六大因素 影响弹簧疲劳强度

2017-09-27 19:19:00人浏览

1.屈服强度 材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系,一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,因此,为了提高 弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度,或采用屈 服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说,细晶粒组 织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。

  2.表面状态 最大应力多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧 的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷 制过程中造成的裂纹、疵点和伤 痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。

  材料表面粗糙度愈小,应力集中愈小,疲劳强度也愈高。材料表面 粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面 粗糙度的增加,疲劳极限下降。在同一粗 糙度的情况下,不同的钢 种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同,如冷卷弹 簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制 热卷弹簧及其热处理加热时,由于氧化 使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象,这样就降 低了弹簧的疲劳强度。

  对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提 高弹簧的疲劳强度。

  3.尺寸效应 材料的尺寸愈大,由于各种 冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高,产生表面 缺陷的可能性也越大,这些原因 都会导致疲劳性能下降。因此在计 算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

  4.冶金缺陷 冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析,等等。存在于表 面的夹杂物是应力集中源,会导致夹 杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大 提高钢材的质量。

  5.腐蚀介质 弹簧在腐蚀介质中工作时,由于表面 产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源,在变应力 作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡 水中工作的弹簧钢,疲劳极限 仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹 簧疲劳强度的影响,不仅与弹 簧受变载荷的作用次数有关,而且与工作寿命有关。所以设计 计算受腐蚀影响的弹簧时,应将工作 寿命考虑进去。

  在腐蚀条 件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用抗 腐蚀性能高的材料,如不锈钢、非铁金属,或者表面加保护层,如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明 镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。

  6.温度碳钢的疲劳强度,从室温到120℃时下降,从120℃到350℃又上升,温度高于350℃以后又下降,在高温时 没有疲劳极限。在高温条 件下工作的弹簧,要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下,钢的疲劳 极限有所增加。


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