弹簧材料的选择,应根据弹簧的性质、载荷、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导磁性能的要求、工艺性能、材料来源和弹簧价格来确定。
在确定研究材料进行截面形状和尺寸时,应当优先选用一个国家安全标准和部颁标准所规定的系列产品尺寸,尽量可以避免选用非标准系列规格的材料。
中小型弹簧,特别是螺旋拉簧,宜选用强度高、表面质量好的强化钢丝、铅浴等温冷拔钢丝和油淬回火钢丝。钢丝的疲劳性能优于普通调质钢丝,且加工简单,工艺优良,质量稳定。
碳素弹簧钢丝和琴钢丝冷拔后产生影响较大的剩余应力,加工弹簧后,存在差异较大的剩余应力,回火后尺寸不断变化具有较大,难以通过控制系统尺寸计算精度。油淬回火钢丝在拉拔到规定尺寸后进行调制强化,基本上没有残余应力,成形弹簧低温回火后尺寸变化很小,耐热稳定性优于冷拉钢丝。
大中型控制弹簧,对于不同载荷进行精度和应力水平较高的应选用冷拔材或冷拔后磨光钢材。对于具有低载荷精度和低应力的弹簧,可选择热轧钢。
螺旋弹簧的材料选择截面,应优先考虑选用一个圆形截面。正方形和矩形截面材料,承载能力强,抗冲击性好,还可以使弹簧小型化,但材料来源少。且价格水平较高,除特殊教育需要外,尽量不选用这种教学材料。近年来,人们开发了用扁圆钢丝代替梯形钢丝轧制的方法,取得了良好的效果。
在高温下工作的弹簧进行材料,要求设计强度有较好的热稳定性、抗松弛或蠕变能力、抗氧化作用能力、耐介质发生腐蚀问题能力。
当弹簧工作温度升高时,弹簧材料的弹性模量降低,导致刚度降低,承载能力降低。因此,在高温下工作的弹簧必须进行了解企业弹性模量的变化率(值),计算弹簧承载管理能力不断下降对使用网络性能的影响。根据GB,当普通螺旋弹簧工作温度超过60℃时,应修正剪切模量,公式为:GT=G-KTG公式中的常温下弹性模量,Gt-工作温度下剪切模量t;Kt-温度修正系数取2-98。
在低温下使用的弹簧进行材料,应具有一个良好的低温环境韧性。碳弹簧丝、钢琴丝和1Cr18Ni9奥氏体不锈钢弹簧丝、铜合金和镍合金具有良好的低温韧性和强度。
在低温下,材料的脆性对表面存在缺陷十分敏感,因此,对材料进行表面工作质量应严格控制要求。
在低温环境中,对材料腐蚀程度远小于温室中的腐蚀程度,且镀镉、镀锌容易引起冷脆。
在低温下,材料的弹性动态模量和膨胀风险系数不断变化影响不大,在设计中可以不考虑。