对于目前出现的异性截面悬架弹簧和气门弹簧,从轻量化、节省空间,提高舒适性和改善弹簧应力分布考虑,比圆截面弹簧更为合理,但是这类弹簧材料价格高,弹簧制造工艺复杂,使得弹簧成本要高于圆截面弹簧。因此目前还看不出异性截面弹簧取代圆截面弹簧的迹象。
1 弹簧设计的发展目前,广泛应用的弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的。若无一定的实际经验,很难设计和制造出高精度的弹簧,随着设计应力的提高,以往的很多经验不再适用。例如,弹簧的设计应力提高后,螺旋角加大,会使弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧。为此,必须采用弹簧精密的解析技术,当前应用较广的方法是有限元法(FEM)。
2)以铁道机车车辆、载重汽车和工程机械为主的大型弹簧和板弹簧,这些弹簧以热卷成型为主,是弹簧制造业的一个重要方面。随着高速铁道的发展,车辆减震系统的升级,作为车辆悬架的热成型弹簧技术有较大的提高,这类弹簧主要向高强度和高精度方向发展以稳定产品质量。
3)以仪器仪表为主的电子电器弹簧,典型产品如电动机电刷弹簧、开关弹簧、摄像机和照相机弹簧,以及计算机配件弹簧、仪器仪表配件弹簧等。这类弹簧中片弹簧、异性弹簧占较大的比例,不同产品对材质和技术要求差别较大。这类弹簧主要向着既高强度化又小型化的方向发展。
冷拔钢丝的热处理是先对材料进行淬火+中温回火,获得回火托氏体组织,成形后进行低于150℃去除应力回火。热轧弹簧钢的热处理是热成形后的弹簧,可在830~890℃加热后油淬火、400~480℃回火,获得回火托氏体组织。如果弹簧钢丝直径太大(>15mm)、板材太厚(>8mm),会出现淬不透现象,结果弹性极限下降,疲劳强度降低。弹簧在服役时承受的弯曲应力、旋转应力在表面,故它的表面状态非常重要。热处理时的氧化脱碳是预防的重点,加热时要严格控制炉内气氛,尽量缩短加热时间。弹簧经热处理后,一般要进行喷丸处理,使表面强化并在表面产生残余压应力,以提高疲劳强度。强力喷丸技术是将高速弹丸喷射到弹簧表面,使表面层在弹丸的冲击作用下发生塑性变形,由此产生强化及表面压应力,使弹簧的抗疲劳性能及耐应力腐蚀能力均得到改善的方法。强力喷丸在弧高值为0.15-0.60mmA时,可以改善表面粗糙度值>4μm的表面质量,延长。