氮气弹簧 vs. 传统弹簧：为何冲压模具正全面转向氮气技术？

氮气弹簧的优点众多，因此在金属成型加工中越来越受欢迎，因为制造商需要对模具压力进行精确控制。例如，在汽车冲压机领域，氮气弹簧长期以来一直是首选的模具压力系统，因其能提供长期可靠性、紧凑性以及精确的压力控制。

接触压力  

气体弹簧利用气体压力产生净力。该压力作用于杆或活塞，从而产生一个力。

 

与气体压力成正比。与钢制或聚氨酯弹簧不同，气弹簧的额定力是在接触时或杆件开始压缩的瞬间产生的。力的计算方法是将杆件或活塞的有效面积乘以充气压力，例如1.0平方英寸乘以2000 psi等于2000磅力。大多数气弹簧的充气压力为2175 psi或更低。

聚氨酯和钢弹簧的工作原理是弹性材料的变形。接触的初始力实际上为零，随着材料承受更大的应力，接触力随行程成比例增加。为了获得较高的初始力，必须预加载聚氨酯或钢弹簧。在操作过程中，预加载的弹簧会经历更高比例的行程，导致弹簧寿命随着材料达到疲劳极限而缩短。

氮气弹簧使用氮气是因为它是非反应性的，通常在所需的压力下可用，而且价格低廉——其他惰性气体的成本远远高于氮气。空气因其含有大量的氧气和水分而不受欢迎。另一方面，干燥的氮气不会与润滑油发生反应，也不会腐蚀气缸部件。

压缩后，气弹簧压力与气体体积的减少成比例增加。如果体积减半，充气压力加倍。因此，希望包括显著增加的体积，从而减少气缸活塞杆受压时引起的压力增加量。随着压力的增加，力

成正比增长。对于大多数应用，压力的增加不应超过弹簧静止压力的75%。这导致弹簧内的温度更低，从而延长了气弹簧的寿命。例如，某些金属成形操作，如深冲压，可能需要沿10%至20%的增量线绘制非常平坦的力曲线。然而，试图实现小于10%的压力增加是不切实际的，因为气体体积要求非常高。

所有类型满足所有需求三种主要类型的氮气弹簧

用于冲压模具：独立、连接和歧管。

自给式氮气弹簧在封闭的缸体中包含加压气体，并在杆或活塞上密封。这些预充式装置可以通过止回阀填充或排放到所需的压力。这意味着在安装到模具中之前，它们产生的力是预先设定的。液压或电子测压元件在不损失弹簧气体的情况下测量力。

 

通常，杆密封气弹簧的压缩高度比活塞密封型更高，杆密封弹簧中的活塞仅用作保持器，不进行密封。这种弹簧的产力区域集中在活塞杆直径周围，硬化和抛光的杆既充当弹簧的密封面，又充当弹簧的导向面。一般来说，杆密封装置的循环寿命比活塞密封气弹簧长。

 

活塞密封气弹簧密封在气缸体的内径上，在活塞直径区域产生力。活塞密封装置每单位气弹簧外径提供更大的力吨位，但由于气体体积必须垂直增加，因此往往更高。

 

标准自给式氮气弹簧可以通过管道连接到公共压力控制面板，从而实现联动操作。连接装置使用户能够从模具外部填充、排放和监测系统压力。将弹簧连接在一起带来了一个很大的优势——整个系统的压力均匀且可验证。链接

ing可能采用不同的管道方案，大多数在每个配件处使用o型圈面密封。一些制造商可以在子板上提供预组装和测试的链接系统，从而实现无忧安装。与几年前相比，特殊的软管和配件使连接较小的气缸成为一个简化的过程。

歧管式气弹簧是将外壳和杆组件拧入厚板或歧管中，钻出以容纳气体量。控制面板安装在歧管板的一侧。由于歧管成为模具组的一部分，因此在模具设计过程中必须将歧管纳入其中。

 

注意压力和润滑一般来说，气弹簧的维护是

一件简单的事情。在拆卸模具进行日常维护时，工具室应使用称重传感器来验证弹簧压力。弹簧制造商可以根据弹簧的撞击次数提供进行压力检查的时间表。用户还应考虑从弹簧周围的凹槽中充分排出模具润滑剂，这有助于延长模具寿命。如果氮气弹簧需要维修，只需更换内部滤芯或密封件，大多数弹簧就可以在几分钟内重新加工。气弹簧的可修复设计带来了成本优势。

 

大量应用程序

各种形状的氮气弹簧，

力和直径——几乎可以在模具内需要力的每种情况下响应号召。应用包括提升坯料、在拉模中固定焊道以及在冲裁过程中剥离凸起。气弹簧也在零件喷射等特殊应用领域取得了进展。

此图显示了用于拉拔和零件顶出的气弹簧，连接弹簧包含在上模中。

 

考虑从线圈切换到气体？如果模具以高产量运行，并且其螺旋弹簧需要频繁更换，则气弹簧是可以减少此类弹簧更换造成的停机时间的替代品。如果需要更改，改装可以很简单，通常只需要进行微小的修改，例如使用垫片，因为气弹簧可能比它们所取代的螺旋弹簧短。在大多数情况下，需要更少的氮气弹簧来实现所需的总力。在几乎所有情况下，气弹簧的直径都与螺旋弹簧袋的直径相匹配。

毛坯和冲压模具的剖面图显示了下模中连接的氮气弹簧系统。

气弹簧的优势

氮气弹簧为寻求以下功能的冲压工提供了许多好处

充分利用工具。他们：

•提供接触力，无需预加载；

•可提供紧凑型型材，需要较少的模具闭合

身高；提供高、可重复的力，并提供较长的生命周期；

•结构紧凑，产生高力，能够用更少的弹簧实现所需的力；

•可以简单经济地修复；

•可在联动系统中操作，通过位于模具外部的控制面板提供压力控制。