碟形彈簧

   時間:2014-03-12 02:44:08
碟形彈簧簡介
     在機械設備中,碟形彈簧由於具有抗衝擊載荷強、變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小等顯著優點,常作為彈性元件廣泛使用。   碟形彈簧的生產……
碟形彈簧正文

在機械設備中,碟形彈簧由於具有抗衝擊載荷強、變形量小、承載能力大、在受載方向空間尺寸小等顯著優點,常作為彈性元件廣泛使用。

   碟形彈簧的生產和製造在歐洲由來已久,但在北美洲,碟形彈簧製造工業正在蓬勃興起並逐漸被接受。碟形彈簧最早是100多年前法國J. Belleville發明的。20世紀30年代早期,工程師(G.M.)Almen and Laszio發展了理論、制訂了生產、質量標準DIN 2092和DIN 2093。這些標準作為碟形彈簧的第一次工業標準被世界各地接受,並傳遍了歐洲,目前已經被許多跨國公司廣泛採用。日本制訂了他們自己的相應標準,但美國 還沒有就碟形彈簧制定自己的工業標準。許多美國生產商以DIN標準作為碟形彈簧質量標準。1980年我國也參照DIN規定製定了相應標準,1992年作了 修訂,標準號為GB/T1972-1992,它規定了碟形彈簧的尺寸系列、技術要求、試驗方法、檢驗規則和設計計算。

(一)碟形彈簧的材料

   我國碟形彈簧採用材料有高質量的彈簧鋼60Si2MnA、50CrVA或特殊材料,如不鏽鋼、鉻鎳鐵合金等。其中特殊材料不鏽鋼、鉻鎳鐵合金等適用於高 溫和腐蝕性環境。大連高壓閥門廠劉敏亮等2002年介紹採用鉻鎳鐵合金碟形彈簧的高溫高壓硬密封球閥,密封可靠,零泄漏,可承受很大的軸向力,適用於液 體、氣體和酸類等強腐蝕介質以及泥漿和砂類等強磨損介質,可廣泛用於石油、化工和電力等行業。武漢鍋爐股份有限公司工藝處薛松等2002年介紹鎳基合金材 料(0Cr15Ni70Ti3AlNb)制碟形彈簧可用於核反應堆設備。上海核工碟形彈簧製造有限公司在鉻鎳鐵合金中主要添加了Al、Ti、Nb元素,使 碟形彈簧的強度、彈性和塑性進一步提高。

國外碟形彈簧的材料比較典型的有:

標準範圍材料Ck7550 Cr V4X12CrNI 177X7CrNIAl 177X35CrMo17X22CrMoV 121 DIN標準號1.12481.81591.43101.45681.41221.4923 化學組成(%)C0.7-0.80.47-0.55?0.12?0.090.350.2 Si0.15-0.350.15-0.40?1.5?1?10.3 Mn0.6-0.80.7-1.1?2?1?10.6 P max0.0350.035?-?-0.030.035 S max0.0350.035?-?-0.030.035 Al---0.75-1.5--Cr-0.9-1.216-1816-1816.512 Ni-?-6-96.5-7.75-0.6 V-0.1-0.2---0.6 Mo----1.151 彈性模量(N/mm2)206000206000190000195000206000206000

特殊應用場合材料Inconel X750Inconel 718Nimonic 90A286 AlloyFV520BCuBe2 DIN標準號?-2.46682.49691.4980?-2.1247 化學組成(%)C?0.08?0.080.09?0.080.048- Si?0.50.35?110.37- Mn?10.35?121.05- P max?-0.015?-?-0.020- S max0.010.0150.015?-0.014- Al0.4-10.2-0.81-20.35?-- Cr14-1717-2118-2113.5-1616-18- Ni?≤7050-55Rest24-275.47+Co=0.2-0.6 V---0.1-0.5-- Mo?-2.8-3.3?-1-1.751.72- W?-?-?-?-?-- Ti2.25-2.750.65-1.152-31.9-2.30.10- Be-----1.95 Cu0.50.30.2?-2.08Rest Co?-115-21?-?-?- Fe5-9?-2?-?-?- Nb0.95?-?-?-?-?- 彈性模量(N/mm2)214000208000220000199000210000135000

表中Inconel X750是高鎳合金,用它製成的碟形彈簧適用於高溫和腐蝕性環境。

   日本古河電氣工業株式會社申請的日本專利JP7153514(1993年11月29日申請;1995年6月16日公開)所述碟形彈簧提高了使用溫度,既 可用於寒冷地方,又可用於熱帶地方。由50.7-51.2at.% Ni-Ti合金或Ni-Ti基合金(0.01-5.0at.%至少為V, Cr, Fe, Co,Nb中一種,0.01-10.0at.% Cu)製成,具有超級彈性。能有效防止螺栓預緊力的鬆弛。

(二)鉻鎳鐵合金碟形彈簧的使用溫度

   大連高壓閥門廠劉敏亮等2002年介紹鉻鎳鐵合金在780℃時具有很高的強度、韌性和耐氧化性,疲勞強度高。採用鉻鎳鐵合金碟形彈簧的高溫高壓硬密封球 閥溫度可達600℃。自貢高壓閥門股份有限公司朱永平2000年介紹廣泛地用於石油、化工和冶金等工業的球閥,當採用的彈簧材料為0Cr17Ni8Al 時,推薦使用溫度為-250~300℃。上海核工碟形彈簧製造有限公司研製的碟形彈簧使用溫度為-196℃~650℃,還可用於最高達816℃的高溫環境 和可達-253℃的超低溫環境,並能有效防止螺栓預緊力的鬆弛。

美國Fandisc、英國Springmasters公司製備的高鎳合金Inconel X750碟形彈簧,使用溫度-200/+500℃。

(三)鉻鎳鐵合金碟形彈簧的生產廠商

國內有揚州彈簧有限公司(原揚州彈簧總廠)、揚州聖林彈簧廠、雲南雲彈經貿有限公司、上海核工碟形彈簧製造有限公司等。

   國外有Fandisc、Springmasters等公司。Fandisc公司成立於1966年,是美國第一家生產DIN標準碟形彈簧的廠商,直徑從 6mm到260mm,還可以生產直徑達到1000mm的彈簧。可以採用特殊材料,如高鎳馬氏體鋼製備碟形彈簧,以用於高溫、耐腐蝕環境,如核設備中。其採 用高鎳馬氏體鋼Inconel X750材料制的碟形彈簧熱處理后的力學性能為:

材料拉伸強度PSIE-模量 (70°F) PSIPoisson』s 比率μ使用溫度°F INCONEL X-750/31·1060.29可達1200 (約649℃)

Fandisc公司就其研製的碟形彈簧已經申請了美國專利US5829933(申請日:1997年12月2日;公開日:1998年11月3日)。

   Springmasters公司是歐洲重要的碟形彈簧生產廠家之一,位於英國沃里克郡,可以生產鈹銅、磷青銅、高鎳合金等多種彈簧,直徑從6mm到 250mm。產品出口中東、非洲、中歐、東歐、西歐和北美洲。應用於特殊場合時碟形彈簧的材料也為Inconel X750、Inconel 718、Nimonic 90、A286 Alloy、FV520B、CuBe2(同前所述)。彈簧經過特殊的表面處理。


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