К содержанию

Материалы · Подборка

Какой материал выбрать для пружин и упругих элементов

Кратко

Пружины из стали делают из 65Г для обычных нагрузок и 60С2А для тяжёлых, после закалки и среднего отпуска. Нержавеющие пружины навивают из нагартованной проволоки AISI 304, а пружинящие контакты и мембраны делают из бериллиевой бронзы БрБ2. Углеродистая У8 подходит для небольших плоских пружин.
Кандидаты: пружины и упругие элементы
МаркаПлотность, г/см³ПрочностьГибкаЛазерная резкаКогда подходитОграничения
65Г7,85не менее 980 МПаограниченнохорошоПружины и рессоры обычной нагрузки, шайбы Гровера, пружинные кольцаПрокаливается на небольшую глубину, для толстых сечений нужна легированная сталь
60С2А7,68не менее 1570 МПаограниченноограниченноТяжелонагруженные пружины, рессоры, торсионыКремний делает сталь склонной к обезуглероживанию поверхности при нагреве
У87,84не более 650 МПаограниченнохорошоНебольшие плоские пружины, шайбы, тонкие сечения, недорогоНагрев выше 150–200 °C снижает твёрдость, прокаливается неглубоко
AISI 3047,9не менее 515 МПаотличноотличноПружины для влажной и пищевой средыУпругость даёт холодная деформация проволоки или ленты, а не закалка
БрБ28,2около 400–600 МПаотличноограниченноПружинящие контакты, мембраны, искробезопасные пружины, проводит токСамый 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.

Сравнения марок