碟簧的常见加工工艺、检测方法及安装使用的注意事项

 

 

作者    WASI紧固件 

 

 

碟簧的简介

 

碟形弹簧(belleville spring)又名贝勒维尔弹簧垫圈，最早是100多年前法国J. Belleville发明。20世纪30年代早期，工程师(G.M.)Almen and Laszio 发展了理论、制订了生产、质量标准 DIN 2092 和 DIN 2093。碟形弹簧的形状为圆锥碟状，与传统弹簧不同，功能上有其特殊的作用，主要特点是，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济安全性高。适用于空间小，负荷大的精密重机械。其压缩行程最佳使用范围在其最大压缩行程的10%-75%之间。

 

碟簧常用材料为60Si2MnA、50CrVA等弹簧钢。

 

碟形弹簧一般情况下可进行的表面处理：发黑、磷化、机械镀锌、非电解锌片涂层。

 

 

注：碟簧表面处理不能进行电镀锌，因硬度过高，做电镀锌易发生氢脆。

 

 

 

1.碟簧的常见加工工艺

 

 

碟簧执行标准为DIN 2093(GB/T 1972)多用冷轧或热轧带钢、板材或锻造坯料制造,常用材料为60Si2MnA、50CrVA等弹簧钢。

碟簧因规格厚度不同会采用不同的加工工艺。

依据DIN 2093(GB/T 1972)标准规定，碟簧的制造工艺根据碟簧的厚度t值可分为三类。

 

 

第一类：t <1.25mm（无支承面）

 

冲压成型 → 淬火 → 回火 → 抛丸去除毛刺 → 强压处理 → 表面处理

 

此类碟簧由于厚度偏小，采用抛丸的方法即可去除冲压产生的锐边、毛刺，无需进行专门的车削加工，因此加工工艺较简单。

 

 

第二类：1.25mm≤ t ≤6mm（无支承面）

 

冲压环坯 → 磨削两面 →  车削内外径并倒角 → 冲压成型→  高温正火 → 淬火回火 → 抛丸 → 强压处理 → 表面处理

 

 

第三类：6mm ≤ t ≤16mm（有支承面）

 

圆棒下料 → 锻造坯料 → 整体车削加工（车削两面、内外径并倒角） → 冲压成型 →  高温正火 → 淬火回火 → 抛丸 → 强压处理 → 表面处理

 

 

 

答疑：碟簧为什么需要专门进行车削加工

 

车削加工主要去除毛刺、锐边，碟簧热处理后硬度很高而且长时间使用在动载荷工况下，如果碟簧存在毛刺、锐边极易造成应力集中导致碟簧开裂。

 

 

 

             

    图1  碟簧受力图示               图2  冲压粗加工              图3   车削精加工

 

 

 

碟簧在使用中主要受垂直方向的载荷，载荷力沿圆周方向扩张，如图1所示。

结合图1、图2，如果冲压毛刺、锐边不去除，碟簧在使用中极易沿冲压方向产生切向载荷，造成应力集中导致碟簧破裂。

 

 

 

2.碟簧的 检验方法

 

外观检测： 碟簧要求边缘倒角，表面不允许有毛刺、裂纹、斑疤等缺陷。

 

尺寸检测： 各规格尺寸参照标准DIN 2093要求检验

 

性能检测： 硬度要求，热处理后42-52HRC；

 

       回弹试验，参照标准DIN 2093要求在一定条件下进行压缩回弹试验测定碟簧自由高度的变化是否符合标准要求。

 

 

 

3.碟簧安装使用的注意事项

  

 

                               

 

 

碟簧使用变化很多，可同向叠法使用、反向叠法使用、或者正反向叠法混合使用。碟形弹簧多片使用时，无论安装在导杆上还是在导孔内，

导杆和导孔表面必须平滑，且表面硬度需＞55HRC,碟簧安装时与导杆、导孔之间应留有适当间隙，并做润滑。防止长时间摩擦造成碟簧疲劳失效。

 

 

 

 

碟簧（DIN 2093）与锥形弹性垫圈（DIN 6796）的硬度要求和回弹试验要求不同。

简单说，一个是弹簧一个是垫圈，尽管这个垫圈是有弹性的，但是不能替代弹簧使用。