弹簧喷丸质量的检测

弹簧喷丸质量的检测

　　为了提高弹簧的疲劳寿命，在弹簧制造中广泛采用喷丸工艺。影响喷丸质量的工艺参数较多，如弹丸的直径、抛射速度和角度、流量、时间等，而这些工艺参数之间又相互影响，关系比较复杂。因此确定喷丸质量的根本方法是检测弹簧的疲劳寿命。但由于弹簧的疲劳试验很不经济，所以采用如下弹簧喷丸质量的检测方法。

　　(1)标准试片法 这种方法是测量弹丸流的特性，将夹具试片夹在夹具上，与弹簧一起置于弹流中喷射，喷射后，从夹具上取下试片。由于试片一面受弹丸的喷射，另面没有受到喷射而产生挠曲，弯曲的方向是受喷射一面凸起，以弯曲程度来度量弹丸流性质。

　　1)标准试片又称阿尔曼(Almen)试片，是用70号弹簧钢制成，共有三种尺寸规格，其符号分别为N、A、C。三种试片的主要技术规格应符合表7-25中的要求，其他技术条件应符合GSB A69001的要求。A型试片适用于中强度范围，N型试片适用于低强度范围，C型试片适用于高强度范围。弹簧多用A型试片。

　　2)试片夹具采用结构钢制造，硬度应大于55HRC，夹具有两种规格可供选择。

　　3)试片弧高度的测量。试片的弧高度可采用量规来测量。在测量时，将试片未喷丸的那面(即光滑的凹面)对着量规的测量表触头，这样可以消除由于受喷射表面粗糙的影响，弧高是指凹面中心点至量规上四个小钢球构成的平面之间的距离，四个小钢球位于一个矩形平面的四个角上。经常采用的量规，四个小钢球位于15.5mm x31.6mm 矩形平面的四个角上。

　　4)弧高度曲线和喷丸强度

　　在其他的喷丸强化工艺参数不变的条件下，同一类型的试片分别各自接受不同时间的喷丸，获得一组弧高度值于随喷丸时间t(或喷丸次数)变化的数据，由这组数据在弧高值-时间坐标上绘制出的曲线，叫做弧高度曲线。

　　任何一组工艺参数下的弧高度曲线上只存在一个饱和点，过此饱和点弧高度值随喷丸时间增加而缓慢增高。在一倍于饱和点的喷丸时间下，弧高值的增量不超过饱和点处弧高值的10%，饱和点处的弧高值就定义为该组工艺参数的喷丸强度。如用A试片进行试验，喷丸后测得弧高度为0.45mm，则喷丸强度为0.45Amm，

　　(2)覆盖率检测法 这种方法主要用来检查弹簧暴露于喷射弹丸流下的状况。将喷过丸的弹簧或试片置于金相显微镜或工具显微镜下照相，测量出喷丸弹坑的面积(或未喷到的面积)，从而得覆盖率。

　　重复次数较少时，覆盖率上升较快，次数较多时，覆盖率上升缓慢。由此说明，在一定的时间内覆盖率已经饱和。另外也可以看出，要覆盖率达到 98%以上需要的时间是极长的，实际也无此必要。因此以 98%的数值定义为100%的覆盖率(满覆盖率)，而2倍于100%的覆盖率的时间所达到的覆盖率定义为200%的覆盖率，并以此类推。

　　覆盖率也可以与样片比较来测定。用10倍放大镜对照图样目测，作出判断。

　　(3)喷丸强度和覆盖率的调整有关喷丸强度的选择可按图样要求进行。若弹簧图样对疲劳性能有明确规定，则所选喷丸强度以保证疲劳性能要求为原则。达到规定喷丸强度的工艺，需经试验确定。若需要的喷丸强度为Q1，那么较合适的喷丸工艺G经T时间后可以达到；工艺B要极长的时间；工艺A则表示只需极短的时间就能达到，实际上此工艺的参数本身就难达到。

　　调整喷丸强度所使用的弧高度试片，当喷丸强度处在0.15 ~0.60Amm 范围时，应采用A试片；当喷丸强度大于0.60Amm 时，则应采用C试片；当喷丸强度小于0.15Amm 时，采用N型试片。

　　试片夹具和弧高度测具应符合7的规定。

　　一般通用弹簧的喷丸强度应采用0.18C，但特殊规格的弹簧应根据具体情况另行选定。不同试片测得喷丸强度的换算。试片夹具分别固定在图样规定的各个喷丸部位的模拟件上。再把试片固定在夹具上。

　　把模拟件放入喷丸室内的弹簧工装上，开动工装的运转机构并进行喷丸。卸下试片以非喷丸面为基准面测量其弧高值。卸下的喷丸试片不得再次使用。重新装上新试片、进行喷丸并测量弧高度。用5~7片试片经不同时间(或喷丸次数）喷丸之后，获得一条弧高度曲线。由该曲线确定喷丸强度。

　　当由以上步骤测得的喷丸强度高于或低于图样规定值时，则应调整工艺参数(如弹丸速度等)，直至达到图样规定值为止。

　　在达到图样规定的喷丸强度条件下，当弹簧的硬度低于或等于试片的硬度时，该弹簧的表面覆盖率能够达到100%；但零件的硬度高于试片的硬度时，则零件的覆盖率低于100%。零件表面达到100%覆盖率所需的时间并不等于达到 50%覆盖率所需时间的2倍。若在1min 内达到 50%则下一个1min 只能使剩下的50%面积获得50%的覆盖率，即达到总覆盖率为50% +25% =75%。可以按相关公式计算经n次喷丸后的表面覆盖率。

　　弹簧模拟件是用来调整喷丸强化工艺参数的，同时也是用来检验和控制弹簧喷丸强化质量的工具。应能满足以下要求:

　　a)以实际弹簧零件作为模拟件，或另外加工弹簧的模拟件；

　　b)模拟件应在与弹簧实际生产的相同条件下接受处理；

　　c)模拟件上固定弧高试片的位置与数目应满足图样规定的要求。

　　通过模拟件的试验，只有当模拟件上获得的喷丸强度达到弹簧图样上规定的要求时方可对弹簧进行喷丸生产。

弹簧的无损检测项目

弹簧的无损检测项目

　　弹簧的表面质量对其疲劳寿命有很大的影响，因此对弹簧表面质量应当进行仔细检测。

　　弹簧表面的一些缺陷，如裂缝、折叠、分层、麻点、凹坑、划痕及拔丝等，有的是原材料本身的缺陷，有的是弹簧加工过程中造成的。这些缺陷一般可以目视检测，或以低倍的放大镜检测。

弹簧的超声波检测

弹簧的超声波检测

　　弹簧检测使用的超声波频率为2.5MHz 或 5MHz。超声波有强烈的指向性，在不同材料的分界面上会产生反射、折射，所以当声波遇到弹簧中的缺陷时，会发生声波的反射，根据接受到的回波信号，就可以判断和确知所存在的缺陷。

　　进行超声波检测时，将探头置于弹簧的端圈，为保证良好的耦合，在探头和弹簧端圈间加一层机油。启动探测仪，在示波器上找到弹簧的顶波和底波，并使顶波和底波在示波器标尺上的位置恰好等于弹簧的总圈数。当弹簧有缺陷时，在顶波和底波之间会出现异常反射波。根据反射波在示波器上的位置，便可以判断缺陷的部位。例如弹簧的总圈数为10圈，顶波位置在标尺刻度零，底波在标尺刻度10，缺陷反射波在标尺刻度六处，则表明弹簧在第六圈附近有缺陷存在。

　　超声波检测中缺陷反射波的大小，并非完全取决于缺陷的大小，还和缺陷的位置有很大关系。同样大小的缺陷，当与声波传播方向垂直时，声波传播到缺陷界面时，即被反射回来，因而在示波器上反映出缺陷的波峰最高，而当缺陷与声波传播方向相平行时，声波甚至不产生反射，这种缺陷难以发现。

　　超声波检测要求弹簧的表面要光洁，最好能将弹簧滚光后检测。弹簧抛丸后再检测，由于弹丸抛射后留下的弹痕对声波的反射，在示波器上会出现很多反射杂波，难以区别缺陷反射波。

　　超声波检测的优点是快速简便。它的灵敏度取决于它的频率(或波长)，如果缺陷小于超声波的波长，则由于衍射效应，声波不产生反射，因而无法发现缺陷。

镀锌钢与不锈钢强度

镀锌钢与不锈钢强度

　　弹簧用镀锌钢，准确的说是碳钢预电镀锌的碳钢，是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。也是碳素钢的一种。一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。一般碳钢中含碳量越高则硬度越大，强度也越高，但塑性越低。

　　弹簧用不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；

　　镀锌钢的强度要大于不锈钢。这点可以从含碳量中得到体现，我们拿直径1.0的来进行对比。1.0的不锈钢含碳量为0.08，而碳钢却有0.66。我们知道一般钢中含碳量越高则硬度越大，强度也就越大。所以下同直径下的镀锌钢的强度是大于不锈钢的。

免费压簧设计

免费压簧设计

　　设计变载荷圆柱压缩弹簧时。往往由于圆柱压缩弹簧的工作行程是固定的，因此，大工作载荷F2和小工作载荷F1。弹簧所产生的应力也为稳定的变应力。在这种情况下，可以推导出佳设计原则。为了使所设计的弹簧材料能得到小的体积，其大工作应力应为小工作应的2倍。佳设计是指使用的材料少，或者说质量轻。

　　圆柱压缩弹簧计算公式含义:

　　c = 弹簧直径比 (c=D/d; c=D/b)[mm, in]

　　b = 线宽 [mm, in]

　　d = 线径 [mm, in]

　　D = 中心直径 [mm, in]

　　F = 弹簧负载 [N, lb]

　　G = 剪切弹性模量[MPa, psi]

　　h = 线高度 [mm, in]

　　k = 弹簧系数 [N/mm, lb/in]

　　Ks= 曲线校正因数 [-]

　　L0 = 自由长度 [mm, in]

　　LS = 固体高度 [mm, in]

　　n = 有效圈数 [-]

　　p = 节距[mm, in]

　　s = 弹簧变形[mm, in]

　　Ø =形状系数 t [-] (e.g. DIN 2090)

　　t =弹簧材料扭应力 [MPa, psi]

　　大压缩量，弹簧高度减去固体高度就是弹簧的大压缩量。

　　圆柱压缩弹簧刚度，弹簧刚度也叫弹簧系数，即公式里的K值。

　　弹簧大行程，即弹簧的大变形量。

　　圆柱压缩弹簧重量，压缩弹簧重量计算公式为0.019369x线径x线径x中径x总圈数（g）

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