为什么设计计算的弹簧伸长量与其实测值相差如此之大?正如《弹簧》中提出:“弹簧的特性线,即使是最精确和最仔细的计算,其结果和实际的数值总有一定程度的差异,这是由于制成的弹簧不可避免的存在着一定的工艺误差,以及材料组织非绝对均匀所造成”。又“由于尺寸误差和材料因素的影响,计算的特性线与实测值有一定的差异”。“因此,对特性线有较严格要求的弹簧应经过试验,反复修改有关尺寸后,方可成批生产”。可见,弹簧变形量的实测值与其设计计算值的确存在着一定的误差。然而,即使按实际测量的弹簧尺寸代入计算的伸长量为什么仍与其实测值有较大的误差呢?笔者认为,除去弹簧的“尺寸误差”(含测量误差)和“材料因素”(内部组织非绝对均匀)的影响,弹簧的实际伸长量与按其实测尺寸计算的伸长量之间存在的误差,主要原因是由于弹簧材料经过热处理后的切变模量发生了变化而造成的。 2 热处理后的弹簧钢的切变模量 为了使弹簧能获得较高的屈服极限、弹性极限、高的屈强比和疲劳强度,弹簧一般都要经过热处理。而经过热处理的弹簧材料的弹性模量和切变模量却发生了变化。其中,切变模量变化较大,如常用的弹簧钢60Si2MnA经过淬火和不同温度回火处理的弹性模量和切变模量抄于表3。 表3说明弹簧材料经过淬火,回火处理后的切变模量G变化较大,在一定范围内随回火温度的升高而增大,并不再是传统的8×104MPa等。 3 取热处理后的切变模量值计算的弹簧伸长量与其实测值比较 如取表3中450℃回火后的切变模量值83160MPa,硬度约为47HRc,再按表2中测力弹簧的实测尺寸代入公式计算的结果列于表4。 显然,表4中按热处理后的切变模量取值计算的弹簧伸长量与其实测值较为接近。其中最大的误差为-0.71%。这说明当弹簧尺寸、载荷等相同时,其伸长量决定于材料的切变模量。或者在不考虑其它条件时,仅因热处理改变了材料的切变模量,如60Si2MnA经450℃回火处理后的切变模量83160MPa与传统的8×104MPa相比就可使弹簧的变形量相差约3.95%;而与GB/T1239.6-92中规定的78×103N/mm2则相差6.62%。如果弹簧材料为铬钒钢,如50CrVA,取其600℃回火时(硬度约为47.5HRc)的切变模量G值为86600MPa[6]G=8×104MPa和78×103N/mm2相比较,分别相差8.25%和11.03%。亦即,当弹簧材料、钢