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[已解决] 弹簧的疲劳强度主要跟哪些参数有关?

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发表于 2008-3-11 11:18:04 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国北京

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弹簧的疲劳强度主要跟哪些参数有关?
4 e# U) M* s  G6 ^! L& t9 N4 k
8 j% J, _# g- m% T这些参数又是如何影响弹簧性能的?
发表于 2008-3-11 11:50:19 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城
主要与材料的屈服强度、表面状态、尺寸效应、屯冶金缺陷、腐蚀介质、温度等有关!!!
发表于 2008-3-11 14:32:46 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江绍兴
影响弹簧疲劳强度的因素
8 @0 g2 v1 P9 j# ?$ K' \       1屈服强度
' a8 ~% O9 w; \* Y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
. V$ Y4 b1 \) {' U1 P) a
: Q. F$ y" \' ]$ Z
% p# r- q$ M! W
2表面状态
4 f% Q" R8 \" ?5 o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。

$ i* I/ m& \9 d. }8 R, Q( V

/ t% W$ c2 C! D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。
. F* }4 X; a1 S8 V

& }. I6 |: h: _4 ?; u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。
& c0 m7 @4 t' c1 c# E" l) b

" k3 \; U( M& |+ }9 Q2 d3尺寸效应; e+ a) f$ X/ I& m
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 ' b9 N4 H6 z% n/ Q7 X0 O+ o) w

1 ?7 e/ w/ v6 D  y7 w2 F4冶金缺陷2 @2 \6 T% b! Y
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

" k7 N9 {3 k8 m( Q+ f3 E

7 }9 Z  X6 {* m% u& x9 z& m5腐蚀介质
- s/ m0 ~! @& g) c  o6 r; o( T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
/ [# N0 ^* t0 G" I' a

4 R. @4 p' _. g& J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。 0 Y  k. q- S5 v1 I! L

' x. f2 E4 M1 S; U% s5 a6温度# d: k: m  d0 K' F* D
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。 # m( G9 D  e$ u$ y4 N

5 {7 S: M; M/ U8 D! g有关以上这些影响疲劳强度因素的具体数值,参看有关资料  
4 Y3 ]# o0 q' L4 x. X* I% O+ \8 M2 U! z$ l1 ~! `0 L* }" R
一般材料表中所给出的σ-1和τ-1值是指材料表面光滑和在空气介质中所得的数据。如果所设计的弹簧的工作条件与上述条件不符、则应对σ-1和τ-1进行修正,一般考虑的影响因素有应力集中、表面状况、尺寸大小、温度等,分别采用应力集中系数Kσ(Kτ)、表面状态系数Kß、尺寸系数Kε、温度系数Kt等来表示,则实际的疲劳极限为
# [2 J6 P* h, J$ A4 q+ M9 n
Kß KεKt
-------------
Kб
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8 e* A+ ^/ M( K
[ 本帖最后由 xinfeng123 于 2008-3-11 14:35 编辑 ]

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发表于 2008-3-13 21:03:14 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北黄冈
楼上说的很详细  学习了
发表于 2008-3-13 21:10:07 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南京
3楼的讲的真是到位啊,好好学习一下。
头像被屏蔽
发表于 2010-9-27 15:35:26 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北黄冈
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
发表于 2010-9-30 21:53:37 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南京
简单说,弹簧的疲劳寿命与下面几个因素有关:
# s9 [1 D8 J* J  c: z/ q, ~( }1、材料的纯净度,非金属夹杂物特别是脆性夹杂物尺寸及数量越多,弹簧越容易发生疲劳断裂;. z( Q$ n8 \/ W( q6 R- V( }% d
2、表面质量:表面如有热加工或热加工过程中造成的裂纹等缺陷,在热处理和使用过程中都会产生应力集中,降低疲劳寿命;
2 ?% R. @" y! @" u( E7 n! W6 C7 x1 S3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;$ ?3 P  U" f1 E$ l
4、表面光洁度越高,弹簧在工作中应力集中也越小。很多重要场合的弹簧钢都采用银亮材;5 s! N0 `9 k$ ~0 i: w
5、热处理工艺:合理的弹簧热处理工艺可以使弹簧的硬度均匀,获得优良的抗松弛性能;
% o8 h5 I! Q0 U/ M2 K! u2 G$ Z8 M6、制簧工艺:优良的弹簧卷制工艺可以确保弹簧的尺寸形状和表面质量;另外磨簧等工艺也非常重要;
* u4 U9 F* ~( c- o$ i+ i7 n. r7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;+ w; L; d% @' O2 v: A
8、弹簧本身设计的问题,如果设计不合理也会降低弹簧的疲劳寿命。
发表于 2010-9-30 23:33:02 | 显示全部楼层 来自: 中国山西太原
学习了,总结的到位
发表于 2010-10-3 23:29:16 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏泰州
我认为还需要补充一些:( ^* L  W. }0 s  i) q
以上讲的大多是既定的因素,还有一些不确定的因素,如环境的影响。
" J$ P( ~+ x, \7 G+ c) u从疲劳理论上来说,还与材料表面的粗糙度,试验的应力比,残余应力有关。
4 f3 c4 u1 f7 D! M/ N& ^楼主要好好考虑。- F3 O/ a5 k+ O+ N' ]! |
这是一个复杂的问题。
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