弹簧的设计和维护经验交流18问答

雷心听戏

1．
& r$ ~' T. o  h, V! @7 F5 n请问怎么才能控制弹簧钢丝的软硬问题？
- I: b( ?" V5 d, l& W' n  P答：这是钢丝厂生产工艺决定的。如果有拉丝机可以稍微改拉一道，强度会上升，但韧性会降低。弹簧的热处理是控制弹簧软硬的关键，温度越高材料就会越软，这就是弹簧的回火，而不是淬火。
2．淬火和回火有什么区别吗?
答：将钢加热到临界点以上的温度，保温一定的时间，再放入柴油或水里或是其它溶液里冷却，这个过程就是淬火；回火就是将弹簧加热到一定的温度，保温一定的时间，再以适宜的冷却方法冷却。淬火的温度是相当高的，而回火的温度就是200-400之间，弹簧还有一个叫等温淬火但是有点难度。
* R: }! X: @4 E! ?3．做内折角的扭簧该如何排刀
答：先成本体后折角。
4．直径0.5的不锈钢丝绕制成外径2、长度2000的拉簧，需要一端的某一小段较其余的大部分稍软一点，但直径和外形上的紧密程度要求一致。请问这在工艺上如何处理好？
( l' c1 Q+ M& c0 N& x/ h答：用明火加热会有很好效果。
. f4 m8 ?. ]4 h5．用什么方法可使不锈钢弹簧非常光亮？   
5 {% c# P9 @3 i' z+ T答：用酸洗，但是不知道你是用哪一种不锈钢丝，如用SUS304，酸里还要加入氟素，酸的百分度还是要自己看钢丝定的，大概在30％。
: F9 r0 F( F5 N6 P7 w- \2 j% k5 X9 `% K6．请问SUS304—WPB的含义是什么？   
答：不锈钢，光亮。SUS304指国内标号0Cr18Ni9，SUS304-WP弹簧用不锈钢钢丝，WPB指的是它的强度等级，有：WPA、WPB、WPC，类似国内新标准的B、C、D级。SUS304-WPB就是不锈钢和它的硬度等级，它有雾面和亮面之分，一般都是使用雾面线。
7．设计一拉簧，钢丝直径0.7mm，拉簧外径为6.5，有效圈数为10圈，总长18.4mm，材料为SUS316。日工作次数为十五万次，用过十天后，弹簧便从折弯处断裂。请教各位高手，从哪些方面下手解决？
答：可试试从这两方面解决：A 仔细检查拉簧折弯处是否存在伤痕？（调整模具，减少折弯处伤痕） B 折弯处R位是否太小？（加大R位），前面关于R角的说法我认为是最主要的，但是我司在生产中也出现过这个问题，是线材不良造成的，在前面说的不行的情况下你可以更换线材厂家试一下。拉簧（每天至少工作十万次）经常断裂，可以做成半圆的德式钩，这样就不会断裂，可以试一下。   
8．我司的一台SHA-10弹簧检长机现在出了一点问题，电源是通的，但是其显示屏却是一片漆黑请问是什么原因呢？
8 f4 C1 G/ a; L3 \4 i答：应该是检长机内部1、2号板之间的连接线除了问题，更换后就好了。
9．为什么一般的弹簧压缩过后长度不能很有效的还原至压缩前的长度呢？   
  z6 D1 U8 `- a9 a& n答：这个问题是由于弹簧的材料决定的，如果你使用琴钢线的话，这个问题将不明显。可能你采用的钢丝材料有问题，目前市场上的廉价钢丝用的胚料因为冶炼时有偏析或者生产时为降低成本没有经过铅淬火等，使钢丝的强度整根或部分没有达标，造成压簧回弹性能不好。建议工厂采购材料时应索取质量保证书，有条件的可取样请第3方检验，合格才能投入生产。

雷心听戏

10．请问各位师傅接触过花园垃圾袋的弹簧生产吗，直径3-4mm，长度5-8m，一般回火时间应该多少，大约几度？
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答：用的温度和时间是：240℃、40分钟。
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11．请问磷化是什么？  
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答：将弹簧放进含有锰、铁、锌的磷酸溶液中，在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜的方法叫做磷化。磷化是对金属表面施加的化学加工工艺，使之产生一层不溶于水的磷酸盐薄膜，能够和随之再施加的油脂，油漆，润滑剂等牢固地结合在一起。用途：1、有比氧化发黑更好的防锈效果，螺栓，弹簧正在应用；2、减磨，弹簧钢丝生产已普遍采用；3、油漆的打底，比如自行车的车架在油漆前要磷化。不同的用途，采用不同的配方。
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3 b3 K# u, t) {/ d5 Z# w8 \  h12．请问SUS430不锈钢材料相当于国内什么牌号的材料？  

答：sus430国内牌号为1Cr17。

: I. _3 }  J" j. ?/ L13．请教制动器弹簧的经验。弹簧线径1.5*1.5，外径20.6+0.1，高11.7，总圈8，密绕弹簧。此弹簧做实验时出现以下问题：1、转动打滑；2、高速运转（做破坏性实验）发生断裂。

% X* b  d) b2 S0 c答：公差再放小一点就可以减小打滑的程度，至于折断有材料及伤痕的原因，还有表面侵斜度在1度之内。      

: U- s' G- Q  s. k! W9 m! z- u14．请问普通钢丝的额定回火温度是多少？多长时间定型？在多高温度下钢丝拖碳？请问陶老师按照你所说的弹簧在回火之前清洗，那么在回火后弹簧表面还要变色，那么前期的清洗不是浪费时间吗？

答：如果不锈钢因为回火而变色一定是温度高了，一般300度10分种之内颜色是不会变黄的，至于你说清洗的问题你有没有试过，一个人在油漆时手上搞到漆时马上用布就可以擦干净，过一段时间你再试试还有那么容易擦掉吗?

15．我有一个产品：不锈钢丝1.8的，单头要剥尖的，最好有自动机器。请问钢丝的剥尖有没有专用机器？人家制针厂的机器不知什么地方有卖?
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答：是用仪表车加工的。买个倒角机装在机器上，但刀具要重做，也可以用风磨机装在机器上，但磨头不好做。
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  j4 L, h" P1 k% s# c+ g16．不锈钢加不锈钢油做成弹簧后，表面的油很粘，热处理之前用洗衣粉洗过后一段时间马上生锈了。进口钢丝也是这样，请问有什么好的方法清洗以后永不生锈？
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0 I) g: I$ s4 W* `( T( N0 @答：其实在热处理前清洗不锈钢弹簧是对的；不锈钢丝成形过程中一般都会加润滑剂，但这些润滑剂经过高温处理后都会变黑，之所以会变黑是因为润滑剂內含有矿物质，经高温就产生变色，所以须清洗。正确的方法是：打出的弹簧成品先用冷脱济清洗干淨，再热处理。清洗的方法很多，也要看是什么材料的弹簧。但是用什么洗，洗完后都要用清水洗净，再风干，马上热处理。
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17．刚进了一批72B和82B的钢丝，我查了不少书藉都没找到相关的牌号，请问这是哪一类的钢丝？力学性能如何？

8 j% S6 |# {, f9 t答：该系列牌号钢材系日本碳素弹簧钢丝的牌号，含碳量和中国牌号的70#，80#相近，但含有锰，又比65锰的含量低，硫、磷比较低，采用此类胚料生产的钢丝一般质量较好，目前上海二钢有限公司生产的弹簧钢丝基本采用由宝山钢铁公司冶炼的钢材生产。

- {# y; `9 S2 W3 l) F18．塔簧刚度如何计算？我翻过书，但是与实际测量下来的不符。所问的塔形弹簧是否是指截锥形弹簧？如果是，我作如下回答，以共同讨论这方面的问题。

      首先，笔者把将要在2004年9月召开的全国第八届弹簧学术交流会上发表的文章《对机械设计手册中某些弹簧内容的疑义》－－全文内容之三的段落抄写如下：“三、关于截锥形弹簧的设计1982年以后，我国出版的各种机械工程手册中介绍了等螺旋升角截锥形弹簧的设计计算方法，其中都提到等螺旋升角截锥形弹簧所形成的螺旋线，在与弹簧中心线相垂直的支承面上的 投影是对数螺旋线，即：
6 d% j, H3 j4 v7 B  |2 y
      R＝R1emθ    m＝In（R2-R1）/ 2π
4 L+ D# i$ s, Y; u* a, M
  [. O5 _' N" h) {9 k      但是，各种机械工程手册在实际介绍这种弹簧的变形和应力计算以及其几何尺寸时，又将它和等节距截锥形弹簧混为一谈。这就给有精度要求的等螺旋升角截锥形弹簧的设计和制造带来困难。笔者因为工作需要，曾经推导过等螺旋升角截锥形弹簧的设计计算方法[1]，也曾经查阅过国外有关等螺旋升角截锥形弹簧的设计计算方法，其中前苏联的计算公式是完全正确的 、精确的。

6 c" _5 {0 x& c$ z1 q      另外，等节距截锥形弹簧的设计计算公式也存在一些小问题。今后将在专门的文章里提出 讨论。在截锥形弹簧的设计计算这个问题上，对于《机械设计手册》这部中国机械零件设计指导 性手册的正确性和精确性，是否有些小小的遗憾。”

# R2 g# w/ @' h8 n# I      以下笔者再摘录《等螺旋升角截锥形弹簧的设计与制造技术》一文中的结论性一段，作为 对塔形弹簧的“力值”和“刚度”两个问题的初步回答。
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      等螺旋升角截锥形弹簧的计算公式小结：

      1、外形计算

* M8 z3 ?0 ~. c! M      (1)在轴向投影面上螺旋线表达式：R=R1emθ        m=ln(R2/R1)-(1/2πn)
% Q' ^. C8 O7 t
' M& |% ^' Y4 M: j+ M3 a      (2)弹簧丝工作圈长度：L=(R2-R1)/m
; Z% o8 [% u+ l% p5 ?. t3 H
' x; y* V! t8 {- ]- A% W# d      (3)螺旋升角：α=arc Sin(H0/L)      
1 m# q0 u+ B8 W, o
      2、载荷计算
7 U( Y+ A% y  `/ b$ X! Y; M$ \
      (1)弹簧大端刚刚开始出现并死时的载荷Pz=H0 mπGd4/32R 22（ R2 –R1）
% x5 s2 N( W3 x" B
0 N. s& T! e9 u1 @4 c      (2)弹簧全部压并时弹簧的负荷Pb=[(H0 mπGd4)]/[32R 12（R2-R1）]
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      3、变形计算
' a0 b1 |, j' R6 N! S. h, [0 c
      (1)在0≤P≤Pz时弹簧的变形量Fbp=(32P/mπGd4)-(R23-R13)3  
2 D) n  c5 ~" l( }, v! [
- i: x; r4 l. }* O      (2)在Pz≤P≤Pb时弹簧的变形量Fzb=(32P/mπGd4)-(P/3)+(P/R2-R1)

5 i" M+ A- n. R) s& G( h# @      4、强度计算

      (1)在0≤P≤Pz时弹簧的切应力τbp=[(16 R2 P)/ πd3]*K

! Y/ U' \8 }9 g( E+ ~! ^1 [      (2)在Pz≤P≤Pb时弹簧的切应力τfxb=[(16 R2 √ Pz·P)/ πd3]*K
! n7 ~  ]2 E! D, |8 r8 ]
4 b. x3 A; \8 u  @- _7 G      在国内各机械设计手册中关于“等节距截锥形弹簧的设计计算公式”虽然有一些小问题，但基本是正确的。作为等节距截锥形弹簧的“力值”和“刚度”计算应该是可以的。

      由于受到本人计算机编写技术水平的限制，一些计算公式的符号格式可能有误，请参考笔者原已发表的文章。

      参考文章：(1)对数螺旋线圆锥形弹簧  1983年第二期《弹簧》；(2)等螺旋升角截锥形弹簧的设计与制造技术 1996—3 弹簧工程

keling0223

学习了

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半圆的德式钩如何建模

liun000000

好资料了