Материалы · Подборка
Какой материал выбрать для пружин и упругих элементов
Кратко
| Марка | Плотность, г/см³ | Прочность | Гибка | Лазерная резка | Когда подходит | Ограничения |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 65Г | 7,85 | не менее 980 МПа | ограниченно | хорошо | Пружины и рессоры обычной нагрузки, шайбы Гровера, пружинные кольца | Прокаливается на небольшую глубину, для толстых сечений нужна легированная сталь |
| 60С2А | 7,68 | не менее 1570 МПа | ограниченно | ограниченно | Тяжелонагруженные пружины, рессоры, торсионы | Кремний делает сталь склонной к обезуглероживанию поверхности при нагреве |
| У8 | 7,84 | не более 650 МПа | ограниченно | хорошо | Небольшие плоские пружины, шайбы, тонкие сечения, недорого | Нагрев выше 150–200 °C снижает твёрдость, прокаливается неглубоко |
| AISI 304 | 7,9 | не менее 515 МПа | отлично | отлично | Пружины для влажной и пищевой среды | Упругость даёт холодная деформация проволоки или ленты, а не закалка |
| БрБ2 | 8,2 | около 400–600 МПа | отлично | ограниченно | Пружинящие контакты, мембраны, искробезопасные пружины, проводит ток | Самый дорогой в подборке, упрочняется старением, пыль бериллия токсична |
Плотность, прочность и оценки обработки взяты из карточек марок, у каждой из них указан стандарт и источники.
Как выбирать
Предел упругости и усталость
Пружине нужен высокий предел упругости и стойкость к многократным циклам. Поэтому пружинные стали упрочняют закалкой и отпуском, а при расчёте задают напряжение с запасом по усталости.
Термообработка
Пружинные стали закаливают и отпускают при средних температурах, около 400–500 °C. Низкий отпуск даёт хрупкость, высокий снижает упругость.
Температура и среда
При нагреве пружина теряет усилие, это называется релаксацией. Для горячих узлов берут жаропрочные сплавы, для влажных нержавеющие стали или бронзу.
Электропроводность и магнитность
Для контактов и мембран нужна электропроводность и отсутствие магнитных свойств. Здесь выбор остаётся за бериллиевой бронзой, а стальные пружины подходят только для механических задач.
Как получают заготовку
Пружины навивают из проволоки, а плоские детали вырезают из ленты. Лазерная резка уже закалённой ленты отпускает кромку, поэтому резать лучше до закалки.
Типичные ошибки
- Цинковать закалённую пружину и не снять водород отпуском после покрытия: через сутки она может сломаться.
- Резать лазером готовую закалённую ленту: у кромки твёрдость падает, там пружина и ломается.
- Брать нержавеющую сталь и ждать, что закалка даст упругость. Аустенитная нержавейка закалкой не упрочняется.
- Гнуть заготовку после закалки: в изгибе образуются трещины.