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钛弹簧的优缺点及应用介绍

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-11-13 12:15:33
弹簧是一种用于控制机件的运动、贮蓄能量、测量力的大小的机械零件,广泛用于机器、仪表中。弹簧的种类多样,钛弹簧就是其中一小类:钛弹簧主要有拉伸钛弹簧、钛压缩弹簧、扭转钛弹簧和钛弯曲弹簧等。普通圆柱钛弹簧由于制造简单,可根据受载情况制成各种型式,结构简单的钛弹簧。钛弹簧的制造材料具有很强的耐腐蚀性,很高的弹性极限、冲击韧性等。钛弹簧的制造方法大体分为冷卷法和热卷法。钛弹簧主要用钛合金丝,钛丝直径小于8mm的一般用冷卷法,大于8mm的用热卷法,钛弹簧的热处理可根据客户要求进行退火酸洗处理。
 
钛合金弹簧具有体积小、重量轻、耐腐蚀性优良和抗疲劳等优点。由于钛合金材料的剪切模量比钢材的大,因此,所需弯成的圈数比钢质弹簧的少。即使两种材料的比重相同,由于钛合金弹簧使用的材料少,因而重量也比钢质弹簧轻。在大多数情况下,钛合金弹簧的重量比钢质弹簧轻60%~70%,而且钛合金弹簧的高度设计也可以降低,可比钢质弹簧低50%~80%。所以钛在汽车领域的应用,将会使汽车的重量大大减轻,节省燃料消耗,提高汽车工作效率,减少废气排放。据资料介绍,车体重量减少和废气排放量及节省燃料消耗是成1:1正比的,因此使汽车越轻将将会起到“节能,环保”的双重功效。
 
目前存在的问题。钛合金弹簧质量的好坏决定了弹簧的使用寿命,弹簧生产过程中,材料中的杂质含量、弹簧丝材的表面质量和热处理工艺是影响钛合金弹簧综合性能的重要因素。目前,钛合金弹簧存在如下问题:1.制造弹簧的丝材的表面质量差。丝材表面的微裂纹,尤其是表面凹坑会成为裂纹源,在变化的工作应力作用下,导致弹簧因疲劳而断裂。2.材质的杂质含量及热处理制度有待改善。钛合金表面氧化或吸氢现象必须研究,并采取相应措施防止或消除。表面氧化可以采取酸洗、喷砂或者真空热处理方法,吸氢会导致使用过程中产生氢致延时断裂的危险后果,吸氢会在热加工或酸洗中产生,可进行真空去氢退火消除。
 
钛弹簧只有钢弹簧不到一半的重量,在家用车中,通常使用4个钛弹簧,就可减轻10千克左右的重量。近年来很多赛车、高档小汽车、卡车的生产商都使用钛制排气系统和悬挂钛弹簧可两种设计来减轻车本身重量,从而达到节能,提速的效果。随着未来燃料的日益短缺,钛材将最终在汽车零件生产中占据重要的地位。一根钛弹簧比相应的钢弹簧轻3.06 kg,对汽车中的四根支撑弹簧来说,可减轻重量12 kg左右。用钛弹簧代替钢弹簧可以轻而易举地解决长期以来一直困扰着设计者们的钢制弹簧太长、直径太大的问题,而且,因为钛合金具有优异的抗腐蚀性能,所以,可以取消涂层,从而进一步降低重量。目前,一些跑车中已经使用了钛弹簧。例如,www.hvw00.com生产的弹簧已在Ford Simon & Simon赛车中使用两年以上,减轻重量36 kg左右。
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