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，圖形上出現一條水平發展的波浪線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。材料繼續變形時，必須增加外力，這種現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，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），出現了所謂的"縮頸"現象。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。