钛合金弹簧的独特性及制作工艺.docx

钛合金弹簧的独特性及耕作工艺金巨良(诸暨神力弹簧厂 )引言钛元素豹发现仅有 100多年，投入工业生产是 20世纪 50年代中期，而钛合金在 弹簧制造业申的历史更短目前，尚有一部分弹簧制造业因初及钦合金弹簧的制造， 竟把制造工艺与奥氏体型不锈钢弹簧同样论理，这报显然是一种根不理想的制作工艺， 使铁台金弹簧所具有潜在的独特性能得不到充分发挥，且钛合金弹簧豹材料十分昂贵， 十分可惜，为此，本人根据几十年来所接触到的钛合金弹簧总结了一条比较可行的生 产工艺对此能否使钛舍金弹簧的质量永平达到最佳状态，还得请同行及专家们来共 同探讨一、钛合金弹簧的独特性l、钛台金弹簧的比强度 (印强度与比重的比值 )比其它任何金属材料都高，材料 经热处理后抗拉强度在 700—1300N／ ram2,最高可过 1800 N／ ram2，而钛台金的比重却只有 钢的 60％左右，因此目前将广泛代替铝舍金、镬台金等应用在飞机制造、火箭、导弹 和宇航工业之中2、钍合金弹簧在 500--600"C 温度范围内其单位强度比所有其它结构金属都高， 且又健在低温和超低温时保持其机械性能，低温的使用温度可远一 250℃ ，是目前耐高 温、低温幅度最大的一种弹簧。

3、钛合金弹簧对耐工业腐蚀气氟及大气、海水有极突出的的耐蚀性能，抗蚀能力远远超过其他金属材料所制成的弹簧4、钛台金弹簧的疲劳强度和屈强比都比较高，对抗裂纹扩展性和抗疲劳性都比不 锈钢弹簧要好但是钛合金弹簧材料也有其美中不足之处，钛在还原酸中将会迅速侵蚀在 315． 5℃ 以上发烟硝酸中、熔融氯化物盐类、干的氯化钠中或在 34． 9℃ 含微量氯化物的甲薄、 氯化碳、氯化物的盐中都会产生应力腐蚀而导致弹簧碎裂在高温下易吸收氢、氧、 氨等气体而使弹簧变脆等缺点一 93一_{l{4a， ig}{{^●3《i． iL一谣孬 _F———丽蕊蕊矿万 _一了 _——_一二、钛合金弹簧的箭造工艺铁合金弹簧的绕制基本与常规绕制方法一样，但它具有二大工艺特性： 1、钛合金弹簧在冷绕时的回弹量比碳素铜和不锈钢都大2、钍舍弹簧热处理后的乡 }径和不螃鲷、青铜类弹簧一样都是扩大的，现默丝径为2mm的三种不同材料：分别为碳素铜 (II组 )，不锈铜 (1Crl8NigTi) ，钛合金 (TC3) ， 在同一根芯棒上绕制，其回弹量与热处理后弹簧外径变化的实际数据列于下表；单位：蛐材 料 钢丝直径 芯轴直径 ．绕制弹簧外径 热处理后弹簧外径 碳钢 (II组 ) 中 2 m11 中 16． 45 中 16． 20不锈钢 中 2 中 1l 中 16． 28 中 16． 38(ICrlSNjgTi)钍合金 (rC3) 中 2 中 11 中 16． 85 由 17． 00根据上述表内实际数据明显看出，钛合金弹簧在绕制过程中回弹量要比碳钢、不 锈钢的弹簧大些，且热处理后弹簧外径的扩涨也比不锈钢要大，这对今后在选择芯轴 与确定绕利外径尺寸都有一定的参考价值。

当弹簧绕制后可选择温度在 450--600 ． c范围内进行消除应力退火，保温 16分钟 至 1小时，一般可在空气炉中进行经常规弹簧工艺磨修后再进行淬火加时效处理强 化．淬火加时效强化只能对于 d+B两相钛合金 (如 TC3， TC4 等 )和含少量 d相的 B 相钛台金 (如 TB，， TB2)，它们的淬火温度选择由图 l示意：图中 t点为纯钛的 a=B 相交温度， ta线为 d的 溶解度线， tb线为 8的溶解度线 a+B两相钛合金 —的淬火温度应选择低于 a+13 两相区的上限温度 p50一 60℃ ，对于 B相钛台金可选择高于 Ⅱ+B 两相区 一 的上限温度 10-40℃ ，淬火的介质一般可用清水冷 掣 却或空气冷却．铁台金弹簧经淬火后再进行时效处理， 褒在低温(100--450℃)时效过程会出现臆性相，将会 影响弹簧的使用寿命，但温度超过 61}0． e时，材料婀强 度将会迅速下降，因此时效温度最好选择在450--600℃ 成分 ^(％ ) 之间，其保温时间在 4至 6小时之内 圉 1一 94一 {妻 ≤ 譬， +F懿簧。

， -l、敬含金弹簧构丝材 —般以真空鼍出校鑫供赞，必须遵行淬火加对秧处囊薅纯 -绕割后蓍与一靛碳素铜丝及臭氏体型不锯螺囊弹羹一样．只用漆豫应力热处霎，井以此俸为成最的量替热处理，煞是报不壤曩曲 ≯ 麂酶蠢雏飘鳓惭售失．2、因赣合叠材料在高薯下对氧、 I【 、 {髯 ■ 魄彝确圈霹的亲襄力，鹅处毫将囊艇含垒壹燕，整尊羹的蓉度与寿命明显下降，为防吐誊囊，煞食金尊羹的捧火或瑚 ℃ 以上的热照理氰瞄燕具有氲气的摄护气氛妒或真空妒串进行，设备的真空度逝不任于 lo一 -水曩柱．3、肆 —骑、科研譬主要部件盛摹隶藏高啪煞耷盒弹簧一定要进伺嘲匿毋睫，以保证 |愤列卿阿纛．、，．4、煞舍金弹簧由于使用寿命是粥懈彝羹曲 5--10蓿，虽一次投赉 l《 蔫．霉劳 -咿约还是可观的，日前，取代布锈锖辱翻柞豹弹簧格不断簟多，故攀鼻铡避业餐麓蔷不I爵探素和完善热处理替常 I柞工艺，以充分发撙敷宿佥弹曩的经济效盏。