弹簧在电动工具里应用非常普遍,如按键回弹的压缩弹簧、电圆锯动护罩复位用的拉伸弹簧、开关板机按压回弹的扭簧、碳刷压紧的蜗簧、离合脱扣使用的碟簧和轴向弹性压紧的波形弹簧,这些弹簧作用有的是功能实现,有的是保证产品的可靠性,有的是提高产品的安全性,有的是提高人机的舒适性,可见是起着很重要的作用。下面以圆柱压缩弹簧为例介绍电动工具钢丝材料和制作工艺。
电动工具圆柱压缩弹簧常用材料有碳素钢丝(SW-A/B/C、60、65Mn、70)、琴钢丝(SWP-A/B/V)、油淬火回火钢丝(55CrSi、65Mn、50CrV、60Si2Mn)、不锈钢丝(如SUS302、SUS304)等。下表为几类常用材料的标准进行横向对比,供选材时参考:
种类 | 标记 | 含碳量 | 适用线径 | 抗拉强度 | 使用场景 | ||
高碳钢钢丝 JIS G3521-1991 | 热处理后进行冷加工 | A种 | SW-A | 0.24~0.86% | 0.08~10.00 | 1420~1670 | 一般 |
B种 | SW-B | 0.08~13.00 | 1670~1910 | 静载荷场景 | |||
C种 | SW-C | 1910~2160 | |||||
琴钢丝 JIS G3502-2013 | 铅淬火处理后进行冷加工 | A种 | SWP-A | 0.60~0.95% | 0.08~10.00 | 2010~2210 | 动载荷场景 |
B种 | SWP-B | 0.08~7.00 | 2210~2400 | ||||
C种 | SWP-V | 1.00~6.00 | 1910~2160 | 用于阀门或类似 | |||
冷拉碳素弹簧钢丝 GB/T 4357-2009 | 热处理后冷拉加工 | 低强度 | SL型 | 0.35~1.00% | 1.00~10.00 | 1670~1910 | 低静载荷+低静应力 |
中强度 | SM型 | 0.35~1.00% | 0.30~13.00 | 1920~2160 | 中高静载荷或极少动载荷 | ||
DM型 | 0.45~1.00% | 0.08~13.00 | 1920~2160 | 中高动载荷或剧烈弯曲场合 | |||
高强度 | SH型 | 0.35~1.00% | 0.30~13.00 | 2170~2400 | 高静载荷或轻度动载荷 | ||
DH型 | 0.45~1.00% | 0.05~6.00 | 2170~2400 | 高静载荷或中动载荷 | |||
机械用弹簧钢丝—第2部分:油淬火-回火弹簧钢丝 EN 10270-2∶2011 | 先加热转变为奥氏体,然后在油里或类似的淬火介质中淬火,最后在适当的温度下加热回火 | 低强度 | FDC | 0.60~0.75% | 0.50~17.00 | 1810~2010 | 静态级 |
TDC | 0.50~10.00 | 1750~1850 | 中疲劳级 | ||||
VDC | 0.50~10.00 | 1750~1850 | 高疲劳级 | ||||
中强度 | FDCrV | 0.62~0.72% | 0.50~17.00 | 1900~2100 | 静态级 | ||
TDCrV | 0.50~10.00 | 1860~2010 | 中疲劳级 | ||||
VDCrV | 0.50~10.00 | 1860~2010 | 高疲劳级 | ||||
高强度 | FDSiCr | 0.50~0.60% | 0.50~17.00 | 2070~2260 | 静态级 | ||
TDSiCr | 0.50~10.00 | 2080~2230 | 中疲劳级 | ||||
VDSiCr | 0.50~10.00 | 2080~2230 | 高疲劳级 | ||||
超高强度 | FDSiCrV | 0.50~0.70% | 0.50~17.00 | 2280~2430 | 中疲劳级 | ||
TDSiCrV | 0.50~10.00 | 2230~2380 | 中疲劳级 | ||||
VDSiCrV | 0.50~10.00 | 2230~2380 | 高疲劳级 |
注:1、线径单位:mm;2、抗拉强度:以Φ1.2钢丝的抗拉强度做对比;单位:N/mm2;
圆柱压缩弹簧制造工艺步骤一般分为以下几步:
①卷制。依据旋向、外径、自由高度、总圈数来设置卷簧机,卷簧机自动卷制;
②回火。特别是冷拉丝,经过回火工艺可以稳定弹簧形状、释放拉丝和卷制过程的残余应力、提高弹簧疲劳强度;
③喷丸。可以去毛刺或表面缺陷,强化表面和消除应力,是提高弹簧疲劳强度的重要手段;
④定形回火。喷丸工艺后,需要回火定形;
⑤压并。通过预压并几次,使得弹簧消除预变形,后期弹力更稳定;
⑥磨端面。有端面磨平要求的弹簧需要此工序;
⑦表面处理。如发黑、电镀和涂覆等。
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