介绍
本文将深入探讨压缩弹簧。
本文将探讨以下主题：
压缩弹簧的原理
用于制造压缩弹簧的制造工艺和材料
压缩弹簧的类型
压缩弹簧的应用和优点
压缩弹簧的常见问题
其它问题
第1章：压缩弹簧的原理
本章将讨论什么是压缩弹簧以及选择压缩弹簧时的注意事项。
什么是压缩弹簧？
称为压缩弹簧的螺旋弹簧在被压缩时可以储存机械能。这些开卷螺旋弹簧可抵抗压缩载荷。当这些弹簧受到压缩载荷时，它们会压缩、变短并吸收大量的潜在力。
在存储的能量减少或消除负载后，弹簧被迫恢复到原来的长度和形状。当加重时，压缩弹簧变得更紧凑。与拉伸弹簧相比，压缩弹簧的螺旋线在松弛时不接触；相反，当受到压力时，它们会被紧紧地压缩。
选择压缩弹簧时的注意事项
选择压缩弹簧时需要考虑各种因素，包括：
压缩弹簧末端注意事项
压缩弹簧末端类型可能是正常的或定制的。标准端可以是开放式或封闭式，也可以是磨平或不磨平。给定相同数量的线圈、线材尺寸和外径(OD)，开口端或闭合端将改变弹簧刚度。
然而，当与封闭端结合时，该特性将增强加载力的垂直度并减少弹簧屈曲倾向。磨平端需要额外的加工。
某些制造商（虽然不是全部）在其常规目录库存设计中提供封闭端和磨平端；这是一个需要理解的重要区别。特殊端部的示例包括用于卡入环槽的膨胀线圈、用作定位销的偏移腿以及用于螺钉连接的减小线圈。
选择压缩弹簧原材料注意事项
碳钢和稀有合金只是几种可能的弹簧材料。最受欢迎的材料是琴钢丝，一种高碳弹簧钢。不锈钢提高了整体耐腐蚀性，但强度不如琴钢丝。
选择镍合金是因为它们具有极高或极低的工作温度、特殊的腐蚀条件和非磁性。它们标有各种商标。此外，具有优异导电性和耐腐蚀性的铜合金包括磷青铜和铍铜。
关于压缩弹簧的物理性能应注意事项
外径：如果压缩弹簧要进入孔中，则应考虑其外径。无论如何，如果设备的任何内部组件将围绕弹簧，则也必须对其进行测量。弹簧的外径(OD)在被压缩时会变大，这对于弹簧是用于管中还是孔中也很重要。
弹簧的外径也受到制造限制，这会增加组件所需的包络尺寸。大多数弹簧制造商会根据预计的外径膨胀和制造公差为弹簧指定工作孔直径。在获得定制弹簧或从库存弹簧目录中轻松选择时，使用此信息可以更有效地表达产品需求。
内径：如果压缩弹簧经过轴或心轴，则需要考虑弹簧的内径。为防止摩擦，轴和弹簧之间必须有2毫米左右的间隙。
自由长度：为确保压缩弹簧处于预紧状态并保持在原位，建议其自由长度略长于可用空间。
压并高度：线径和线圈总数会影响弹簧的压并高度。确保装载高度不低于或高于实体高度。
弹簧的使用环境包括温度和湿度等其他因素。弹簧的材料越贵，弹簧所能承受的温度就越高，但这会增加其成本。
压缩弹簧负载注意事项
还需要考虑压缩弹簧的负载或行程。将弹簧压缩单位长度所需的力（通常为磅/英寸(lbs/in)）之间的关系称为弹簧刚度或弹簧常数。因此，产品设计师可以确定特定负载下的预计弹簧行程。随着弹簧被进一步驱动，弹簧承受越来越大的压力。电线的物质最终可能会在压力下屈服，从而导致一种称为弹簧组的现象。弹簧一旦设置就不会重新膨胀到其初始卸载长度。然而，根据组件的不同，这个弹簧可能会有用。
第2章：用于制造压缩弹簧的制造工艺和材料
本章将讨论用于制造压缩弹簧的制造工艺和使用的材料。
压缩弹簧制造工艺
用于制造压缩弹簧的制造工艺包括：
圈数
卷绕首先将线材送入矫直过程。如果线材进入卷取机时更直，卷取机将生成更好的零件。在此步骤中，具有预编程设置的CNC机械修改臂和心轴以生产弹簧，调整包括弹簧的自由长度、螺距和线圈在内的因素。当机器制造弹簧时，高速摄像机会记录图像，使我们能够测量每个组件并根据需要进行调整以使其保持在公差范围内。在机器将弹簧从线材上切下来后，产品将进入减轻应力的过程。
压力缓解
线材在卷绕过程中受到应力，使其变脆。我们通过在烤箱中加热弹簧来解决这个问题，这会导致线圈凝固成新形状并生成金属链接。在预定的时间内，烤箱将线圈的温度保持在适当的水平，然后慢慢地让线圈冷却。
表面处理
根据其预期应用，线材在经过应力消除过程后会进行多次精加工操作。完成弹簧将其从初始形式转换为特定工具，从而增强其潜在应用。以下是弹簧精加工涉及的一些程序：
打磨：设计师必须将弹簧的末端打磨平整，使它们更容易粘附到其他表面上。
强度喷丸：尽管大量使用和频繁弯曲，强度喷丸仍可防止金属疲劳和钢材断裂。
设置：设计师彻底压缩弹簧，使其所有线圈接触，以永久建立其预期长度和间距。
涂层：设计人员可以在弹簧上涂上非腐蚀性涂料，将其浸入液态橡胶中，或镀上另一种金属，如锌或铬，以避免腐蚀。
包装：设计师开发专门的弹簧包装，例如用盒子或塑料袋进行散装包装。
用于制造压缩弹簧的材料
可用于制造压缩弹簧的钢材包括不锈钢、硬拉钢、钢丝和弹簧钢。与线径较小的弹簧相比，线径较宽的压缩弹簧可能承受更大的使用压力。一般来说，线越大，弹簧越强。弹簧线圈直径的减小也可以增加其强度。
由于即使经常暴露在湿气和化学品中也能抵抗腐蚀，不锈钢是这些应用的理想选择。钢有弹性且坚固；它可以承受连续使用而不会破裂。
除了弹簧钢，其他类型的钢甚至塑料都可以用来制作弹簧。但是，弹簧与其应用的不正确匹配可能会导致早期失效，从而损坏附近的物品，在某些情况下还会对人造成伤害。
为弹簧组合选择合适的材料至关重要。正确选择弹簧将最大限度地发挥其功效和使用寿命。对于弹簧材料，通常使用钢合金。低碳、高碳、不锈钢、铬硅、铬钒合金是常见的合金。一些金属，如钛、磷青铜和铍铜合金，偶尔用作弹簧。陶瓷材料用于高温环境下使用的螺旋弹簧。
由于其高碳钢成分，琴钢丝可用于高强度应用，包括健身器材、草坪和园艺工具以及家居装饰用品。由琴钢丝制成的钢丝具有30,psi的弹性模量和-psi的最小抗拉强度。
通常在钢笔、办公用品、玩具和其他室内用品等商业产品中使用的弹簧是由硬拉线（一种中碳钢）制成的。由于硬度范围广泛，这些弹簧可以特别适用于各种应用，洛氏硬度范围从C31到C52。
压缩弹簧材料的特性
冷拉、硬拉线是最便宜的弹簧钢，通常用于静态负载和低应力。该材料不适用于低于零或高于°F(°C)的温度。
冷拔、淬火、回火和多用途弹簧钢被称为油回火钢丝。但是，它不适用于意外负载、疲劳或温度低于零或高于°F(°C)。当我们选择承受严重压力的环境时，合金钢很有用。
铬钒：是一种合金弹簧钢，可承受高达2°F(°C)的高温和应力。具有很强的抗疲劳性能和长时间的冲击和冲击载荷承受能力。
铬硅可用于制造承受很大压力的弹簧。它在长寿命、冲击负载和高达°F(°C)的温度下提供出色的性能。
琴钢丝最常用于小弹簧。它可以承受高压下的反复载荷，是最坚韧、抗拉强度最高的材料。它不能在低于零或高于°F(°C)的温度下使用。音乐线通常是弹簧的流行选择。
广泛使用的合金弹簧材料包括不锈钢。
黄铜和磷青铜弹簧都具有良好的导电性和耐腐蚀性。它们经常用于电气开关中的触点。黄铜弹簧可以在极冷的温度下使用。
（待续）