為什么彈簧有很好的彈性

　　說到彈簧，相信大家都有見過，彈簧是一種彈性非常高的東西，我們一般都會在沙發(fā)中看到彈簧，那么為什么彈簧有很好的彈性呢?其實，這和彈簧的結(jié)構(gòu)有著一定的關(guān)系，那么大家知道為什么有著這么好的彈性呢?一起來看一看吧。

　　所有的固體都有一定的微觀結(jié)構(gòu)(如晶格)。如果施加外力，晶格上的原子就會離開原來的位置，我們說發(fā)生了“形變”。假如外力撤消后，原子由于受到內(nèi)部作用力的影響，又回到原先的平衡位置，這時物體就能恢復(fù)原狀，這樣的形變叫作“彈性形變”;

　　假如外力撤去后，原子所受的內(nèi)部作用力不足以使其回到原來的位置，物體不能恢復(fù)原狀，這樣的形變叫作“塑性形變”。彈性形變發(fā)生在一定限度之內(nèi)，如果外力過大，使得物體的形變超出了彈性范圍，這時物體就不能夠恢復(fù)原狀了。

　　不同的物質(zhì)有著不同的彈性和塑性，取決于它們分別由哪些原子組成以及各自有怎樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。彈簧之所以能夠伸縮，是因為制造彈簧所用的彈簧鋼具有很強的彈性，而且彈簧一般被制成螺旋狀，這種特殊結(jié)構(gòu)也能將各個部分的彈性積累起來，從而使彈性大大增強。

　　拓展閱讀:彈簧材料如何選擇

　　在確定材料截面形狀和尺寸時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的系列尺寸，盡量避免選用非標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格的材料。

　　中、小型彈簧，特別是螺旋拉伸彈簧，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先用經(jīng)過強化處理的鋼絲，鉛浴等溫冷拔鋼絲和油淬火回火鋼絲，具有較高的強度和良好表面質(zhì)量，疲勞性能高于普通淬火回火鋼絲，加工簡單，工藝性好，質(zhì)量穩(wěn)定。

　　碳素彈簧鋼絲和琴鋼絲冷拔后產(chǎn)生較大的剩余應(yīng)力，加工彈簧后，存在較大的剩余應(yīng)力，回火后尺寸變化較大，難以控制尺寸精度。油淬火回火鋼絲是在鋼絲是在鋼絲拉拔到規(guī)定尺寸后進(jìn)行調(diào)制強化處理，基本上沒有剩余應(yīng)力存在，成型彈簧后經(jīng)低溫回火，尺寸變化很小，耐熱穩(wěn)定性好于冷拔強化鋼絲。大中型彈簧，對于載荷精度和應(yīng)力較高的應(yīng)選用冷拔材或冷拔后磨光鋼材。對于載荷精度和應(yīng)力較低的彈簧，可選用熱軋鋼材。

　　鋼板彈簧一般選用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB等牌號的扁鋼。

　　螺旋彈簧的材料截面，應(yīng)優(yōu)先選用圓形截面。正方形和矩形截面材料，承受能力較強，抗沖擊性能好，又可使彈簧小型化，但材料來源少。且價格較高，除特殊需要外，一般盡量不選用這種材料。近年來，研制用圓鋼絲軋扁代替梯形鋼絲，取得了很好的效果。

　　在高溫下工作的彈簧材料，要求強度有較好的熱穩(wěn)定性、抗松弛或蠕變能力、抗氧化能力、耐一定介質(zhì)腐蝕能力。

　　彈簧的工作溫度升高，彈簧材料的彈性模量下降，導(dǎo)致剛度下降，承載能力變小。因此，在高溫下工作的彈簧必須了解彈性模量的變化率（值），計算彈簧承載能力下降對使用性能的`影響。按照GB1239規(guī)定，普通螺旋彈簧工作溫度超過60℃時，應(yīng)對切變模量進(jìn)行修正，其公式為：Gt=KtG式中G——常溫下的彈性模量；Gt——工作溫度t下的切變模量；Kt——溫度修正系數(shù)按表2—98選取。

　　在低溫下使用的彈簧材料，應(yīng)具有良好的低溫韌性。碳素彈簧鋼絲、琴鋼絲和1Cr18Ni9等奧氏體不銹鋼彈簧鋼絲、銅合金、鎳合金有較好的低溫韌性和強度。

　　在低溫下，材料的脆性對表面缺陷十分敏感，因此，對材料表面質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格要求。

　　在低溫下，環(huán)境介質(zhì)對材料腐蝕程度比在溫室下小得多，而鍍鎘和鍍鋅易引起冷脆。

　　在低溫下，材料的彈性模量和膨脹系數(shù)變化不大，在設(shè)計中可以不考慮。

　　彈簧鋼制作的彈簧，硬度（即強度）的選用應(yīng)依據(jù)彈簧承載性質(zhì)和應(yīng)力大小而定。但是，硬度高低與平面應(yīng)變斷裂韌性關(guān)系極大。

　　從曲線關(guān)系可以看出，隨著硬度增加，平面應(yīng)變斷裂韌性（KIC）值顯著下降。這就是說在確定彈簧的硬度硬度值時，應(yīng)本著在滿足彈簧特性要求的前提下，彈簧的硬度值偏低一些好。

　　彈簧選材時，要注意鋼材的淬透性。彈簧材料截面是否淬透以及淬透的程度，對彈簧質(zhì)量關(guān)系極大。

　　以彈簧本身作導(dǎo)體的電器彈簧或在濕度變化不定的條件下，如水（包括海水）、水蒸氣環(huán)境中工作的彈簧，一般選用銅和金材料。

　　在酸類接觸極其他腐蝕介質(zhì)下工作的彈簧，一般選用不銹耐酸鋼或鎳合金等耐蝕材料。在一般環(huán)境介質(zhì)條件下使用的彈簧，選用普通彈簧鋼，制成彈簧后在其表面進(jìn)行防銹涂覆或電鍍（鍍鋅、鍍鎘、鍍銅）的方法防蝕。

　　在衡器和儀表中使用的彈簧，為了滿足其精度不受溫度變化的影響，一般選用彈性模量和膨脹系數(shù)變化極小的恒彈性合金。

　　在要求質(zhì)輕、絕緣、防碰、防銹蝕等特殊用途的彈簧，可選用增強塑料。目前，較為適用的塑料彈簧，是用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂為基體，用玻璃纖維增強的熱固增強塑料GFRP。也可選用防振橡膠制造各種類型的橡膠彈簧。

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