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发表于 2008-3-11 14:32:46
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来自: 中国浙江绍兴
影响弹簧疲劳强度的因素
. K/ E5 I7 \ J/ c8 g 1.屈服强度
; L/ X8 q* I; 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。
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. m, g4 G$ ~1 Q, h" I2.表面状态. Y3 C2 K! C8 A. i# p
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。
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9 s* m$ Q. R- e# M# Q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。
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; T; ?1 c' N" A$ ]! }+ B* N 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。 " E2 P; d. l1 s8 p; W: ~" Y( V8 A
$ ]2 S2 j7 [8 ~3.尺寸效应5 F5 h- ^2 m0 ` G+ d4 Y
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。 ) K# Y$ T' U$ E. G
9 _2 K# t E, N& e& V1 C4.冶金缺陷% _- B+ V2 z( G* M2 w/ T- s
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。
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2 e2 m0 @& }4 j3 ?5.腐蚀介质+ C- b) P0 p) u6 s2 h7 ^) |
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 V' W6 g4 V# [2 c+ W8 \1 w
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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。
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* u2 w- [$ h# {1 B( U$ b. J+ y6.温度
; p' w A6 ~0 J$ \8 [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。 7 Q5 n$ J" r' T- {# p
7 b" B6 j. `# W5 X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 7 D" ~& f! X- I& C0 H; [% [! }
( I& E7 @9 \' K2 F' {9 Q0 d# ]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
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$ E- i/ C1 c$ C% j! L[ 本帖最后由 xinfeng123 于 2008-3-11 14:35 编辑 ] |
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