我們平時所使用的彈簧大多是用彈簧鋼制成的,隨著工業(yè)發(fā)展的需要,人們又研制成功各種新穎的彈簧,使彈簧家族增加了不少新成員。
日本使用鋯開發(fā)精密陶瓷,已經(jīng)成功制造出陶瓷彈簧。這種陶瓷彈簧在機(jī)械強(qiáng)度、耐熱和耐腐蝕方面的性能都非常優(yōu)越。這種陶瓷彈簧的彎曲強(qiáng)度為每平方厘米十噸,在900℃的高溫下仍可使用,遠(yuǎn)高于金屬彈簧耐受的400℃左右的溫度。因此這種陶瓷彈簧用在高溫和容易腐蝕的設(shè)備上是非常理想的。
我們知道,彈簧一般都是金屬制造的??墒?,在國外除了金屬彈簧外,還廣泛使用橡膠制成的彈簧。
橡膠彈簧除具有金屬彈簧良好的減振、隔音和緩沖效果外,還具有一些特殊的性能。首先,橡膠彈簧的形狀和尺寸可以自由選擇,容易滿足多向剛度和強(qiáng)度的要求;第二,有較好的阻尼性能,能大大減少高頻振動和噪音;第三,橡膠彈簧有一定的沖擊剛度,有利于減少沖擊變形;第四,橡膠彈簧的使用壽命比金屬彈簧長得多。
日本最近研究成功了一種新型的彈簧——石墨彈簧,并已投入大量的生產(chǎn)。這種彈簧與金屬彈簧相比,能感應(yīng)微小的力,不會產(chǎn)生“疲勞”,而且耐腐蝕。由于石墨的比重小,是鐵的七分之一,因而自重導(dǎo)致的延伸也極小。石墨彈簧在惰性氣體中,無論是在1000℃~1500℃的高溫下,還是在超低溫下其功能均能得到充分發(fā)揮,而且能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和放射性。
那么石墨彈簧是怎樣生產(chǎn)的呢?首先將平均直徑2微米的石墨與氯化聚乙烯樹脂混合在一起,重量比為4:6;然后將其拉伸成平均直徑為0.1毫米~2毫米的線材,加工成螺旋狀彈簧,然后在空氣中進(jìn)行150℃~300℃的加熱處理,再在1000℃的氮氣等惰性氣體中燒固,使樹脂成分碳化,最后放置在2500℃的高溫氬氣中制成石墨螺旋彈簧成品。
石墨彈簧可用于測量儀器、核燃料支撐等特殊領(lǐng)域。如果在惰性氣體中給這種彈簧通過電流,則可作為電阻發(fā)熱體,產(chǎn)生1000℃~2000℃的高溫,放出熱和白色光,它有著廣闊的應(yīng)用前景。
現(xiàn)在人們已經(jīng)成功研究出一種新型彈簧,它的材料不是鋼材,而是空氣,這種彈簧叫做空氣彈簧。
空氣彈簧其實就是一個密封的容器中貯有壓縮空氣,利用空氣的壓縮性能來實現(xiàn)彈簧的作用。
空氣彈簧和金屬彈簧相比較具有許多優(yōu)良性能。首先,空氣彈簧的剛度可以根據(jù)不同的需要來選擇;第二,空氣彈簧的工作高度在任何載荷下可以保持一定;第三,特性曲線可以根據(jù)工作要求而設(shè)計;第四,可以適應(yīng)各種載荷的需要,能同時接受軸向和徑向載荷的力,也能轉(zhuǎn)遞扭矩。
目前空氣彈簧已廣泛應(yīng)用在航空、船舶、礦山、冶金以及其他行業(yè)。