金属波纹管等弹性元件的材料要求

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1、金属波纹管等弹性元件的材料要求对弹性元件材料的要求1.弹性材料的基本要求一般情况下，弹性元件的制造材料应满足下列条件：·有良好的塑性，便于波纹管类弹性元件的加工成形，且能通过随后的处理工艺（冷作硬化、热处理等），获得足够的弹性和强度·高的弹性极限、抗拉强度和疲劳强度，保证弹性元件的正常工作·有好的焊接性能，满足波纹管类组件制造过程中的焊接工艺要求·材料的弹性性能稳定，受时间和温度的影响小，低的滞后、应力弛豫与蠕变·较好的耐腐蚀稳定性· 2.弹性材料的选用原则弹性元件的使用范围很广，工作条件和特性要求不一。因此，对材料提出了各种各样的要求。对于一些性能要求不太高的弹性元件，材料的选择就比

2、较简便。如作为补偿用的波纹节（波纹膨胀节），要求在较高的温度和压力下工作，对弹性特性的要求不高。这类弹性元件可选用不锈钢材料制造。仪器仪表中的弹性元件有的要求导磁，而大多数要求用非磁性材料制成。在很多场合，要求材料具有高的（或低的）导电性。有些弹性元件要求在高温、高压条件下工作，这时材料必须具备耐热性和抗蠕变性能；当弹性元件与腐蚀性介质相接触，它应当有足够的耐腐蚀稳定性。对于弹性元件的材料来说，要满足各种各样的，有时往往是相互矛盾的全部综合性能要求是相当困难的。选择弹性材料时，应着重考虑满足元件的主要性能要求，然后再兼顾其他。譬如，某些仪器仪表中使用的弹性元件，对耐热性和导电性都提出了

3、要求。但两者兼备的要求是相互矛盾的。元件的耐热性可以采用高合金化材料解决，而这会降低它的导电性；纯金属或低合金材料具有高的导电率，但是耐热性很低。在许多情况下，高的耐热性要求更为重要，因为提高电导率还可以通过其他途径实现。所以在这种情况下应该选用高合金化的耐热材料，虽然它的电导率不够高。3.许用应力和安全系数要能保证弹性元件长期正常地工作，在设计时，必须使弹性元件上的工作应力满足一定条件。弹性元件使用的工作条件不尽相同，因此极限应力可以有不同的取法．一般情况下，弹性元件均在弹性范围内工作，因而极限应力可认为是材料的弹性极限；在交变载荷作用下的弹性元件，极限应力应选取材料的疲劳强度；高温

4、条件下工作的弹性元件，极限应力可选取材料的蠕变极限；在容易失稳状态下使用的弹性元件，极限应力应认为是刚产生失稳时的临界应力。安全系数的大小由如下因素决定：弹性元件的使用场合及必须具备的可靠性，元件的工作条件和耐久性；材料力学性能参数测试的准确性等。安全系数值又决定于极限应力的选取类型（拉伸强度、弹性极限、屈服强度、疲劳强度或蠕变极限等）。大多数弹性元件是在弹性范围内工作，极限应力取作材料的弹性极限，这时安金系数可取得接近于1；但多数材料的弹性极限不易查到，通常只能采用屈服强度来计算，这时安全系数应取得大些。如果某种材料只知道拉伸强度如按拉伸强度计算的安全系数，应该选取得更大一些。具体选

5、多大，要按照它们之间的关系确定。有些情况下，弹性元件没有所需要的计算方法（如压力计用弹性元件的疲劳寿命和耐久性、波纹管及膜片膜盒的稳定性等），另外材料的某些力学性能（如弹性极限、疲劳强度、蠕变极限等）均不知道。这时，弹性元件不能正常工作的极限应力，要用实验方法确定。弹性元件常用材料1.金属弹性材料弹性元件的制造材料要求具有良好的塑性，并通过随后的处理得到高的弹性和强度。按照获得弹性途径的不同，弹性材料可分为如下三类：（1）冷作硬化型材料这类材料在退火状态具有高的塑性，在制作弹性元件时经过塑性变形，导致材料的加工硬化，从而显著提高了自身的弹性。黄铜、锡青铜、不锈钢如（1Cr18Ni9Ti

6、）等都属于这类材料。用这些材料制造弹性元件的工艺比较简单，在成形后一般不需要进行专门的热处理。但这类材料的弹性不高，而且元件制造过程中存在较大的残余应力，造成其弹性特性随时间和温度而变化的不稳定性。（2）淬火硬化型材料这类材料在退火状态时塑性较高，通过淬火与随后回火的方法得到所需要的弹性。各种弹簧钢均属于此类材料。它们具有很高的弹性和强度，但经热处理强化后材料的塑性很低。一般情况下，不用来制作复杂形状的弹性元件，而常用于制造各种螺旋弹簧和片簧等。（3）弥散硬化型材料这类材料在淬火状态下塑性很好，时效热处理（回火）可以显著提高它们的弹性。属于弥散硬化型的材料有被青铜和各种精密弹性合金。淬

7、火状态的弥散硬化型材料具有高的塑性，可以制作复杂形状的波纹管及其它弹性元件。在元件加工成形过程中没有明显的弹性回跳，可以得到符合要求的元件形状与尺寸。经时效热处理后，弹性元件能获得高的强度和弹性，它们的强度性能优于淬火硬化型材料。此外，在弹性元件时效强化过程中残余应力基本上得到完全消除，元件的弹性滞后非常小。因此，弥散硬化型材料具有良好的工艺性和使用性能。金属弹性材料的种类很多，下面主要介绍弹簧钢、铜合金、不锈耐酸钢和精密弹性合金四类常用的弹性