CHƯƠNG 12: LÒ XO, THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LÒ XO

Chia sẻ: Luuvan Qui | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:14

0
751
lượt xem
206
download

CHƯƠNG 12: LÒ XO, THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LÒ XO

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lò xo vận hành tốt là một điều kiện đầu tiên quan trọng nhất của một khuôn dập hoạt động tốt. Sau hết, lợi ích nào của việc thiết kế nếu một phần không thể tháo khuôn dập bởi vì lò xo không đủ năng lượng phía sau đệm áp lực? Hoặc- các loại chi tiết nào sẽ xuất hiện từ một khuôn dập nơi máy ép lò xo không đặt tải phù hợp?

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 12: LÒ XO, THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LÒ XO

  1. LƯU VĂN QUÍ TRANG 527-536. BOOK: “Handbook of Die Design 2nd Edition” CHƯƠNG 12: LÒ XO, THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LÒ XO 12.1 Lò xo và thuộc tính của chúng: Lò xo vận hành tốt là một điều kiện đầu tiên quan trọng nhất của một khuôn dập hoạt động tốt. Sau hết, lợi ích nào của việc thiết kế nếu một phần không thể tháo khuôn dập bởi vì lò xo không đủ năng lượng phía sau đệm áp lực? Hoặc- các loại chi tiết nào sẽ xuất hiện từ một khuôn dập nơi máy ép lò xo không đặt tải phù hợp? Nếu áp suất dư là cơ sở tuyệt đối của một khuôn dập hoạt động tốt, thì lò xo là bộ phận quan tọng nhất của mỗi khuôn dập. 12.1.1 Nguyên liệu làm lò xo: Lò xo là chi tiết được thiết kế để chịu được độ lớn của độ uốn võng và phục hồi lại hình dạng ban đầu và kích thước nguyên bản khi buông tay ra. Để có khả năng tải theo chu kì như vậy, lò xo phải có giới hạn đàn hồi rất cao. Thường nguyên liệu không có gì đặc biệt để làm lò xo ứng dụng được dùng cho mục đích bởi vì giới hạn đàn hồi của nó không vượt quá yêu cầu trên. Thép cacbon trung bình và cacbon cao được xem là nguyên liệu làm lò xo tốt. Trường hợp hợp kim đồng là cần thiết, đồng Be và đồng P được sử dụng. Chất lượng bề mặt của nguyên liệu lò xo có ảnh hưởng lớn đến chức năng của một lò xo, cụ thể là, độ bền và độ mỏi của nó. Nếu có thể, bề mặt hoàn thành ở mức độ cao, tốt nhất là đánh bóng. Điều này đặc biệt quan trọng với lò xo xoắn kính, nơi ma sát giữa các vòng xoắn có thể tạo ra các khuyết tật nhỏ trên bề mặt của chúng, mà sau đó sẽ là nguyên nhân lò xo bị nứt. Dây đàn, lo xò làm từ nguyên liệu chất lượng cao, được đánh bóng, và bề mặt của nó hầu như không có khuyết điểm. Tất nhiên, nguyên liệu có chất lượng cao hơn, nó sẽ có giá đắt hơn. Nhà thiết kế nên cố gắng tìm sự kết hợp tốt nhất của giá cả so với chất lượng cho mỗi công việc cụ thể. Một mô tả ngắn gọn về nguyên vật liệu của lò xo cơ bản được đưa vào trong bảng 12-1, cung cấp một so sánh sơ bộ của các đặc tính, tính hữu dụng, và một số khía cạnh đặc biệt.Các đặc tính bổ sung của lò xo thép hợp kim cứng được trình bày sau trong bảng 12-8. 12.1.1.1 Dây thép lò xo cacbon cao: Trang 1
  2. Nhóm nguyên liệu làm lò xo này có chi phí thấp nhất, có thể coi như nó được sử dụng rộng rãi. Nó không chịu tác động tải hoặc va chạm tốt. Ngoài ra nó không nên được sử dụng trong nhiệt độ khắc nghiệt, cao hoặc thấp. Đại diện chính của nhóm này đã được liệt kê, với phần trăm cacbon (C) cho phép. Dây đàn, ASTM A228 ( 0.80 đến 0.95%C ). Tốt cho độ nén cao nguyên nhân gây ra bởi sự lặp đi lặp lại tuần hoàn. Một vật liệu đàn hồi cao, có sẵn như (cadimi hoặc thiếc). Trang 2
  3. Bảng 12.1 Các tính chất tiêu biểu của vật liệu lò xo Môdun Môdun độ Mật Độ Kích cỡ thông thường có Chất Nhiệ Young Cứng Độ dẫn sẵn lượng t độ điện Tên chung %IC Min Max bề tối AS mặt đa MPa 1b/in2 MPa 1b/in2 g/cm3 1b/in2 mm (in) mm (in) tiêu o C o F 103 106 103 106 biểu Sợi thép cacbon Dây đàn 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.1 (0.004) 6.35 (0.25) 1 120 250 Kéo nguội 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.13 (0.005) 16 (0.4625) 3 150 250 Tôi trong 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.5 (0.02) 16 (0.625) 3 150 300 dầu Lò xo 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 1.3 (0.05) 6.35 (0.25) 1 150 300 xupap Sợi thép hợp kim Crom 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.5 (0.02) 11 (0.435) 1.2 220 425 vanadi Crom silic 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 5 0.5 (0.02) 9.5 (0.375) 1.2 245 475 Sợi thép không gỉ As loại 193 (28) 69 (10) 7.92 (0.284) 2 0.13 (0.005) 9.5 (0.375) 2 260 500 302 Sự biến 203 (29.5) 75.8 (11) 7.81 (0.282) 2 0.08 (0.002) 12.5 (0.5) 2 315 600 cứng phân tán 17-7 Trang 3
  4. PH NiCr A286 200 (29) 71.7 (10.4) 8.03 (0.29) 2 0.4 (0.016) 5 (0.2) 2 510 950 Sợi hợp kim đồng cơ sở: Photpho 103 (15) 43.4 (6.3) 8.86 (0.32) 15 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 95 200 brom(A) Silic 103 (15) 38.6 (5.6) 8.53 (0.308) 7 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 95 200 brom(A) Silic 117 (17) 44.1 (6.4) 8.75 0.316) 12 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 95 200 brom(B) Đồng bery 128 (18.5) 48.3 (7) 8.26 (0.298) 21 0.08 (0.003) 12.5 (0.5) 2 205 400 Lò xo 110 (16) 42 (6) 8.53 (0.308) 17 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 95 200 đồng,CA 260 Hợp kim Ni cơ bản Hợp kim 214 (31) 75.8 (11) 8.43 (0.304) 1.5 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 320 700 inconel 600 Hợp kim 214 (31) 79.3 (11.5) 8.25 (0.298) 1 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 595 1100 inconel X750 Ni-C 186 (27) 62.9 (9.7) 8.14 (0.294) 1.6 0.1 (0.004) 12.5 (0.5) 2 95 200 Hợp kim 179 (26) 66.2 (9.6) 8.83 (0.319) 3.6 0.05 (0.002) 9.5 (0.375) 2 230 450 monel 400 Hợp kim 179 (26) 66.2 (9.6) 8.46 (0.306) 3 0.05 (0.002) 9.5 (0.375) 2 260 500 monel X500 Dải thép Trang 4
  5. cacbon AISI 1050 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.25 (0.01) 3 (0.125) 2 95 200 AISI1065 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.08 (0.003) 3 (0.125) 2 95 200 AISI 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.08 (0.003) 3 (0.125) 2 120 250 1074,1075 AISI1095 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.08 (0.003) 3 (0.125) 2 120 250 Bartex 207 (30) 79.3 (11.5) 7.86 (0.284) 7 0.1 (0.004) 1 (0.04) 1 95 200 Dãy thép không gỉ As loại 193 (28) 69 (10) (7.92) (0.286) 2 0.08 (0.003) 1.5 (0.063) 2 315 600 301,302 Sự biến 203 (29.5) 75.8 (11) (7.81 (0.282) 2 0.08 (0.003) 3 (0.125) 2 370 700 cứng phân tán 17-7 PH Dãy hợp kim đồng cơ sở Photpho 103 (15) 43 (6.3) 8.86 (0.32) 15 0.08 (0.003) 5 (0.188) 2 95 200 brom Đồng 128 (18.5) 48 (7) 8.26 (0.298) 21 0.08 (0.003) 9.5 (0.375) 2 205 400 beryli Trang 5
  6. Môdun đàn hồi, mật độ, và độ dẫn điện có thể thay đổi với gia công nguội, nhiệt luyện, và ứng suất làm việc. Những thay đổi này nhỏ nhưng cần được xem xét nếu một hoặc nhiều tính chất của chúng thay đổi. Đường kính cho dây, độ dài cho dải. Loại bề mặt chất lượng điển hình. ( Đối với hầu hết nguyên vật liệu, quy trình đặc biệt có thể được quy định cụ thể để cải tiến giá trị điển hình) 1. Độ sâu tối đa của khuyết tật: 0-0.5% của d hoặc t. 2. Độ sâu tối đa của khuyết tật: 1.0% của d hoặc t. 3. Độ sâu của khuyết tật: nhỏ hơn 3.5% của d hoặc t. Nhiệt độ tối đa của sự làm việc thì được hướng dẫn và có thể khác nhau do ứng suất làm việc và sự phục hồi cho phép. Sự ram trong dầu độ MB, ASTM A29 (0.6-0.7%C). Một mục đích chung của thép lò xo, thường xuyên được sử dụng ở dạng cuộn. Nó không thích hợp với va chạm hoặc tác động của tải. Có thể được hình thành trong trạng thái ủ và làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Các lớp vảy xỉ, phải được loại bỏ nếu vật liệu được mạ. Độ kéo nguội MB, ASTM A227 (0.6-0.7%C). Được sử dụng nơi chi phí quan trọng. Không được sử dụng nơi làm việc lâu dài và độ chính xác của tải và độ uốn là quang trọng. Có thể sẵn sàng được mạ. Sự ram trong dầu độ HB, SAE 1080 (0.75-0.85%C). Ngoại trừ hàm lượng C cao và độ bền kéo cao, thép lò xo hầu như tương tự như loại MB mô tả trước. Nó được sử dụng cho công việc chính xác hơn, nơi làm việc lâu dài, độ bền mỏi cao, đặc tính giới hạn mỏi cao là cần thiết. Nếu các khía cạnh như vậy không đòi hỏi, hợp kim thép lò xo nên được dùng thay thế. 12-1-1-2. Dải thép lò xo Cacbon cao: Hai loại chính của thép lò xo trong nhóm này thì được sử dụng với tuyệt đại đa số của thép lò xo dẹt. Tuy nhiên, cả hai đều nhạy với việc làm giòn bằng hydro ngay cả khi mạ và sau đó là nung. Cán nguội, ram xanh thép lò xo, SAE 1074, khoảng từ 1064 đến 1070 (0.6- 0.8%C). Thép này có thể thu được trong tôi luyện hoặc ram nó. Độ cứng của nó nên trong khoản 42-46HRC. Cán nguội, ram xanh thép lò xo, SAE 1095 (0.9-1.5%C). Nó không nên cho mục đích tôi luyện, khi loại thép này không thật sự cứng và đặc tính lò xo thu được sau khi tạo thành có thề là nhỏ. Độ cứng của nó khoảng 47-51HRC. 12-1-1-3. Thép lò xo hợp kim: Trang 6
  7. Một thép lò xo tốt cho độ nén cao, với tác động tải và chịu va chạm phức tạp. Thép Cr-V, ASTM A231 có ứng suất cao hơn thép cacbon cao. Nó còn có độ bền mỏi tốt và sức chịu mỏi. Thép Cr-V, ASTM A401. Vật liệu này có thể được trang bị ứng suất kéo cao thông qua xử lý nhiệt. Áp dụng nơi làm việc lâu dài thì đòi hỏi kết hợp với chịu tải va đập. 12-1-1-4. Thép lò xo không gỉ: Một vật liệu chóng ăn mòn. Ngoại trừ loại 18-8, không loại nào trong số loại thép này nên được dùng ở thấp hơn nhiệt độ không. Nhiệt độ cao cho phép lên đến 550oF. Thép lò xo không gỉ 302, ASTM A313 (18%Cr, 8%Ni). Vật liệu này có thuộc tính khá đồng đều và độ bền kéo cao nhất của nhóm. Nó có thể thu được khi kéo nguội, vì nó không thể được tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt. Từ tính yếu là do gia công nguội, khi đưa vào ram thì nó không có từ tính. Thép lò xo không gỉ 304, ASTM A313 (18%Cr, 8%Ni). Vì hàm lượng C hơi thấp, nên vật liệu này dễ kéo hơn. Độ bền kéo của nó có phần hạ thấp hơn của kiểu 302, mặc dù đặc tính khác của chúng trùng nhau. Thép lò xo không gỉ 316, ASTM A313(18%Cr, 12%Ni, 2%Mo). Ít ăn mòn hơn loại không gỉ 302, với độ bền kéo khoảng thấp hơn 12%. Mặc khác hoàn toàn tương tự như kiểu 302. Thép lò xo không gỉ 17-7 PH, ASTM A313(17%Cr, 7%Ni, với chút ít lượng nhôm và titan). Độ bền kéo của vật liệu này thì hầu như cao như của dây đàn.Điều này đạt được qua tạo hình trong điều kiện khó khăn trung bình và biến cứng tiết ra ở nhiệt độ thấp. Thép lò xo không gỉ 414, SAE 51414(12%Cr, 2%Ni). Độ bền kéo của nó xấp xỉ như của loại 316(ở trên), và nó có thể được tôi cứng thông qua xử lý nhiệt. Trong một điều kiện được đánh bóng cao vật liệu chống ăn mòn khá tốt. Thép lò xo không gỉ 420, SAE 51420 (13%Cr). Có thể thu được trong trạng thái ram, tôi cứng và nhiệt luyện. Mức độ trong xử lý nhiệt. Đặc tính chống ăn mòn của nó xuất hiện chỉ sau khi tôi cứng. Bề mặt sau khi hoàn thành sạch bóng tăng cường tính chống ăn mòn của nó. Thép lò xo không gỉ 431, SAE 51431 (16%Cr, 2%Ni). Vật liệu này có đặc tính cao, gần như ngang hàng với dây đàn. Đặc tính như vậy đạt được qua kết quả của xử lý nhiệt, sau đó là gia công nguội. 12-1-1-5. Lò xo hợp kim gốc đồng. Nhóm vật liệu làm lò xo này thì đắc hơn thép hợp kim hoặc vật liệu cacbon cao. Tuy nhiên, chúng rất hữu ít cho tính chống ăn mòn tốt và tính dẫn điện tuyệt vời của chúng. Một lợi thế khác là tính hữu dụng của nó đưa vào để hạ thấp hơn nhiệt độ không. Trang 7
  8. Lò xo đồng, ASTM B134 (70%Cu, 30%Zn) không thể tôi cứng bằng xử lý nhiệt và nói chung chất lượng lò xo kém hoàn toàn. Mặc dù nó không chịu được nhiệt độ cao hơn 150oF, nó làm việc tốt ở nhiệt độ dưới 0oC. Nó là vật liệu làm lò xo gốc đồng ít đắc tiền nhất, với độ dẫn điện cao nhất, quan trọng bởi độ bền kéo của nó thấp. Đồng photpho (đồng đỏ pha thiếc) ASTM B159 (95%Cu, 5%Sn). Đây là vật liệu lò xo gốc đồng phổ biến nhất. Tính phổ biến của nó là do sự kết hợp thuận lợi của độ dẫn điện, độ bền chống ăn mòn, độ bền kéo tốt, độ cứng, và chi phí thấp. Đồng bery, ASTM B197 (98% Cu, 2%Be) là vật liệu đắc nhất của nhóm này. Nó thì tốt hơn trong điều kiện nó được ủ và sau đó tiết ra sự biến cứng. Vật liệu tôi cứng lần lượt giòn và không thể bổ sung thêm. Vật liệu có độ cứng cao và độ bền kéo. Nó được sử dụng nơi dẫn điện quan trọng. 12-1-1-6 Lò xo hợp kim gốc Ni. Các hợp kim này làm ở cả hai cực nhiệt độ, vô cùng nóng và vô cùng lạnh, trong khi không bị ăn mòn. Do điện trở lớn của chúng tới độ dẫn điện của vật liệu nên không sử dụng với dòng điện hiện hành. Phạm vi ứng dụng của chúng nằm cùng với các dụng cụ đo chính xác như con quay hồi chuyển. Monel (67%Ni, 30%Cu) không thể tôi cứng bằng xử lý nhiệt. Độ bền kéo và độ cứng của nó cao nhận được thông qua gia công nguội và cán nguội. Nó hầu như không từ tính và chịu được áp lực so với đồng bery có thể xử lý. Nó là vật liệu đắt tiền nhất của nhóm này. K-Monel (66%Ni, 29%Cu, 6%Al). Vật liệu không từ tính, và lượng nhôm nhỏ làm nó biến cứng phân tán theo yêu cầu. Mặc khác nó thì tương tự như monel mô tả trước. Nó có thể ở dạng mềm và cứng sau đó bằng cách áp dụng xử lý nhiệt già hóa cứng. Inconel (78% Ni, 16%Cr, 7%Fe) có độ bền kéo và độ cứng rắn K-monel, cả hai thuộc tính của chúng có được do gia công nguội và cán nguội, khi nó không thể biến cứng bằng xử lý nhiệt. Nó có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 700oF. Nó là một hợp kim rất phổ biến vì tính chống ăn mòn của nó, mặc dù chi phí của nó cao hơn nhóm thép không gỉ, nhưng không quá tốn kém như đồng bery. Inconel-X (70%Ni, 16%Cr, 7%Fe, với một lượng nhỏ titan, cb, nhôm). Vật liệu này không từ tính nên bị biến cứng tiết ra ở nhiệt độ cao. Nó thì hoạt động ở nhiệt độ lên tới 850oF. Hợp kim Duranikel (98%Ni) có nhiệt độ hơi thấp hơn Inconel. Nó thì không từ tính, chống ăn mòn, và có độ bền kéo cao. Nó có thể biến cứng tiết ra. 12-1-2 Nhiệt luyện lò xo: Nhiệt luyện lò xo được hoàn thành qua hai giai đoạn. Đầu tiên, kế tiếp phương pháp tạo hình, nhiệt độ nhiệt luyện thấp khoảng 350-950oF (175-510oC) được đặt vào. Như vậy việc xử lý đã làm cho vật liệu được ổn định kích thước, trong khi loại bỏ ứng suất dư phát triển trong suốt công đoạn hình thành. Ứng suất Trang 8
  9. dư chia làm hai nhóm: một số chúng thì có ích cho nhiệm vụ của chi tiết; một số khác thì có hại cho nó. Nhiệt luyện lần hai được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn, khoảng giữa 1480 và 1650oF (760 và 900oC). Xử lý nhiệt này làm tăng bền cho vật liệu, mà vẫn phải ram sau khi tạo hình. Nhiệt độ nhiệt luyện điển hình cho vật liệu đặc biệt thì được trình bày trong bảng 12-2. Thông thường, tối thiểu khoảng 20-30 phút sẽ lộ ra nhiệt độ xét thấy phù hợp này. Bảng 12-2 Nhiệt luyện điển hình cho lò xo sau khi tạo hình. Vật liệu Nhiệt luyện o o C F Tôi chì và kéo nguội thép dây 190-230 375-450 Thép dây đã ram Cacbon 260-400 500-750 Hợp kim 315-425 600-800 Thép dây không gỉ As 230-510 450-950 Biến cứng phân tán dây thép không gỉ (17-7PH) Trạng thái C 480/1 h 900/1 h Trạng thái từ A đến TH 1050 760/1 h, nguội ở 15oC, 1400/1 h, nguội ở 60oF, kế kế tiếp 565/1 h tiếp 1050/1 h Monel: Hợp kim 400 300-315 575-600 Hợp kim K500, ram lò xo 525/4h 980/4h Inconel: Hợp kim 400 400-510 750-950 Hợp kim X-750: Không ram 730/16h 1350/16h Ram lò xo 650/4h 1200/4h Đồng cơ bản, gia công nguội 175-205 350-400 (đồng, đồng photpho,…) Đồng bery Quá nhiệt 250 400 Tôi , là phẳng hoặc ram 315/2-3h 600/2-3h Tôi thép: Cacbon (AISI 1050 đến 1095) 800-830* 1475-1525* Hợp kim (AISI 5160H 6150, 830-885* 1525-1625* 9254) * Thời gian phụ thuộc vào thiết bị nhiệt và kích thước chi tiết. Chi tiết được ôstenit, sau đó được tôi và ram đến độ cứng mong muốn. Chi tiết thép cacbon cao đã tôi, khi mạ điện, thì dễ bị rạng nứt. Đây là nguyên nhân gây ra bởi hoạt động của nguyên tử hydro, trong đó trộn lẫn với mạng kim loại Trang 9
  10. của vật liệu và ảnh hưởng đến cấu trúc của nó. Trường hợp như vậy được gọi là làm giòn bằng hydro. Để ngăn chặn làm giòn bằng hydro trong mạ lò xo, nhiệt luyện ở nhiệt độ thấp được sử dụng trước khi mạ,với công đoạn sấy thêm sau khi tạo hình. Đồng bery được gia cố sau khi tạo hình bằng cách áp dụng phương pháp già hóa cứng; với vật liệu khác, tôi đôi khi được sử dụng. 12-1-3 Tính chống ăn mòn Lớp phủ (Zn, Cadium, và hợp kim của chúng) thường được sử dụng để ngăn ngừa ăn mòn hư hại tới lò xo. Lớp phủ này không chỉ làm phong tỏa giữa vật liệu và môi trường bên ngoài. Chúng còn bảo vệ bộ phận bên trong, thường chỉ khi bị trầy xước hoặc tại chổ hư hại khác. Thuật mạ bằng điện phân là phương pháp khác của sự bảo vệ sử dụng với ứng dụng của lớp phủ kim loại. Loại này hoàn thiện bề mặt, tuy nhiên, nguyên nhân làm giòn do hyđro xuất hiện, và nên bảo quản để giảm thiểu tính nhạy cảm của chi tiết. Như là một biện pháp bảo vệ, ở đó điểm ứng suất không nên đưa vào chi tiết như là góc sắc, chổ uốn nhọn, hoặc sắc – góc cắt. Độ cứng nên ở mức độ cho phép tối thiểu, và ứng suất dư trong vật liệu nên được giảm bớt bằng cách ứng dụng nhiệt độ cao nhất có thể để xử lý nhiệt. Sau khi mạ, chi tiết nên được sấy ở nhiệt độ thấp khoảng 2-3 giờ. Kĩ thuật mạ đáp ứng đầy đủ sự bảo vệ chống ăn mòn và cũng như làm giòn bằng hydro. Như vậy xử lý bề mặt nên được sử dụng cho những chi tiết chịu ứng suất cao sau công đoạn tạo hình. Hạn chế của nó nằm ở khó khăn với mạ kín hoặc diện tích không đạt được - tất cả bề mặt chi tiết phải được phơi bày và sạch sẽ. 12-1-4 Độ bền mỏi và độ tin cậy: Độ mỏi của lò xo là một quá trình phát triển chậm và âm thầm trên ba giai đoạn: (1) vết nứt cảm ứng, (2) vết nứt tăng, (3) hư hỏng của vật liệu. Rõ ràng mỏi là một quá trình không thể đảo ngược, có hại cho hoạt động của chi tiết. Sự phát triển của nó là nguyên nhân sự xuất hiện ứng suất tuần hoàn , kèm theo biến dạng dẻo, thông thường trong lò xo. Nó cũng có thể là nguyên nhân gây ra bởi quá trình làm nguội nhanh trong suốt quá trình sản xuất lò xo. Ứng suất dư, được tìm trong vật liệu lò xo sau khi uốn, có thể làm tăng hoặc giảm độ bền mỏi của nó. Sự thay đổi này trong ảnh hưởng của chúng là do thực tế ở đó thực sự có hai loại ứng suất bên trong vật liệu. Ứng suất mà cân bằng với những hoạt động đi kèm của lò xo thì có lợi cho độ bền của chi tiết. Ví dụ, trong một cuộn lò xo nén, nơi ứng suất còn dư gặp phải ở lõi của nó, một số ứng suất dư của kiểu biến dạng nén lý tưởng nên được gần bề mặt của nó. Điều kiện như thế này có thể tạo ra môi trường trong vật liệu của lò xo, cho phép tăng tải và nâng cao độ bền mỏi của lò xo. Trang 10
  11. Tuy nhiên, nếu ứng suất dư ở hướng khác (đối diện), đóng góp của chúng đến khả năng mang tải và sức chịu mỏi của lò xo sẽ tiêu tán. Ứng suất dư tốt thường đưa vào vật liệu lò xo bởi người sản xuất lò xo. Sau khi ứng suất dư đầu tiên được khử qua xử lý nhiệt, một chút biến dạng dẻo có chủ định cho chi tiết, theo hướng biến dạng đàn hồi của lò xo riêng đưa vào phục vụ sau đó. Thật không may, tạo ứng suất trước không thể tạo hình với tất cả các lò xo, như khi tăng tiếp theo trong chi phí sản xuất của nó có thể không phải luôn luôn là hợp lý. Thép lò xo được mạ xuất hiện từ công đoạn mạ tự do từ ứng suất dư, mà không thể đưa vào sau đó. Để loại bỏ những ứng suất dư khác nhau nằm gần bề mặt, gia công kim loại bằng phun bi được dùng. Quá trình này, tuy nhiên làm giảm khả năng chịu tải của lò xo, vì nó làm giảm điểm tới hạn của vật liệu. Độ tin cậy là giá trị phụ thuộc vào độ mỏi, khi giảm độ tin cậy của lò xo thì luôn luôn là nguyên nhân bởi khuyết tật được sinh ra bởi độ mỏi. Độ tin cậy của sự hoạt động của lò xo ở nhiệt độ cao hơn thì ảnh hưởng không tốt bởi được gọi là sự giảm ứng suất. Nó làm giảm khả năng mang tải và khả năng lệch của một lò xo nén hoặc chu kỳ dưới tải nhiệt độ cao hơn cũng ảnh hưởng đến độ bền kéo, độ mỏi, và modul của vật liệu. Ứng suất và nhiệt độ hoạt động cao trong một thời gian sẽ sinh ra sự giảm ứng suất trong lò xo. Trong sự đối lặp như vậy một ảnh hưởng là loại hợp kim: nhiều vật liệu hợp kim được tìm thấy ít nhạy với hư hỏng nguyên nhân bởi tăng nhiệt độ. Trong những ứng dụng tĩnh học, khả năng mang tải của một lò xo có thể bị làm suy yếu bởi điểm tới hạn của nó và độ bền ứng suất giảm. Để tăng khả năng tải trọng tĩnh, chiều dài lò xo nên cần được chọn dài hơn và nén chắc vào khối. Quá trình này được gọi là điều chỉnh sự dịch chuyển hoặc lắp đặc sơ bộ của lò xo, và nó có thể tăng khả năng tải tĩnh từ 45-65%. Bằng cách định vị trước lò xo, thuận tiện cho ứng suất dư đưa vào vật liệu. Kiểu của chúng và phương hướng tương ứng với sự biến dạng(đàn hồi) tự nhiên của lò xo, có thể quy cho chức năng của nó. 12-2 Lò xo trong thiết kế khuôn dập:Những kiểu lò xo thường sử dụng nhất trong khuôn dập và thiết kế đồ gá là các loại cuộn lò xo nén. Không đáng kể, độ giãn lò xo cuộn và lò xo dẹt thì được dùng. Những lò xo nén thì uốn khúc như một đường xoắn ốc mở(hình 12-1) với một bước mở để chống lại lực nén tác dụng ngược lại nó. Nó chung những hình dạng của những lò xo này thường đa số là thẳng và hình ống. Nhưng những thay đổi trong hình dáng và uốn khúc, như theo dạng hình thùng, dạng hình nón, dạng đồng hồ cát, và những thay đổi bước của những lò xo có thể bắt gặp(hình 12-4). Trang 11
  12. Hình 12-1 Lò xo nén và những tính chất của nó Hình 12-2 Những lò xo nén hình xoắn ốc, tròn và hình chữ nhật. Hình 12-3 Lò xo giãn hình xoắn ốc Trang 12
  13. Hình 12-4 Những mẫu lò xo dẹt 12-3 Những lò xo nén hình xoắn ốc Chúng thì được sử dụng nhiều vào khuôn dập và thiết kế dụng cụ, được dùng hỗ trợ lò xo nệm, lò xo thiết bị dỡ khuôn, và thiết bị chịu tải bằng lò xo khác. 12-3-1 Thuận ngữ chuyên ngành liên quan đến lò xo Một thuật ngữ học nhất định đã được phát triển trong những năm qua, mô tả những thuộc tính khác của lò xo, mà được sử dụng khắp nơi trong ngành công nghiệp. Những thuật ngữ như đường kính lò xo, đường kính trung bình, bước, thẳng, và song song, ngoài ra, được giải thích thêm trong văn bản. Đường kính lò xo có thể là hoặc đường kính ngoài(OD) hoặc đường kính trong(ID) hoặc đường kính danh nghĩa của lò xo. Kích thước danh nghĩa thì bằng giá trị của OD cộng ID chia 2. Nó được sử dụng để tính toán ứng suất và độ võng. Ở đâu OD đã được chỉ rõ, số được cho liên quan tới môi trường làm việc của lò xo, trong trường hợp này chỗ hốc nơi đó lò xo tiếp tục được dùng. Với đặc tính của ID, kích cỡ của ống chống xoắn, sẽ phù hợp với mặt trong cuộn dây thì quan trọng. Khe hở tối thiểu nhất giữa lò xo và rãnh của nó hoặc giữa lò xo và chốt đỡ ( cho mỗi đường kính) là 0.1D nơi Drãnh nhỏ hơn 0.512in (13mm) 0.05D nơi Drãnh lớn hơn 0.512 in (13mm) Điều này cho phép tăng kích thước đường kính mà xảy ra với sự đặt tải trọng vào lò xo. Sự gia tăng này, xem như sự xoắn mép của lò xo, thường khá nhỏ, tuy thế nó phải được tính đến nếu chức năng của lò xo không được làm suy yếu. Để tính toán sự tăng kích thước, công thức sau được cung cấp: Số liệu được trình bày trong bảng 12-5 Trang 13
  14. 12-3-1-1 Độ uốn của những lò xo nén. Lò xo dài có thể uốn dọc trừ khi chúng đều được hỗ trợ bởi một cái chốt đi qua tâm của chúng. Độ uốn có thể xảy ra nơi chiều dài của một lò xo không có giá đỡ bằng bất kỳ cái chốt nào vượt qua giá trị bốn lần đường kính của nó. Trang 14

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản