Какая сталь у рессоры от камаза

Особенности ножа из рессоры

Характерной чертой рессорных марок стали, является свойство изделия принимать первоначальную форму после деформирования – скручивания или изгиба. Детали, принимающие участие в механизмах со специфическими нагрузками, обязаны иметь непростые свойства.

Сплав активно использующийся профессиональными ножеделами, позволяет получить клинок с уникальными свойствами.

Высочайшая прочность плюс пластичность и износостойкость материала, позволяет мастерам изготавливать достойные внимания клинки.

Рессорно-пружинная сталь – недорогой вариант углеродистой стали. Химсостав придаёт ей упругость и ударную вязкость. Закалка сплава придаёт твёрдость 60-62 единицы по Роквеллу.  Современные мастера берутся изготавливать изделия из стали 65Г, считая её самой подходящей.

Устройство и принцип работы автомобильной рессоры

Подвеска в вашем авто не является принципиально сложной инженерной конструкцией. Из чего состоит рессора, знает практически каждый автолюбитель. Обычно это листы из специальной стали разной длины, которые фиксируются хомутами. В легковых автомобилях рессора чаще всего крепится под мостом, а в грузовых – над ним. Концы рессор присоединяют к кузову с помощью шарниров. Автомобильная рессора передает нагрузку на ходовую часть от кузова или рамы. Есть также конструкции, где листовая рессора работает на изгиб, словно упругая балка. Обычно в ней используется несколько листов. Но в последнее время наметилась тенденция более частого применения монолистовых рессор. В таких конструкциях большая роль отводится амортизаторам, которые серьезно помогают гасить колебания кузова

Важно! Импортные рессоры лучше гасят вертикальные колебания. Они предельно компактны и могут использоваться без амортизаторов

Высокопрочные стали и особенности их сварки

Стали с пределом прочности свыше 1500 МПа называются высокопрочными. Такой предел достигается подбором химического состава и наиболее подходящей термической обработкой. Данный уровень прочности может образовываться в среднеуглеродистых легированных сталях (40ХН2МА, 30ХГСН2А) путем использования закалки с низким отпуском (при 200…250оС).

Легирование таких сталей W, Mo, V затрудняет разупрочняющие процессы, что снижает порог хладоломкости и повышает сопротивление хрупкому разрушению.

Как варить металл, если перед вами высокопрочная сталь? Сварка высокопрочных сталей отличается использованием некоторых дополнительных технологических приемов (сварка каскадом, горкой, секциями, предварительный подогрев, применение мягкой прослойки и других). Закаленные стали (структура)

Изотермическая закалка среднеуглеродистых легированных сталей придает им немного меньшую прочность, но большую вязкость и пластичность. Поэтому они более надежны в эксплуатации, чем низкоотпущенные и закаленные. Низкоотпущенные и закаленные среднеуглеродистые стали с высоким уровнем прочности обладают повышенной восприимчивостью к концентраторам напряжения, склонностью к хрупкому разрушению. Из-за этого их рекомендуют использовать для работы, связанной с плавным нагружением.

К высокопрочным сталям можно отнести так называемые рессорные (пружинные) стали. Они содержат 0,5…0,75% С и дополнительно легируются другими элементами. Термообработка легированных рессорных сталей (закалка 850…880оС, отпуск 380…550оС) обеспечивает получение высокой прочности и текучести. Может применяться изотермическая закалка. Сварка рессорной стали выполняется с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварочных работ и дальнейшей термической обработкой.

Мартенситно-стареющие стали (04Х11Н9М2Д2ТЮ, 03Н18К9М5Т) также относятся к высокопрочным сталям. Они превосходят среднеуглеродистые легированные стали по конструкционной прочности и технологичности. Для таких сталей характерны высокое сопротивление хрупкому разрушению, низкий порог хладоломкости и малая чувствительность к надрезам при прочности около 2000 МПа.

Мартенситно-стареющие стали являются безуглеродистыми сплавами железа с никелем и дополнительно легированы молибденом, кобальтом, алюминием, хромом, титаном и другими элементами.

Эти стали имеют высокую конструкционную прочность в диапазоне температур от криогенных до 500оС и применяются в изготовлении стволов артиллерийского и стрелкового оружия, корпусов ракетных двигателей, зубчатых колес, шпинделей и так далее.

Свариваемость высокопрочных сплавов

Для изготовления тяжело нагруженных машиностроительных изделий,сосудов высокого давления и других ответственных конструкций используют среднеуглеродистые высокопрочные стали, которые после соответствующей термообработки обладают прочностью 1000…2000 МПа при достаточно высоком уровне пластичности.

Необходимый уровень прочности при сохранении высокой пластичности достигается комплексным легированием стали различными элементами, главные из которых никель, хром, молибден и другие. Эти элементы упрочняют феррит и повышают прокаливаемость стали.

Поэтому такие металлы сваривают без предварительного подогрева, но с применением специальных приемов сварочных работ (блоками, каскадом, короткими или средней длины участками). Также применяют специальные устройства, которые подогревают выполненный шов и тем самым увеличивающие время пребывания его в определенном температурном интервале. Для увеличения времени нахождения металла околошовной зоны при температуре выше точки образования мартенситной структуры накладывают так называемый отжигающий валик, границы которого находятся в пределах металла шва.

Во избежание трещин при охлаждении сварного соединения, необходимо использовать такие сварочные материалы, которые обеспечили бы получение металла шва, обладающего большой деформационной способностью. Это достигается, когда наплавленный металл и металл шва будут менее легированы, чем свариваемая сталь.

При этом шов будет представлять как бы мягкую прослойку с временным сопротивлением, но с повышенной деформационной способностью. Чтобы обеспечивалась технологическая прочность сварных швов, выполненных низколегированными сварочными материалами, углерод в шве должен содержаться в количестве не более 0,15%.

Физические свойства

Перечислим основные физические свойства данного вида сталей:

• Высокое сопротивление упругой деформации. Этот показатель отражает тот факт, как легко пластичный элемент подвергается сжатию при наличии внешних источников давления. В случае высокого сопротивления стальная пружина плохо поддается сжатию, что помогает детали восстановить свою естественную форму после разжатия.
• Низкий коэффициент остаточного растяжения. При наличии внешнего источника давления такой материал принимает соответствующую форму. Однако после исчезновения такого источника давления деталь вновь принимает старую форму. Чем ниже коэффициент остаточного растяжения, тем слабее материал подвергается остаточной деформации при исчезновении внешнего источника давления.
• Хорошая прочность. При сжатии стальной пружины деталь не трескается, сохраняется свою кристаллическую структуру, не рассыпается на несколько частей. Естественная прочность детали может быть повышена за счет внесения в состав стального сплава различных легирующих добавок (никель, хром, титан, свинец).
• Неплохая коррозийная устойчивость (при наличии легирующих компонентов). Если пружина изготовлена из стали с большим содержанием хрома, то она будет хорошо выдерживать коррозию. Физика процесса выглядит так: при наличии в металле хрома на поверхности материала создается тонкая оксидная пленка. Такая пленка препятствует контакту железа с кислородом, азотом, что минимизирует риск возникновения ржавчины.
• Химическая инертность (при наличии легирующих компонентов). Легирующие добавки на основе ванадия, вольфрама, алюминия, селена, кремния уменьшают вероятность контакта железа с внешними веществами. Поэтому при контакте металла с каким-либо химическим веществом окислительно-восстановительные реакции не возникают. Это делает пружину инертной в химическом смысле.

Легирующие добавки

Чтобы сталь-пружина стала упругой, она должна пройти прокаливание по всему своему сечению. Этот момент является очень важным. Если его проигнорировать, то высокий предел текучести возникнет только на отдельных фрагментах детали. Поэтому при длительном сжатии такая деталь может треснуть, надломиться или лопнуть.

При выборе стального сплава для изготовления пружинно-рессорного элемента нужно помнить о концентрации легирующих добавок. Оптимальная концентрация углерода в составе сплава — 0,5-0,7%. Применение материала с более высоким содержанием углерода допускается, однако в этом нет большого практического смысла. Ведь в таком случае значительно повышается риск растрескивания материала при длительной нагрузке, что делает сталь-пружину бесполезной.

Некоторые дополнительные требования относительно содержания легирующих добавок:

• Кремний — не более 2,5%.
• Марганец — до 1,1%.
• Вольфрам — до 1,2%.
• Никель — не более 1,7%.

Для получения рессорной стали используются закалка обычного стального материала. Закалку рекомендуется проводить при температуре порядка +800-900 градусов. Во время закалки заметно повышается предел текучести, но одновременно с этим образуется большое количество мартенсита, который негативно влияет на упругость. Для разрушения мартенсита применяются различные технологии. Оптимальная методика — это применение отпуска при средних температурах (400-500 градусов).

Недостатки пружинной стали

• Плохая свариваемость. Закалка приводит к частичной деформации, разрушению наружного слоя материала. В случае сварки расплавление внешнего закаленного слоя может привести к созданию плохого, некачественного шва с трещинами.
• Проблематичная резка. Рессорный стальной сплав обладает высоким сопротивлением упругой деформации, поэтому резать такой материал будет сложно.

Какие стали называют легированными

Из теоретического курса дисциплины «Технология металлов» в средних специальных учебных заведений известно, что сталь является сплавом железа с углеродом, где содержание последнего не должно превышать 2.14%. В профессиональной среде такие марки стали называют углеродистыми. Превышение углерода в сплаве более 2.14% переводит сплав в разряд чугунов, боле твердых хрупких по своему физическому и механическому качеству, где содержание углерода может достигать до 6,67%.

Легированные стали представляют собой более сложные сплавы, в которых кроме естественного незначительного количества примесей и допустимого процента углерода присутствует один или несколько легирующих элементов, позволяющих придать стали необходимые физические, химические и механические свойства. В качестве легирующих добавок могут использоваться:

• Марганец
• Кремний
• Хром
• Никель
• Ванадий
• Титан
• Молибден
• Вольфрам
• Цирконий
• Медь
• Алюминий
• Кобальт
• Бор

При этом нужно отметить, что основная часть легированных сталей улучшает свои физико-механические свойства после проведения термической обработки.

Основные требования

Перечень некоторых требований:

ГОСТ 14959-79

• максимальная массовая доля меди – 0,2%, остаточное содержание никеля – не более 0,25%;
• сталь марки 51ХФА может использоваться исключительно для изготовления упругой проволоки;
• максимальная массовая доля серы и фосфора в стали марки 60С2Г – не более 0,06%.

Некоторые требования к пружинной стали могут не соблюдаться. Например, вышеупомянутый ГОСТ допускает изменение концентрации марганца в составе сплава по желанию заказчика. Однако это действие допустимо только для тех пружинных сплавов, в составе которых нет таких легирующих элементов как никель и хром. А также не рекомендуется сильно отклоняться от таблиц, в которых указаны допустимые концентрации элементов.

Контроль и испытание рессор

Изготовленные рессоры при приемке осматривают, проверяют их основные размеры, плотность посадки хомута, твердость, после чего испытывают на прессе.

Форма и размеры рессор, а также допуски на них должны соответствовать утвержденным чертежам и техническим условиям. Отклонения по длине, хорды рессоры в свободном состоянии не должны превышать:

• ±3 мм у рессор длиной хорды до 600 мм;
• ±5 мм – от 600 до 1500 мм;
• ±7 мм – свыше 1500 мм.

Отклонения стрелы прогиба против альбомных размеров допускаются у подвесных (незамкнутых) листовых рессор до 5 мм, эллиптических – для пассажирских вагонов до 12 мм и для грузовых – до 6 мм.

Хомут должен быть расположен в середине рессоры. Несимметричность осей опорных поверхностей коренных листов, а также несимметричность концов ступенчатой части рессоры по отношению к оси хомута не должна превышать 3 мм. Посадка хомута должна быть плотной; допускаются зазоры: между хомутом и коренным листом не более 0,1 мм глубиной до 15 мм, а между хомутом и нижним листом не более 0,3 мм; между хомутом и боковыми гранями отдельных несмежных листов 0,5 мм любой глубины и между хомутом и листами в его углах – не более 1,5 мм.

Прилегание смежных листов должно быть достаточно плотным как в свободном, так и в нагруженном состоянии рессоры. Допускаются зазоры между листами непосредственно около хомута до 0,2 мм, а на остальной длине листа – 1,5 мм. Величина зазора между поверхностями листов рессоры проверяется плоским щупом шириной 10 мм, а в углах хомута – прутком круглого сечения диаметром 1,5 мм. Зазоры между наконечниками и листами замкнутых многорядных рессор допускаются до 0,4 мм, причем щуп толщиной 0,2 мм не должен доходить до тела заклепки или болта. Чеканка или дополнительное обжатие ослабших заклепок не допускается.

Возвышение одного хомута над другим в многорядной рессоре не должно превышать 3 мм. Разность высот отдельных секций до их сбора в полукомплект не должна превышать 2 мм. Смещение одного хомута относительно другого в эллиптических рессорах допускается не более 4 мм. Зазоры между хомутами смежных секций должны быть в пределах 2 мм.

Правильность положения хомута на рессоре проверяют шаблоном, при этом разность расстояния между центром хомута и центром расстояния между ушками или концами рессор должна быть не более 5 мм.

Все рессоры, признанные годными, после наружного осмотра и обмера испытывают на прессах, чтобы проверить отсутствие у них остаточной деформации (осадки.) под пробной нагрузкой и определить прогиб под рабочей статической нагрузкой.

Испытываемую рессору устанавливают ушками вниз на подвижные опоры балки пресса (рис. 1) и сжимают пробной нагрузкой не меньше двух раз. После снятия нагрузки измеряют высоту стрелы в свободном состоянии, затем рессору вновь плавно нагружают до величины пробной нагрузки, снимают нагрузку и вновь измеряют высоту стрелы, которая должна быть не менее высоты, полученной после первичного двукратного сжатия.

Рис. 1 – Расположение рессоры на прессе для испытаний и последовательность проверки ее на отсутствие остаточной деформации

У рессор, выдержавших испытание на остаточную деформацию, проверяют прогиб под рабочей нагрузкой следующим образом. Ее плавно нагружают до рабочей нагрузки и измеряют величину прогиба. После этого нагрузку повышают до пробной, затем плавно снижают до рабочей и вторично замеряют прогиб. Разность между полусуммой измеренных прогибов и расчетным прогибом, указанным в чертеже, отнесенная к величине рессорного прогиба, не должна превышать ±8%. Так, например, если расчетный прогиб 13-листовой рессоры (сечение листов 76×13 мм) двухосных грузовых вагонов f_р = 62 мм, прогиб под статической рабочей нагрузкой f₁ = 59 мм, а прогиб после пробной нагрузки и снижения ее до рабочей f₂ = 56 мм, то разность между полусуммой измеренных прогибов и расчетным прогибом рессоры будет

а искомое отношение составит

что находится в пределах, установленных ГОСТ 1425–76.

На верхней поверхности хомута прошедшей испытание подвесной рессоры, а у эллиптической – на боковой поверхности хомута ставится клеймо, марка или условный номер завода-изготовителя, дата испытания (месяц и год). Затем рессоры для защиты от коррозии покрывают черной краской. При массовом или серийном выпуске завод-поставщик обязан проводить испытание на выносливость не менее одной рессоры каждого типа в год.

Марки стальных сплавов

В соответствии с нормами ГОСТ любой металл маркируется с помощью специального короткого кода, который отражает количественный состав сплава. Код имеет буквенно-числовое обозначение. Структура кода такая — ЧЛ1Л2Л3. Расшифровывается код следующим образом:

• Ч — это число, которая отражает содержание углерода в сотых или десятых долях процента.
• Л1, Л2, Л3 — это легирующие добавки (буква) и ее содержание в целых долях процентах (число). Если возле обозначения добавки число отсутствует, то это значит, что элемент содержится в концентрации менее 1%. Обозначения для некоторых элементов: Х — хром, Н — никель, С — кремний, Г — марганец, В — вольфрам, А — азот.
• Если легирующая добавка одна, то она записывается в виде Л1. При наличии дополнительных элементов легирующие добавки записываются в виде Л2, Л3 и так далее.
• Для примера рассмотрим два сплава: 50ХГ и 65С2ВА. Сплав 50ХГ содержит 0,50% углерода, а также хром и марганец в концентрации менее 1%. Сплав 65С2ВА содержит 0,65% углерода, 2% кремния + вольфрам и азот в концентрации менее 1%.

Марка рессорно пружинной стали	Концентрация углерода	Наличие легирующих добавок, их количество	Основные сферы применения марки
50ХГ	0,5%	Хром и марганец в количестве менее 1%	Рессоры автомобильной техники, пружины для железнодорожного оборудования
60Г	0,6%	Марганец в концентрации менее 1%	Пружинные кольца, тормозные башмаки автопоездов, мотоциклов
70С3А	0,7%	Кремний (3%) и азот (менее 1%)	Упругие пружины для тяжелых нагруженных механизмов
85	0,85%	Легирующие добавки отсутствуют либо находятся в сплаве в незначительных концентрациях	Сверхпрочные фрикционы в автоматических коробках передач
70Г2	0,7%	Марганец в концентрации менее 2%	Острые ножи для тяжелого сельскохозяйственного оборудования
60С2	0,6%	Кремний в концентрации 2%	Шайбы, валы с нагрузкой, разнообразные пружины
65	0,65%	Легирующие добавки отсутствуют либо находятся в сплаве в незначительных концентрациях	Пружины автоматических механизмов

КЛАССИФИКАЦИЯ И СОРТАМЕНТ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СОРТАМЕНТ

1.1. Прокат подразделяют:

по способу обработки:

горячекатаный и кованый;

калиброванный;

со специальной отделкой поверхности;

горячекатаный круглый с обточенной или шлифованной поверхностью;

по химическому составу стали:

качественную;

высококачественную – А;

по нормируемым характеристикам и применению на категории: 1, 1А, 1Б, 2, 2А, 2Б, 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г, 4, 4А, 4Б.

(Измененная редакция, Изм. N 5, Поправка).

1.2. В зависимости от качества поверхности горячекатаный и кованый прокат категорий 1, 1А, 1Б, 4, 4А, 4Б изготовляют групп 2ГП и 3ГП.

1.3. Сортамент проката и предельные отклонения по размерам должны соответствовать требованиям:

ГОСТ 2590* – для горячекатаного круглого, в том числе обточенного; ________________ * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 2590-2006, здесь и далее по тексту. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 2591* – для горячекатаного квадратного; ________________ * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 2591-2006, здесь и далее по тексту. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 1133 – для кованого круглого и квадратного;

ГОСТ 2879* – для горячекатаного шестигранного; ________________ * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 2879-2006. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 103* – для горячекатаного полосового; ________________ * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 103-2006. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 4405 – для кованого полосового;

ГОСТ 7419 – для горячекатаного полосового, трапециевидно-ступенчатого, Т-образного, трапециевидного и желобчатого категорий 2, 2А, 2Б, 3, 3А, 3Б, 3В и 3Г;

ГОСТ 7417 – для калиброванного круглого;

ГОСТ 8559 – для калиброванного квадратного;

ГОСТ 8560 – для калиброванного шестигранного;

ГОСТ 14955 – со специальной отделкой поверхности;

другой нормативно-технической документации.

Примеры условных обозначений

Прокат горячекатаный, круглый, диаметром 100 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590-88, из стали марки 65Г, качества поверхности группы 2ГП, категории 4А:

Круг В-100 ГОСТ 2590-88/65Г-2ГП-4А ГОСТ 14959-79

Прокат горячекатаный, квадратный, со стороной квадрата 30 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2591-88, из стали марки 50ХФА, категории 3А:

Квадрат В-30 ГОСТ 2591-88/50ХФА-3А ГОСТ 14959-79

Прокат горячекатаный, трапециевидный, размерами ( ) 45 6, повышенной точности прокатки Б по ГОСТ 7419-90, из стали марки 60С2А, категории 3Б:

Полоса трапециевидная Б-45 6 ГОСТ 7419-90/60С2А-3Б ГОСТ 14959-79

Прокат калиброванный, круглый, с предельными отклонениями по h11 по ГОСТ 7417-75, диаметром 15 мм, из стали марки 50ХФА, категории 3А, качества поверхности группы Б по ГОСТ 1051-73:

Круг h11-15 ГОСТ 7417-75/50ХФА-Б-3А ГОСТ 14959-79

Прокат со специальной отделкой поверхности, круглый, диаметром 20 мм, с предельными отклонениями по h10, группы отделки поверхности Д по ГОСТ 14955-77, из стали марки 80, категории 3А:

Круг h10-20 ГОСТ 14955-77/80-Д-3А ГОСТ 14959-79

Прокат горячекатаный, круглый, диаметром 6 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590-88, из стали марки 65Г, качества поверхности группы 3ГП, категории 1А, для патентированной проволоки:

Круг В-6 ГОСТ 2590-88/65Г-3ГП-1А ГОСТ 14959-79, для патентированной проволоки .

(Поправка. ИУС N 12-1998. – См. ярлык “Примечания”).

Примеры условных обозначений, которые допускается приводить в конструкторской документации:

Прокат горячекатаный, круглый, диаметром 100 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590-88, из стали марки 65Г, качества поверхности группы 2ГП, категории 4А:

1.2-1.3. (Измененная редакция, Изм. N 6).

Жесткость рессор

Как мы уже упоминали, этот показатель характеризует способность возвращаться листы металла в исходное состояние после исчезновения нагрузки. Для авто разного тоннажа, длины базы – это крайне важный параметр. Грамотно выбранная рессорная подвеска придает элементам ходовой части требуемую жесткость и надежность. Трение между листами способствует уменьшению раскачивания автомобиля при движении.

От степени жесткости подвески автомобиля и от упругости рессоры зависит плавность хода автомобиля

Авто-стремянка авто является очень важной частью конструкции, обеспечивающей комфортность и управляемость, потому что соединяет рессору и шасси

Автомобильные рессоры, жесткость которых правильно подобрана, обеспечивают четкий отклик рулевого колеса на повороты и курсовую устойчивость авто. Упругие элементы подвески в этом случае характеризуются долговечностью даже в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Характеристики изделия определяются по целому ряду факторов:

Обычно рессоры можно восстановить. Для этих целей часто заказывается комплект запчастей в сборе, который полностью готов к установке на транспортное средство. Реже приобретается любой из листов рессоры для восстановления поврежденного механизма. В ремонтный набор входят:

Эксплуатационный цикл всех листов рессоры примерно одинаков. Поэтому оптимально заменять узел целиком.

Основные требования

Перечень некоторых требований:

ГОСТ 14959-79

• максимальная массовая доля меди – 0,2%, остаточное содержание никеля – не более 0,25%;
• сталь марки 51ХФА может использоваться исключительно для изготовления упругой проволоки;
• максимальная массовая доля серы и фосфора в стали марки 60С2Г – не более 0,06%.

Некоторые требования к пружинной стали могут не соблюдаться. Например, вышеупомянутый ГОСТ допускает изменение концентрации марганца в составе сплава по желанию заказчика. Однако это действие допустимо только для тех пружинных сплавов, в составе которых нет таких легирующих элементов как никель и хром. А также не рекомендуется сильно отклоняться от таблиц, в которых указаны допустимые концентрации элементов.