เหล็กสปริง: ลักษณะ คุณสมบัติ เกรด GOST ผลิตภัณฑ์เหล็กสปริง

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

มันคุ้มค่าที่จะเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าสปริง สปริง และส่วนประกอบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันนั้นทำงานภายใต้สภาวะของการเสียรูปแบบแข็งและยืดหยุ่นคงที่ นอกจากนี้ ชิ้นส่วนส่วนใหญ่ยังต้องรับภาระแบบวนซ้ำ ด้วยเหตุผลเหล่านี้จึงมีความต้องการสูงในเหล็กสปริงในแง่ของความยืดหยุ่น ความลื่นไหล ความทนทาน ความเหนียว และสิ่งสำคัญคือต้องมีความทนทานต่อการแตกหักแบบเปราะ

องค์ประกอบ

เหล็กกล้าซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตสปริงและสปริงประกอบด้วยคาร์บอน 0.5% ถึง 0.75% ข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับเนื้อหาขององค์ประกอบการผสมระหว่างการผลิตมีดังนี้:

• เนื้อหาซิลิกอนในเหล็กสปริงสูงถึง 2.8%;
• แมงกานีสสูงถึง 1.2%;
• ผสมโครเมียมถึง 1.2%;
• วาเนเดียมสูงถึง 0.25%;
• ผสมทังสเตนสูงถึง 1.2%;
• เนื้อหานิกเกิลสูงถึง 1.7%

นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องเพิ่มที่นี่ว่าในระหว่างการผลิตเหล็ก กระบวนการปรับแต่งเกรนจะดำเนินการ ซึ่งทำให้ความต้านทานของโลหะต่อการเสียรูปพลาสติกขนาดเล็กเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันนี้เพิ่มความต้านทานการคลายตัวของผลิตภัณฑ์เหล็กสปริง

แอปพลิเคชัน

ค่อนข้างใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะคือผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กเกรด เช่น 55C2, 60C2A, 70C3A แต่ที่นี่คุณจำเป็นต้องรู้ว่าวัสดุนี้มีข้อบกพร่องเช่นการแยกคาร์บอนหรือกราไฟท์ ข้อบกพร่องเหล่านี้เป็นอันตรายเนื่องจากลดคุณสมบัติของความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของวัสดุลงอย่างมาก เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องเหล่านี้และผลกระทบด้านลบต่อเหล็กสปริง จึงมีการเพิ่มองค์ประกอบที่ระบุไว้ข้างต้นเข้าไป

เกรด 50XFA ตรงกันข้ามกับโลหะผสมที่หลากหลาย วัสดุประเภทนี้ถูกใช้มากที่สุดสำหรับการผลิตสปริงรถยนต์ นอกจากนี้ เหล็กชนิดนี้มักใช้สำหรับการผลิตสปริงวาล์ว เนื่องจากไม่มีการแยกคาร์บอนออก แต่ที่นี่มีค่าการชุบแข็งที่ต่ำ

งานสปริง

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจในที่นี้ว่าการทำงานของสปริง สปริง หรือชิ้นส่วนเหล็กสปริงอื่นๆ มีลักษณะเฉพาะโดยการใช้คุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุเท่านั้น มูลค่ารวมของความยืดหยุ่นนั้นพิจารณาจากคุณสมบัติการออกแบบ ตัวบ่งชี้ที่เด็ดขาดคือจำนวนรอบเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของผลิตภัณฑ์ จุดสำคัญที่ควรสังเกตอีกประการหนึ่งคือการเสียรูปพลาสติก ส่วนใหญ่มักจะไม่ได้รับอนุญาตในสปริงและจากวัสดุที่ใช้สำหรับการผลิตสปริง แรงกระแทกสูง หรือดัชนีความเหนียวไม่จำเป็น ข้อกำหนดหลักคือพารามิเตอร์ความยืดหยุ่น ขีดจำกัดบนของคุณลักษณะนี้ควรมีขนาดค่อนข้างใหญ่ เพื่อให้ได้ค่าพารามิเตอร์ที่ต้องการ เหล็กจะชุบแข็งที่อุณหภูมิสูง จากนั้นวัสดุจะถูกอบที่อุณหภูมิ 300-400 องศาเซลเซียส

คุณสมบัติ

คุณสมบัติหลักของเหล็กสปริงคือความลื่นไหล (ความยืดหยุ่น) ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์นี้ทำได้ที่อุณหภูมิที่ระบุข้างต้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม หากวัสดุมีอุณหภูมิในระดับดังกล่าว ความเปราะบางของอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะอยู่ในลำดับแรก ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แรงกระแทกไม่สำคัญ

คุณสมบัติอื่นของเหล็กเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบ มันแสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าปริมาณคาร์บอนในนั้นมากกว่าในโลหะผสมอื่น ๆ แม้ว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าเครื่องมือแล้วก็ยังน้อยกว่า

แมงกานีสและซิลิกอนใช้สำหรับกระบวนการผสมแบบธรรมดา สำหรับสปริงหรือสปริงที่มีความรับผิดชอบมากขึ้น โครเมียมและวาเนเดียมถูกใช้เป็นสารเติมแต่ง องค์ประกอบทั้งสองนี้ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น สามารถเพิ่มได้ว่าเพื่อให้ได้คุณสมบัติการทำงานที่ดีที่สุด เหล็กมักจะต้องผ่านการชุบแข็งในน้ำมันหรือน้ำ

ประเภทและเกรดของเหล็ก

เหล็กสปริงเกรดแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม มีวัสดุเอนกประสงค์ ซึ่งรวมถึงเกรด 65, 70, 75, U9A ผลิตภัณฑ์นี้ใช้ทำสปริงสำหรับเครื่องจักรด้วยส่วนเล็ก คุณสมบัติพิเศษของชิ้นส่วนเหล่านี้รวมถึงการต้านทานการคลายตัวที่ลดลง

เหล็กซิลิกอนเกรด 55C2, 60C, 60C2 ใช้สร้างองค์ประกอบต่างๆ เช่น สปริงและสปริงที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ยานยนต์ และรถแทรกเตอร์ รวมถึงในอุตสาหกรรมรถไฟ สิ่งสำคัญคือต้องเพิ่มที่นี่ว่าองค์ประกอบเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแยกชิ้นส่วนออกจากคาร์บอน เหล็กนี้ไม่มีคุณสมบัติพิเศษใดๆ

เหล็กอีกประเภทหนึ่งเป็นโลหะผสมที่ซับซ้อน ผลิตภัณฑ์นี้มีจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์ 50XFA และ 60C2XFA การใช้วัสดุนี้จะใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องสร้างสปริงหรือสปริงสำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ ความทนทานต่ออุณหภูมิของวัสดุนี้สูงถึง +300 องศาเซลเซียส

คุณยังสามารถเน้นเหล็กเอนกประสงค์ได้อีกด้วย ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ดังกล่าวของคลาสมาร์เทนซิติก 30X13, 40X13 ใช้สำหรับการผลิตสปริงหรือสปริงทั่วไป แต่มีคุณสมบัติพิเศษ คุณสมบัติของสปริงสตีลของเกรดนี้คือมีความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น ทนความร้อนเพิ่มขึ้น (สูงถึง 550 องศาเซลเซียส) รวมถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เด่นชัด

ข้อกำหนด GOST

สำหรับเหล็กสปริง เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ที่มีความหลากหลายมากที่สุด GOST ถูกนำมาใช้ เขาตั้งกฎเกณฑ์ทั้งหมดเกี่ยวกับเนื้อหา ตัวอย่างเช่น มีการอธิบายข้อกำหนดทางเทคนิคต่อไปนี้

• เศษส่วนของสารเช่นทองแดงไม่ควรเกิน 0.2% และไม่ควรมีปริมาณนิกเกิลเหลืออยู่จะสูงกว่า 0.25%
• สำหรับเกรดเหล็ก เช่น 60S2G มีข้อกำหนดแยกต่างหากที่ระบุว่าเศษส่วนมวลรวมของกำมะถันและฟอสฟอรัสไม่ควรเกิน 0.06%
• เหล็กเกรด A เช่น 51XFA ตาม GOST มีไว้สำหรับการผลิตลวดสปริงเท่านั้น
• เหล็กสปริง GOST ยังกำหนดว่าตามคำสั่งของผู้บริโภคแต่ละราย เศษส่วนของแมงกานีสที่มีอยู่ในเหล็กสามารถลดลงได้ แม้จะมีใบสั่งยาที่ระบุไว้ในตารางที่มีอยู่ในเอกสารฉบับเดียวกัน โดยมีเงื่อนไขว่าโลหะผสมนั้นไม่ได้ถูกผสมกับโครเมียมและนิกเกิล

เหล็กทนการกัดกร่อน

เกรดหนึ่งของเหล็กกล้าวัตถุประสงค์พิเศษมีความแตกต่างตรงที่ความต้านทานการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น เพื่อเพิ่มความต้านทานของวัสดุต่อกระบวนการที่ทำลายมันให้สูงสุด โครเมียมและนิกเกิลจะถูกเพิ่มเข้าไปในปริมาณ 13 ถึง 27% และ 9 ถึง 12% ตามลำดับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลิตภัณฑ์เหล่านี้อยู่ในกลุ่มเหล็กโลหะผสมสูง

องค์ประกอบหลักในการขึ้นรูปออสเทนไนต์ในผลิตภัณฑ์ดังกล่าวคือนิกเกิล ตัวอย่างเช่น แมงกานีสมีผลอ่อนต่อการก่อตัวของออสเทนไนต์ แต่ผลจากการใช้งานก็ลดลงเกือบสองเท่า หากจำเป็นต้องขยายขอบเขตออสเทนนิติกเพิ่มเติม ก็สามารถใช้สารเช่นคาร์บอนหรือไนโตรเจนได้