스프링 재질의 선택은 스프링 하중의 특성, 힘 상태, 응력 크기, 작동 온도, 환경 매체, 서비스 수명, 전도성 및 자기 전도에 대한 요구 사항, 프로세스 성능, 재질 소스 및 가격에 따라 결정됩니다.
재료의 단면 모양과 크기를 결정할 때 국가 표준 및 부서에서 규정한 시리즈 크기를 우선적으로 고려하여 비표준 시리즈 사양의 재료를 사용하지 않도록 해야 합니다.
중소형 스프링, 특히 나선형 인장 스프링은 강도가 높고, 표면 품질이 우수하며, 피로 성능이 일반 담금질 및 템퍼링 강선보다 높고, 가공이 간단하고, 가공성이 좋고, 품질이 안정적이어야 합니다.
탄소 스프링 강선과 피아노 강선이 차갑게 뽑힌 후 더 큰 잔류 응력이 발생한다. 스프링 가공 후 잔류 응력이 크고, 템퍼링 후 치수 변화가 커서 치수 정밀도를 제어하기 어렵다. 오일 담금질화강선은 철사가 규정된 사이즈까지 당겨진 후 준비와 강화로, 기본적으로 잔여 응력이 없다. 성형 스프링이 저온에서 템퍼링된 후, 치수는 크게 변하지 않고, 열 안정성은 냉라 강화 강선보다 낫다.
중대형 스프링의 경우 하중 정확도 및 응력 요구 사항이 높은 냉간 인장 재질 또는 냉간 인장 후 마감 강철을 선택해야 합니다. 하중 정확도와 응력이 낮은 스프링의 경우 열간 압연을 선택할 수 있습니다.
강판 스프링은 일반적으로 55Si2Mn, 60Si2MnA, 55SiMnVB, 55SiMnMoV, 60crmmn, 60CrMnB 등의 브랜드의 편강을 사용합니다.
코일 스프링의 재질 단면은 원형 단면을 위주로 해야 합니다. 정사각형 및 직사각형 단면 재질은 내하중 능력이 강하고 내충격성이 우수하며 스프링이 소형화되지만 재질 소스는 적습니다. 그리고 가격이 비싸서 특별한 필요 외에 이런 재료는 가급적 선택하지 않는 것이 좋습니다. 최근 몇 년 동안 원형 철사를 개발하여 사다리꼴 철사 대신 평평한 압연으로 좋은 효과를 거두었다.
고온에서 작동하는 스프링 재질은 열 안정성, 이완 또는 크리프성, 항산화성 및 일정한 항매체 부식성이 필요합니다.
스프링의 작동 온도가 높아지면 스프링 재질의 탄성 계수가 낮아져 강성 및 하중 용량이 감소합니다. 따라서 고온에서 작동하는 스프링은 탄성 계수의 변화율 (값) 을 알고 스프링 하중 용량 감소가 사용 성능에 미치는 영향을 계산해야 합니다. GB 1239 에 따르면 일반 코일 스프링 작동 온도가 60 C 를 초과하면 전단 계수를 Gt=KtG 로 수정해야 합니다. 여기서 G 는 실온에서의 탄성 계수입니다. Gt- 작동 온도 t 에서의 전단 계수; KT- 온도 보정 계수는 표 2-98 에 따라 선택됩니다.
저온에서 사용되는 스프링 재질은 저온 인성이 좋아야 합니다. 탄소 스프링 와이어, 피아노 와이어 및 오스테 나이트 계 스테인레스 스틸 스프링 와이어 (예: 1Cr 18Ni9, 구리 합금, 니켈 합금 등) 는 저온 인성과 강도가 우수합니다.
표 2-98 온도 보정 계수 Kt
상표
작동 온도/℃
≤60
150
200
250
해안도요목
50CrVA
60Si2Mn
1Cr 18Ni9Ti
0Cr 17Ni7A 1
QBe2
1
1
1
1
1
0.96
0.99
0.98
0.95
0.95
0.95
0.98
0.94
0.94
0.94
0.94
0.98
0.90
0.92
0.92
저온에서는 재료의 취성이 표면 결함에 매우 민감하기 때문에 재료의 표면 품질에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다.
저온에서는 환경 매체가 온실보다 재료를 훨씬 적게 부식시키는 반면, 도금, 아연도금은 냉취를 일으키기 쉽다.
저온에서는 재질의 탄성 계수와 팽창 계수가 거의 변경되지 않으므로 설계 시 무시할 수 있습니다.
스프링 강철로 만든 스프링의 경도 (즉, 강도) 는 스프링의 하중 특성과 힘 조건에 따라 선택해야 합니다. 그러나 경도는 평면 변형 파괴 인성과 큰 관계가 있다.
곡선 관계에서 볼 수 있듯이 경도가 증가함에 따라 평면 변형 파괴 인성 (KIC) 값이 현저하게 감소합니다. 즉, 스프링의 경도 값을 결정할 때 스프링 특성 요구 사항을 충족하는 경우 경도 값이 낮을수록 좋습니다.
스프링 재질을 선택할 때 강철의 담금질성에주의를 기울여야합니다. 스프링 재질의 횡단면이 경화되었는지 여부는 스프링의 질량과 관련이 있습니다.
스프링 자체는 도체로서 또는 물 (해수 포함) 과 증기 환경에서 가변 습도 조건에서 작동하는 스프링으로 일반적으로 구리와 금 재질을 사용합니다.
산 접촉 및 기타 부식성 매체에서 작동하는 스프링은 일반적으로 스테인리스강 또는 니켈 합금과 같은 부식성 재질로 만들어집니다. 일반 환경 미디어 조건에서 사용되는 스프링으로, 부식 방지를 위해 녹청 코팅이나 도금 (아연 도금, 카드뮴 도금, 구리 도금) 이 있는 일반 스프링 강입니다.
계량기에 사용되는 스프링의 정확도가 온도 변화의 영향을 받지 않도록 일반적으로 탄성 계수와 팽창 계수가 크게 변하지 않는 상수 탄성 합금을 사용합니다.
강화 플라스틱은 경량, 절연, 충돌 방지, 방부 등 특수 용도의 스프링에 사용할 수 있습니다. 현재 비교적 적합한 플라스틱 스프링은 에폭시 수지와 페놀수지, 유리 섬유를 보강체로 하는 열경화성 강화 플라스틱 GFRP 입니다. 방진 고무는 다양한 종류의 고무 스프링을 만드는 데도 사용할 수 있다.
스프링 강 등급 및 사용 예
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번호판 사용의 예
60 번과 70 번 열차 칸의 나선형 스프링, 일반 기계의 원형과 정사각형 나선형 스프링, 작은 기계의 스프링.
철도 차량, 자동차, 트랙터에서 진동을 견디는 원형 나선형 스프링과 강판 스프링.
65Mn 은 경차와 승용차의 완충판 스프링, 스프링 코일, 밸브 스프링, 클러치 스프링, 브레이크 스프링 등 다양한 대형 플랫 원형 스프링에 사용됩니다.
55Si2M 자동차, 트랙터 및 철도 차량의 강판 스프링, 나선형 스프링, 차량 체크 밸브 스프링 등 고응력 하에서 작동하는 중요한 스프링.
55Si2MnB 자동차 전면 및 후면 스프링 및 보조 스프링.
60Si2Mn 및
자동차, 트랙터, 철도 차량의 안전 밸브에 대한 60Si2MnA 판 스프링, 나선형 스프링, 체크 밸브는 교대 하중과 높은 응력 하에서 작동하는 대형, 중요한 나선형 스프링 및 부품을 만드는 데 사용됩니다.
10.50 강철은 주조 기어, 레버, 롤러 등 내마모성이 높고 동하중이 작은 부품을 만드는 데 사용됩니다. 소형 스프링, 농업기계의 발굴 쟁기, 중형 심축, 축 등을 제조하다. 주물을 만들 수 있습니다.
1 1.55 강철은 커넥팅로드, 롤러, 기어, 판 스프링, 휠, 림 등을 만드는 데 사용됩니다. 주물로도 사용할 수 있습니다.
12.60-65 강철은 스프링, 코일, 다양한 워셔 및 클러치, 일반 기계의 샤프트, 롤러 및 편심 샤프트를 만드는 데 사용됩니다.
13.70-85 강철은 스프링 및 태엽 장치를 만드는 데 사용되고, 와이어 로프는 강선과 쟁기, 바퀴, 휠과 같은 고경도 부품을 사용합니다.
14. 15Mn-25Mn 강철은 제조 센터 부위의 기계적 성능이 높아 침탄이 필요한 부품에 사용됩니다.
15.30Mn-35Mn 강철은 주로 볼트, 너트, 나선형 로드 및 브레이크 페달을 만드는 데 사용됩니다. 또한 농업 기계의 훅, 링 및 체인과 같이 높은 응력 하에서 작동하는 작은 부품을 만드는 데도 사용할 수 있습니다.
40 Mn-45 Mn 강 (16) 은 크랭크 샤프트 및 커넥팅로드와 같은 피로 하중을 받는 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 또한 높은 응력 하에서 작동하는 나사와 너트로도 사용할 수 있습니다.
17.50Mn-55Mn 강철은 높은 부하에서 높은 내마모성과 열처리를 가진 기어, 기어 샤프트, 마찰판, 롤러, 스프링 등의 부품을 만드는 데 사용됩니다.
18.60Mn-70Mn 강철은 스프링과 보습을 만드는 데 사용됩니다.