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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?( `$ n: S  g! Y
- U# J( p+ O) f% 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# V: D* ~; S( k1 H6 @
       1屈服强度
: E/ l2 F) R1 A! g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

/ y2 n" _, B5 m1 D2 j- `+ n) h- `4 s1 ]7 C6 F+ A

* d* e9 o& {' m& \% Q' y& [2表面状态
$ J/ j" q/ N# j2 K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。

2 @: J8 b2 z! \* n0 ?# C/ o8 s

; D$ i3 J6 q6 w# G5 ?9 k( f& |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。 : n" a' R+ \; S) B% K, ^1 V# y+ D" o

* S7 W' g4 g# r* u) h5 X+ p- F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。
) H- O2 V  ?6 p, c& q
0 G$ r8 q6 o3 b3 f
3尺寸效应5 k# V: P7 o& l" m7 N. x$ n
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
9 v& @) i) y; J

" Z% [* `0 n8 r4冶金缺陷6 X7 L( g) z  r. w
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

- F, c, E  C( f, E7 r
# e- s0 a6 A2 H5 w$ X  ?0 |
5腐蚀介质& R8 v0 c$ l& w+ I6 P5 h
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

6 T2 Y$ w& O* c/ `

# N0 [- U# c$ ]8 C, l. \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。
$ \- X3 o& A' \! K$ I
9 Z/ n6 P6 [3 ~+ Q4 e
6温度( p& W, i& [, {* v: M
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。
( J3 u& {( d$ ?, v1 x6 x% ~

: ]9 Y! m5 n/ D9 K6 m" b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  * U  y& w% n! r: k* Y. X: W
) k7 k6 q, Z, A; C1 j9 Z- ^# g
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
: e/ f0 f% j  ~; y9 F
Kß KεKt
-------------
Kб

$ i1 U6 W% `8 Q  g5 T) i5 {; u1 w* j: e. D0 _0 S4 u9 l4 A, W5 v
[ 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:. I; M9 ]+ I/ x- {" i
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;
- D# }8 }5 {4 C* J# Q2、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;
5 z" J/ k$ L2 u6 f- z5 G3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;- ]2 S7 K& k! ?# g7 @5 c3 B
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;! \& A+ n# F/ j2 K+ Q; Y
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;
6 w* t4 M! \% D# ]% ?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;% a6 n: A0 L& }2 d- y9 J! [: A- h* [
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;4 m5 S1 |1 T  T
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:1 H' K0 S1 Q( [  R9 d5 i* S
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。
5 C9 X& [- l8 o. D5 u1 L1 L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。
0 Q. G2 ~6 c/ _5 H* M楼主要好好考虑。, E) _* I# }+ x
这是一个复杂的问题。
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