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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?
2 u/ K! o7 l; c
  M- e+ _: u9 p7 H  n. i' Y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5 Y1 ]- t6 J- E
       1屈服强度* y$ q- j/ u, q6 [  x  P
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

$ `& w7 ]3 B8 n- U* {0 c6 j
- |7 a$ ~2 S9 l, v' R
/ M, ~: z- O# C  w
2表面状态
8 l: A9 I/ v  F1 m" x. B0 d, c( A4 Q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。

1 \" P: l$ S3 N4 W/ S

2 o  s+ G% a$ Y8 X- H5 m# V$ k3 o) s# p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。
5 P% P9 y5 Y! n0 Q% |  ?

/ H0 R5 z6 P, w9 a! V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。
2 c* w0 Z3 `# X  |' c4 @

2 b/ _$ ~- @0 c$ _# q9 t3尺寸效应
# o' C" w+ ~3 w' x: P
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 a) C6 v' v  d$ Q: ?' K

! r* `( f" N( @% O4冶金缺陷$ [9 _! Z  _6 z4 J( P
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

8 M  i2 P. c. |

' m1 \. c# U$ w6 |* z5腐蚀介质
) P# f5 @/ g/ c' a. D$ r( [% Q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

) h$ x# e  w- {$ v4 Q& K

- m( Z& W; [; R4 m. B! t4 T1 `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。
: P6 W3 ?* E5 k  A1 m

, T. J: y$ K7 s1 T( _# i9 @6温度3 e0 l& y9 j( k6 b
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。
8 Q, s' P9 D- C) o+ J  x# V

  g$ C7 X; s: z6 c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  
% l& G! n. K# k! n4 f2 y7 n" L5 z! l3 z5 L
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 w7 z( ~  p* a7 G
Kß KεKt
-------------
Kб
7 I! N% \6 U4 c6 V8 P9 I0 q( q
9 l3 Y4 l1 K/ d+ }# P8 K5 i- `
[ 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:0 [& `/ o6 C, F" [2 s) I; ]& ?/ p
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;) J* I- C3 _1 t
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;: d& e: k) x" s) u. a7 |9 k
3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;/ \+ R) R! Z- \+ J# T2 n' T: _
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;! `! V* M4 i2 A. |* G' ~7 E2 b+ @
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;5 k0 W' P* P5 g, q9 `
6、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;0 y0 ^0 ]& i6 f( U/ k* m" X
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;
; F( m1 m4 u* Y7 _6 D$ Z8、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:
& |( B7 H( |# o* g: l0 K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。# i; E! Y1 K0 U. d" t4 p
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。
: F/ z  M- H" |; z2 d9 C6 a9 i楼主要好好考虑。! a" `' O4 L' l' g/ _
这是一个复杂的问题。
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