Особенность работы пружины в области упругих нагрузок

 

1. Пружина должна восстанавливать форму и размеры после нагружения и разгружения

Пружина может восстановить свою форму и размеры в пределах некоторого заранее обговоренного допуска:

 

2. Пружина должна обеспечивать определенную упругую деформацию при определенных напряжениях

 

3. Многие пружины работают при циклических нагрузках (возможна усталость)

 

для силовой пружины σ_раб < σ_R(σ_R^N)

 

4. Пружина должна сохранять упругие свойства на длительное время эксплуатации

Релаксация напряжений:

, %

 

Требования к структуре и свойствам пружинных материалов

 

Пружины:

1. Силовые (рессоры, подвеска, амортизаторы)
2. Упруго чувствительные элементы (УЧЭ) (датчики, измерители)

 

Е	Евыс	Ениз
	σраб < σ0,01	σраб < σ0,01/0,02
Выносливость	σраб < σRN	-
РН	< 5-15%	< 2-5%
Специальные требования	Иногда: коррозионностойкие, теплостойкие	Как правило: коррозионностойкие, немагнитные, электрические проводники

Для упругой деформации Ме необходимо, чтобы у него не было перемещения дефектов.

Структура пружинного материала: предельно заблокированы все дислокации.

 

§3. Пружинные материалы общего назначения (материалы для силовых пружин)

 

Типичные стали: 60, 60Г, 65, 65Г – условно начинают прокаливать стали до 8-10 мм, 60С2 – до 18 мм, 60С2ХА – до 50 мм, %С – 0,6-0,7, мало легирующих элементов.

Небольшое количество легирующих элементов (Cr, Si, Mn), т.к. температура М_к может опуститься ниже номинальной температуры (0,6% С) – тростит отпуска.

Типичная ТО: закалка Ас₃ + (30-50°С) вода, масло + средний отпуск 350-450°С

НВ ~ 4000 МПа

 

Тростит отпуска – лучшая структура для пружин, т.к. у него двойная блокировка дислокаций (полигонизованная структура – дислокации + дисперсные частицы цементита), самая выносливая к циклическим нагрузкам структура.

 

	σВ, МПа	σ0,01, МПа
60С2
60С2ХА		900-1000

 

§4. Пружинные материалы специального назначения (материалы для упругих чувствительных элементов)

 

E_min + коррозионная стойкость + немагнитность + теплопроводность

 

Е_Сu ≈ 125000 МПа ―› ―› твердые растворы замещения, низкая прочность, высокая пластичность, дорекристаллизационный отжиг.

Cu + Be – бериллиевая бронза, закалка 770°С (вода) + старение 300°С, 4-6 часов.

Глава 4. Износостойкие материалы

 

1) контакт поверхностей идет по микронеровностям (по точкам), большие контактные нагрузки;

2) сдвиговая деформация микронеровностей;

3) локальный разогрев;

смазка сжимается в микрообъемах, большое внутреннее давление, пыль, ударные нагревы, вакуум.

В зоне трения сложнейшие условия для работающего Ме.