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55CrSi弹簧钢丝_高应力弹簧设计材料


  55CrSi弹簧钢丝的膏抗疲劳性能和高抗松弛性能
  
  高抗疲劳性能
  
  摩托车气门弹簧受力状态是恒定位移加载性。这种类型的弹簧有一定的自由高度,装配时,压缩到规定的有效空间,从而产生一定大小的初始负荷。工作时,弹簧在凸轮的驱动下,以恒定工作行程的方式周期地变形。在恒定位移下工作的弹簧,由于反复的负荷循环,负荷会产生某种程度的衰减,并相应降低工作应力。为保证摩托车气门弹簧负荷的相对稳定,除在弹簧设计制造上采取一定措施外,55CrSi弹簧钢丝在原材料上较其他材料具备了较高的抗疲劳性能。
  
  从55CrSi钢的合金成分看,因钢中含Si的质量分数较高,溶于铁索体和奥氏体之中强化钢的基体,从而提高钢的硬度和强度,因此.Si能显著提高钢的弹性极限、屈强比和抗疲劳强度。55CrSi钢中还加入了Cr元素,故力学性能有所改善。Cr过热敏感性较低,消除了含Si弹簧钢的石墨化倾向,提高钢的淬透性、抗氧化性及抗腐蚀性能力,因此,钢的弹性极限a_i都相应地提高。
  
  b)从55CrSi钢的冶炼工艺看,55CrSi钢在冶炼时采用了电渣重熔和盘条腐蚀扒皮处理来提高钢的纯净度,改善钢丝表面品质。经电渣重熔后,钢有致密的组织,从而可细化晶粒,减少交变应力下不均匀滑移的程度,达到推迟疲劳裂纹核心产生,保证钢丝具有较高的抗疲劳性能的目的。
  
  55CrSi钢丝在冶炼中采用油淬火,采用铅浴回火的热处理工艺来保证金相显微组织和硬度。这种热处理方法可得到组织均匀的回火托氏体,即极细的碳化物颗粒弥散均匀地分布在铁索体的基体上。由于钢的弥散硬化的结果,显著提高了钢的抗塑性变形的能力,致使弹性极限和屈强比大大提高,从而确保了疲劳寿命。通过把55CrSi弹簧钢丝用于气门弹簧试验,经受了1 x 108次以上的寿命考验。
  
  高抗松弛性能
  
  由于55CrSi钢丝中含Si的质量分数较高,而Si元素几乎不溶于渗碳体中,故能强烈地阻碍碳化物的聚集长大。当渗碳体长大时,必然把Si元素排出去,因此在碳化物颗粒周围聚集了高浓度的Si元素,阻碍碳化物的长大和析出,因而增加了在低温时的回火稳定性。而铬的回火稳定性的温度比硅高出约400℃左右,因此,铬硅相匹配的弹簧具有更好的抗松弛性能。
  
  5SCrSi弹簧钢丝在曩油墨弹簧上的应用
  
  目前,我国生产的摩托车发动机基本上仍用化油器作为燃油供给系统的主要组成部分,然而从节能和环保角度出发,摩托车发动机应用电控燃油喷射技术取代化油器将成为一种趋势,这主要是为了提高燃料经济性和降低排气污染。据有关资料介绍,电控汽油喷射系统可使汽车用汽油机功率提高5%~10%,功率时间质量油耗降低5%—1596,废气排放量减少20%左右,因此,在70年代末80年代初电控汽油喷射系统得到了迅速发展。喷油器弹簧除了对疲劳性能有一定要求
  
  外,对弹簧松弛特别敏感,弹簧的高度只要有0.01—0.02 mm的变化,都能引起喷油压力的下降。因此,认为55CrSi弹簧钢丝的高抗疲劳性能和高抗松弛性能适合制造此类弹簧。
  
  疲劳试验
  
  喷油器弹簧所受应力情况见表3。在GTP-IOO型高频疲劳试验机上进行的l×107和l×108的疲劳试验情况见表4。
  
  冷拖耐久试验
  
  在喷油泵试验台上将弹簧装人喷油器之中,进行冷拖试验,其结果见表5。
  
  55CrSi弹簧钢丝的各项性能指标能与国外同类产品等效,它为高应力弹簧设计提供了很好的材料,在其它领域也将得到广泛应用。

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