а также в

агрессивных и иных средах.

 

2*

19

 

Д л я пружин, работающих в условиях высоких (до 400° С) температур в коррозионной среде, можно рекомендовать сталь 4X13.

В настоящее время установлено, что применение бора для сталей, легированных марганцем, способствует повыше­ нию прочности, выносливости и релаксационной стойкости.

Таблица 4

Механические свойства стальной термообработанной пружинной ленты (по ГОСТ 2614—65)

Группа лепты по

ö ß , кГ/ммг

Твердость, НѴ

прочности

 

 

ІП

130—160

375-485

161—190

486 -600

ЗП

Более 190

Более 600

Механические свойства стальной холоднокатаной термо­ обработанной. ленты приведены в табл. 4. Эта лента выпус­ кается толщиной 0,08—1,5 мм при ширине 3—100 мм, об­

ласть применения — плоские пружины. Марка

применяе­

мого

материала

(углеродистая или

легированная

сталь)

зависит от степени ответственности пружины. Дл я

пружин

толщиной до 3 мм применяется

холоднокатаная

 

нагарто-

ванная лента по ГОСТ 2283—69.

 

 

 

 

 

 

Д л я заводных пружин часовых механизмов

используются

специальные

сплавы

с

временным

сопротивлением

до

270

кГ/мм2.

Сведения

о

марках

пружинных

сталей,

их

сортаменте,

химическом

составе,

механических

свойствах

и цене приведены

в работе [4] .

 

 

 

 

 

 

Наряду с химическим составом большое влияние на рабо­ тоспособность пружин оказывает качество поверхности про­ волоки. Негладкая поверхность, трещины, закаты, раковины, ржавчина и другие дефекты снижают усталостную прочность и могут свести на нет эффективность применения лучших пружинных материалов. Поэтому в ответстЕе.-іных случаях

20


проволоку диаметром до 12 мм целесообразно заказывать в шлифованном состоянии по ГОСТ 14963—69.

Если пружина работает с большой скоростью деформации и в условиях соударения витков, то с целью повышения ее сопротивления смятию закалку и отпуск пружины следует производить до твердости HRC 52 — 54.

Сплавы цветных металлов используются в тех случаях, когда пружины должны работать в условиях агрессивных сред, быть антимагнитными и т. д. Наибольшее распростра­ нение получили пружинные проволоки из кремнемарганцовистых, оловянноцинковых и бериллиевых бронз. Бериллиевые бронзы обладают особыми свойствами: им присущи высокие коррозионная стойкость и усталостная прочность, хорошая электропроводность, малый гистерезис и способ­ ность сохранять упругие свойства до t = 150° С.

Полуфабрикатом для изготовления пружин из цветных сплавов служит проволока, а также полосы и ленты. Меха­ нические свойства проволоки из некоторых цветных сплавов приведены в табл. 5. Дл я изготовления пружинящих контак­ тов приборов широко применяется лента из бериллиевой бронзы марки Бр. Б2 согласно ГОСТ 1789—70. Полосы из бериллиевой бронзы изготовляются толщиной 0,15—6 мм при ширине 40—300 мм; ленты толщиной 0,1—1,5 мм при ширине 10—300 мм. После облагораживания временное сопротивление полос и лент из бериллиевой бронзы марки Бр. Б2 0в = 115 ~ 120 кГ/мм*.

Сортамент и механические свойства полос и лент из дру­ гих цветных сплавов регламентированы ГОСТ 1761—70, ГОСТ 5063—49 и др .

Д о п у с к а е м о е н а п р я ж е н и е материала за­ висит не только от механических характеристик самого ма­ териала, но и от условий эксплуатации пружины и степени ее ответственности, учитываемых коэффициентом запаса прочности.

Выбор допускаемых напряжений для винтовых цилинд­ рических пружин сжатия — растяжения из стали круглого

21


мм кГ/мм*

 

 

 

 

Таблица 5

Механические

свойства

и область

применения пружинной проволоки

 

 

из цветных

металлов

 

Марка бронзы

Бр.

ОЦ4 — 3

Бр. КМц 3-1

Бр. Б2 (твердая)

(по ГОСТ 5221—50)

(по ГОСТ 5222—50)

(по ГОСТ 15834—70)

Диа­

 

5,о.

Диа­

 

6ю.

Диаметр,

метр,

кГ/мм*

метр,

кГ/мм'

мм

%

мм

%

 

Механические

 

 

 

 

 

 

свойства

90

0,5

0,1—2,6

90

0,5

0,06-0,50

0,1—2,5

2,8—4,0

85

1,0

2,8—4,2

85

1,0

0,55-5,00

4,0—8,0

83

1,0

4,5-8,0

83

1,5

5,50—12,00

8,5—12

78

2,0

8,5—10

78

2,0

 

°в.

95-140 75—120 65—100

Модуль

упру­

1,1

10*

 

1,1

• 104

1,3 • ІО4

 

гости Е,

кГ/мм1

 

 

Модуль

сдвига

4

103

 

4

• 105

5

• І0<

 

G, кГ/мм'

 

 

Рабочая

тем­

- 40 — +200

 

- 4 0 -

+200

до

+150

 

пература, °С

 

 

 

Пружины

немагнит­

Пружины

немагнит­

Пружины

и

пру­

 

ны,

могут

 

работать

ны,

могут

работать

жинящие

контак­

Область

при­ во влажной

атмосфе­

во влажной

атмосфе­

ты точных

при­

менения

ре,

пресной

и мор­

ре,

пресной

воде, в

боров;

 

упругие

 

ской

воде,

в пару

пару

 

 

 

элементы

енлонз-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мернтелей

 

 

сечения производят в соответствии

с ГОСТ

13764—68 в за­

висимости от материала, цикличности нагружения и нали­ чия соударения витков.

Общепринятая методика выбора допускаемых напряже­ ний для пружин других типов, а также пружин, изготов­ ленных из специальных материалов (нержавеющих сталей, цветных металлов и т. д.), в настоящее время отсутствует, поэтому ниже даны лишь ориентировочные рекомендации по этому вопросу.

22