DIN2093德标弹簧垫圈-中文2006版
DIN2093德标碟形弹簧垫圈中文-2006版
碟簧—尺寸规范
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① 前言
此标准由弹簧钢标产品准委员会制定
② 修订
此标准与DIN2093:1992-01在以下方面有所不同：
a) 删除了弹簧垫圈命名的列子（见第4条）。
b) 第4条中加入了按照holt比列对弹簧垫圈进行分级，A、B及C级。
c) 在第7条中对新的数值Ft及压力6Ⅱ，6Ⅲ和6om。
d) 此标准的修订充分考虑了标准的新式条款。符号、单位和数量完全符合国际单位系统ISO31
③ 之前版本
DIN2093:1957-07, 1978-04, 1990-09, 1992-01
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1. 范围
此标准对蹀簧的材质、生产工艺、尺寸及公差进行了规定。包括一些图标，来说明此类蹀簧允许的变动以及疲劳寿命。
此标准里列出的要求均是最低要求。
此标准包含三种尺寸系列的蹀簧。
2 引用标准
以下所提及的文件对此文件的应用是不可或缺的。凡注明日期的引用，只有引用的版本才可适用。凡未注明日期的引用，只有最新版本的参考文献才可适用。
DIN2092:2006，蹀簧—计算
DIN50969，高强度结构钢部件耐氢感应脆性断裂性，用支柱试验和预防性测量法进行检测
DIN EN 1654，铜及铜合金—碟簧及连接器用带材
DIN EN 10083-1，特殊钢淬火及回火的交货技术条件
DIN EN 10083-2，非合金优质钢淬火及回火的交货技术条件
DIN EN 10083-3，硼钢淬火及回火的交货技术条件
DIN EN 10089，热轧钢淬火及回火的技术交货条件
DIN EN 10132-4 冷轧窄钢带的热处理——交货技术状态——第4部分：弹簧钢及其他用途。
DIN EN 10151，不锈钢弹簧带材一般交货条件
DIN EN ISO 3269，紧固件—接收检测
DIN EN ISO 6507-1 金属材料—维氏硬度检测——第1部分：试验方法
DIN EN ISO 6507-2 金属材料—维氏硬度检测——第2部分：试验仪器的检测与校准
DIN EN ISO 6507-3金属材料—维氏硬度检测——第3部分：基准块的校准
DIN EN ISO 6507-4金属材料—维氏硬度检测——第4部分：硬度值表
DIN EN ISO 6507-4金属材料—洛氏硬度检测——第1部分：试验方法（A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T标尺）
DIN EN ISO 6508-2 金属材料—洛氏硬度检测—第2部分：试验仪器的检测与校准（A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T标尺）
DIN EN ISO 6508-3金属材料—洛氏硬度检测—第3部分：基准块的校准（A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T标尺）
3 术语与定义
碟簧是一种环形的锥形产品，适用于承载轴向荷载。可将其设计为单个碟簧或者多个平行或者系列排列的多个蹀簧。可适用于静态及疲劳加载。
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在此标准中，碟簧可以分为三大类和三个尺寸系列。三大类别的分类方法基于生产工艺，材料厚度。尺寸分类方法是由holt比例决定。
4 尺寸及命名
4.1 总述
4.2 碟簧类别
4.3 尺寸类别
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5 符号，单位及描述
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符号 |
单位 |
描述 |
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1 |
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碟簧外径 |
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2 |
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碟簧内径 |
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3 |
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回转中心直径 |
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4 |
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弹性系数 |
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5 |
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弹簧负载 |
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6 |
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弹簧处于自然状态下的的弹簧负载 |
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7 |
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长度Lt或lt时的试验负荷 |
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8 |
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弹簧回缓 |
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9 |
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10 |
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碟簧平行或者系列排列，在平扁状态下设计的长度 |
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11 |
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循环次数 |
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12 |
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弹簧刚度 |
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13 |
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弹簧的能量能力 |
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14 |
h 0 |
没有平行支承的碟簧的原始锥高，h0=l0—t |
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15 |
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有平行支承的碟簧的原始锥高，h’0=l0—t’ |
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16 |
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系列排列碟簧的数量 |
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17 |
l 0 |
原始状态下碟簧的整体高度 |
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18 |
lt |
碟簧的试验高度，lt=lo—0.75ho |
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19 |
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单个碟簧的偏差 |
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20 |
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与碟簧负载力F1，F2，F3…相关的偏差值 |
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21 |
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单个碟簧的厚度 |
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22 |
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有平行支承的单个碟簧（类别3）的减少的厚度 |
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23 |
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泊松比列 |
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设计的压力值 |
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指定的Ⅱ,Ⅲ,OM点的设计的压力值（见图1） |
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与疲劳负荷导致的碟簧偏差相关的疲劳压力 |
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疲劳压力最大值 |
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疲劳压力最小值 |
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疲劳压力的永久范围 |
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碟簧横截面的理论旋转中心（见图1） |
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杠杆臂 |
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平均表面粗糙度 |
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6 碟簧材料
符合此标准的碟簧材料为符合DIN EN 10083，DIN EN10089或者DIN EN 10132-4标准的钢。碳钢仅仅用于制作类别1的蝶簧（见表4）
注：由钢制作的碟簧的弹性系数E应为206000 Mpa。
其它材料（如，DIN EN 10151规定的不锈钢碟簧，DIN EN 1654规定的铜合金（弹簧青铜））有可能会不同。表1和表3中所给的F和O值将终止适用。此类情况下建议祖训碟簧生产厂家。
7 碟簧尺寸，公称尺寸，设计值
7.1 尺寸系列A
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表1
a． t值是公称值。对于有平行支承的碟簧（见第4条的类别3），弹簧负载F（s=0.75ho）应通过减小单个碟簧的厚度t来达到，从而得到新的厚度t’.对于尺寸类别A和B，t ‘=0.94Xt。
b． 列出的数据适用于碟簧较低一边的计算的最大的拉伸应力。
c． 列出的数据适用于特定Ⅲ中点的计算的最大的拉伸应力。
7.2 尺寸系列B
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表2
a． t值是公称值。对于有平行支承的碟簧（见第4条的类别3），弹簧负载F（s=0.75ho）应通过减小单个碟簧的厚度t来达到，从而得到新的厚度t’.对于尺寸类别A和B，t ‘=0.94Xt，对于尺寸类别C，t’=0.96Xt。
7.3 尺寸系列C
表3
a． t值是公称值。对于有平行支承的碟簧（见第4条的类别3），弹簧负载F（s=0.75ho）应通过减小单个碟簧的厚度t来达到，从而得到新的厚度t’.对于尺寸类别A和B，t ‘=0.94Xt， 对于尺寸类别C，t’=0.96Xt。
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8. 生产
8.1 生产工艺与表面质量
碟簧应按照表4规定进行生产。
表4—规定的生产工艺与表面质量
|
类别 |
生产工艺 |
上部及下部表面的粗糙度a（单位为μm） |
外部及内部边缘的表面粗糙度（单位为μm） |
材料标准 |
|
1 |
冲压、冷成型、倒角 |
Ra＜3.2 |
Ra＜12.5 |
DIN EN 10132-4 |
|
2 |
冲压b，冷成型，De和Di车削，倒角 或 精冲，冷成型，倒角 |
Ra＜6.3 |
Ra＜6.3 |
DIN EN 10132-4 |
|
Ra＜6.3 |
Ra＜3.2 |
|||
|
3 |
冷或热成型，所有边的车削，倒角 或 冲压，冷成型，De和Di车削，倒角 或 精冲，冷成型，倒角 |
Ra＜12.5 |
Ra＜12.5 |
DIN EN 10083 DIN EN 10089 |
|
Ra＜12.5 |
Ra＜12.5 |
DIN EN 10132-4 |
||
|
Ra＜12.5 |
Ra＜12.5 |
DIN EN 10132-4 |
||
|
a． 规定的数据不可适用于喷丸加工的碟簧
b． 冲压件不允许不进行De和Di车削
c． 精冲应符合VDI 2906规定的第5部分：至少清楚75%，裂痕列别2，最大破坏25%。 |
||||
8.2 热处理
为保证疲劳寿命及最小回弹，碟簧的硬度应符合42-45HRC.
对于类别1的蝶簧，硬度应符合维氏硬度计（425 HV10到510 HV10）
热处理后，碟簧脱碳不能超多厚度的3%。
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8.3 喷丸加工
为增加图5-7的数值，推荐使用喷丸加工。
但喷丸加工需生产商与客户协定。
8.4 预设性
热处理后，每个碟簧需加载一定力使其达到平坦状态。对碟簧加载两倍试验负荷力Ft的力，
应可以满足表7规定的弹簧负载的公差。
8.5 表面处理与防腐
产品表面应无损坏，如伤痕、裂纹及腐蚀。
无论是否进行防腐处理或进行哪种防腐处理，都是特定碟簧的要求。合适的防腐处理包括磷化、发黑及金属保护涂层，如镀锌或镀镍。此项应由客户与生产商打成协议。
使用现行的水溶液的电镀工艺有可能会导致氢脆现象的出现。硬度超过40HRC的碟簧比材质稍软的碟簧更容易发生氢脆现象。所以在选取材料、生产工艺、热处理及表面处理（如DIN 50969）时应充分注意这点。如要进行电化表面处理，应咨询碟簧生产厂商。
对于动态加载的碟簧，不可使用电化表面处理。
碟簧的表面处理标准方法为磷化浸油。
9 公差
9.1 直径公差
De：公差等级h12
同轴度公差 De ≤50:2 X IT11
同轴度公差De＞50:2 X IT11
Di：公差等级H12
9.2 厚度公差
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9.3 整体高度公差
9.4 弹簧负载公差
9.4.1 单个碟簧
弹簧负载Ft应由试验长度lt=lo-0.75ho决定。当加载在两个平板之间时，应采取一定措施，如使用合适的润滑油。平板应进行硬化、磨床及抛光。
为满足固定的负载公差，有必要增加规定的lo和t值。
9.4.2 系列碟簧
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取10个碟簧排列在一起，以此来观察负载曲线及不负载曲线的变化。
试验之前对碟簧施加两倍的试验负载Ft的力。参照第13条，所有单个碟簧应在一个心轴的约束下处于同轴状态。碟簧与心轴的空隙应符合表9的要求。平板应符合9.4.1的要求。
当Lt=Lo-7.5ho时，不负载曲线时的弹簧负载应满足表8规定的负载曲线时的弹簧负载的最小百分率。（见图2）
9.5 碟簧与导向因素的空隙
为保持碟簧处于一定位置，一个导向因素是必须的。导向因素最好使用心轴。为保持碟簧外部位置，推荐使用套管。
10 潜变复原
在使用过程中所有碟簧都会失去负载。在应用方面这被叫做潜变复原。潜变与复原在很大程度上是由碟簧横截面的压力分布引起的。其影响可以根据设计压力6oM进行估算（见DIN2093中第10条）。
潜变可定义为当对碟簧施加一定的压力时，随时间变化其长度的进一步缩短值△l。复原可定义为将碟簧压缩至一定长度时，随时间变化其负载力的减少值△F.
对于动态负载压力下的碟簧，复原的标准值不可超过图3和图4规定的值。
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11 许用应力
11.1 静态及极少的交替负载
参照DIN EN 10089或DIN EN 10132-4，对钢材材质的碟簧施加静态负载或当其处于中等疲劳状态下，设计压力6om最大偏差值不得超过1600MPa。
压力越大，越容易失去弹簧负载力。
11.2 动态负载
最小的原始偏差以避免断裂：
疲劳负载状态下的碟簧安装时应是原始偏差值s1≈0.15ho到0.20ho之间，以避免由于预设过程中残留压力引起的上部内部边缘的I点发生断裂（见图1）。
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11.2.1 允许负荷
图5到图7展示了未进行喷丸的碟簧对其施加动态负载后的疲劳寿命。它们规定了在三个不同的应力循环值N，即N≤2X106，N=105及N=5X105时，由于最小压力6u英气的6h压力的永久范围值。
对于其它压力循环值带来的中间值可以依据此信息进行估算。
图5到图7的信息给出了能够产生正弦负载的疲劳试验仪器的试验结果，并且给出了从99%概率的疲劳寿命的统计结果。这些信息适用于单个碟簧或者I≤10的些列碟簧。试验条件如下：室温，S1≈0.15ho到0.20ho下的碟簧预加载，表面硬化以及完全取得的内部及外部的指导值。
为了延长碟簧的疲劳寿命，应使碟簧免于机械损伤及不利条件。
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应注意，实际中的循环应力通常是不成正弦曲线的。任何附加的压力（如：突然的动态压力，冲击负载和共振）都将减小疲劳寿命。
在此种情况下，以上图表所给信息应转变为合适的安全因素，如有必要应咨询碟簧生产商。
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注：关于疲劳寿命的可靠信息不适用于除此规定以外的其它材料所制的碟簧，不适用于10个以上的系列碟簧，不适用于其它排列的碟簧，同样也不适用于受化学或热影响的碟簧。此外，其它的信息通常可从碟簧生产商处获得。
对于压力递减及挠度曲线（尺寸系列C）的堆叠碟簧和大量的系列碟簧，单个碟簧可能会出现不平的递减曲线。此结果是由碟簧、导向元件和尺寸公差间的摩擦引起的。
系列碟簧的边缘比其它的更容易损坏。将会比图5到图7所示的疲劳寿命短。
碟簧的疲劳寿命可以通过额外的喷丸进行延长。
12 试验
12.1和12.2中所列特性的测定应由顾客和生产商达成一致。
12.1 尺寸与其它特性的检测
DIN EN ISO 3269所定的特性也符合表10中所列的特性和质量等级
表10
|
碟簧特性 |
质量等级数值 |
|
主要特性
弹性负载，F（当s≈0.75ho）
外径De
内径Di |
1 |
|
次要特征
原始状态下的整体高度lo
厚度t或t’
表面粗糙度Ra |
1.5 |
12.2 硬度测试
维氏硬度测试应参照DIN EN ISO 6507-1 到DIN EN ISO 6507-4，洛氏硬度测试应参照DIN EN ISO 6508-1 到EN EN ISO 6508-3
测硬度的压痕应在碟簧的上部，处于内部与外部边缘的中心位置。
13 其它相关要求
如有可能，导向元件与辅助板应由表面硬化的材料所制，硬化层深度约为0.8mm，且硬度最低位60HRC.导向元件的表面应光滑平整。
如果对碟簧施加静态负载，可以使用非硬化的导向元件。
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参考文献
DIN 4000-11，弹簧贷品特性的表格设计代替标准号
DIN 59200 扁钢产品.热轧宽扁材.尺寸、质量和尺寸、形状和质量公差
DIN EN 10048 热轧钢窄带材.尺寸和外形公差
DIN EN 10051 无涂层连续热轧非合金和合金钢板材、薄板材和带材.尺寸和外形公差
DIN EN 10140 冷轧窄钢带—尺寸公差与形位公差
DIN EN 12476 金属的磷酸盐转化涂层.规定要求的方法
DIN EN ISO 11124-1 油漆和有关制品应用前金属衬底的制备.金属喷射清洁的磨料规范.第1部分:一般介绍和分类
DIN ISO 2126-1 技术产品文件—弹簧—第1部分：简单介绍
DIN ISO 2162-3 技术产品文件—弹簧—第3部分：词汇
如：DIN2093-31*63*1.8*4.15 承载力检测：见8页：L0（4.15）压至Lt2.39能承载Ft(4238N)史特牢标准库有更多碟簧标准提供
