彈簧材料強度 彈簧定制廠

　　強度 金屬材料常采用拉伸試驗來測試其力學性能，可以由拉伸試驗的數據反映材料的強度和塑性指標。圖2-3a所示為低碳鋼的標準拉伸試樣（GB/T 228、MOD ISO 6892）

　　圖2-4 所示為典型的拉伸工程應力-工程應變圖（S-e 圖），它描述了從開始加載到破壞為止，試樣承受載荷和變形發(fā)展的全過程。它表明了低碳鋼拉伸時的許多力學性能。

　　由拉伸應力-應變圖（S-e 圖）可以看出，拉伸過程分為四個階段，每一階段表現(xiàn)出不同的力學性能。

　　1）彈性階段∶由 S-e 圖可以看出，曲線的B 段應變值很小，如果將載荷卸去，試樣變形會全部消失，故稱作彈性變形，該階段稱為彈性階段。彈性階段分為兩部分;斜直線OA部分和微彎曲段 AB部分。斜直線OA表示應力與應變成正比變化，即材料服從胡克定律。直線的最高點A所對應的應力稱作比例極限，它是材料服從胡克定律時可能產生的最大應力值。按胡克定律計算，斜直線 OA上應力與應變的比值就是彈性模量 E，即：E=σp/ε= tanα

　　在變形很小時，工程應力S和真應力σ及工程應變e和真應變e都非常接近，故在工程中可用式進行計算∶E =σ/ε

　　切變模量G可根據彈性模量 E換算得出，即G=E/[2(1+υ)]

　　式中 υ—泊松比，鋼材的υ≈0.3。

　　當應力超過比例極限但仍小于圖上 B點的應力值時，AB 段已不再是直線，材料的應變也不再服從胡克定律，但如果此時卸載應力，變形仍能完全消失。B點對應的應力值是彈性變形階段的最大應力，該應力值稱作彈性極限。彈性極限與比例極限的意義不同，但數值非常接近，故通常不作區(qū)分。

　　2）屈服階段∶當應力超過B點，S-e曲線逐漸彎曲，到達C點后，圖形上出現(xiàn)一條水平發(fā)展的波浪線CD，說明此階段應力只有小幅度波動，而應變卻急劇增加，就好像材料失去了對變形的抵抗能力。這種現(xiàn)象稱作材料屈服。

　　屈服階段的起始點就是S-e曲線上的C 點，這一點的應力值是屈服階段的最高應力值，故C點又被稱為上屈服點。通常所說的屈服強度 R（σ。）指的是屈服階段的最低應力值，也稱作下屈服點，它代表了材料抵抗屈服的能力，是衡量材料力學性能的重要指標。如彈簧的應力達到此水平將失去剛度。

　　3）強化階段∶S-e曲線上從屈服終止點D到曲線最高點E這一階段，材料的變形隨著應力提高而增加，如果應力不提高變形就不增加。材料繼續(xù)變形時，必須增加外力，這種現(xiàn)象稱作材料的應變強化，也叫加工硬化，故稱此階段為強化階段。同時，因為縮頸尚未出現(xiàn)，也稱作均勻變形階段。這一階段的變形與彈性階段的變形不同，是不可恢復的塑性變形。

　　E點所對應的應力稱為強度極限，也就是抗拉極限 R。（σy），它是材料完全喪失承載能力的最大應力值，是彈簧材料的重要性能指標。通常所說的抗拉強度即指這一參數。

　　4）縮頸階段;在E點之前，試樣在標距L范圍內的變形是沿軸向均勻伸長，沿徑向均勻收縮。從E 點開始，試樣的變形集中在某一局部長度內，此處的橫截面面積開始減?。▓D2-3c），出現(xiàn)了所謂的"縮頸"現(xiàn)象。由于縮徑處的橫截面積不斷減小，導致雖然試樣縮頸部位受到的應力不斷增加，但繼續(xù)變形所需的拉力反而逐漸減小，按原始橫截面積計算的工程應力S值隨之下降，直至曲線延長到 F點，試樣被拉斷。經過上述階段后拉斷的試樣，斷口的一端呈杯口狀，另一端呈截錐狀，如圖2-3d所示。除了低碳鋼之外，許多材料的 S-e曲線沒有明顯的屈服階段（圖2-5a）。對于這些材料，在工程上規(guī)定以試樣產生一定的塑性變形時的應力值作為屈服強度的代表值（圖 2-5b），稱為規(guī)定塑性延伸強度 R。。例如以0.2??性變形時的應力值代表屈服強度時，記為R，0.2（σo.2）。

　　對應于彈簧材料，因為強度較高，所以多無明顯的屈服階段。