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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?. K9 e9 G5 F9 Q  L$ \1 E( m

' I' Q) u* G" L8 Y0 O. ^0 r- J+ V4 b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
2 b) P- A+ G5 o$ ?* D. f       1屈服强度3 c4 O9 x0 c7 T" j2 G9 Q' U) `) o0 w
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
: W) d0 N/ E: S

" a/ f+ C. Y9 b
0 n% a2 Q$ R4 p/ A- p3 ]
2表面状态
/ X, k4 |8 L2 z: J2 r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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  g, N; \( R6 @
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 ^/ C& d5 p& k1 M9 f& \* Q$ }. x
, N2 q$ e5 o: P
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。
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) z3 ?* c9 I) x* B* P
3尺寸效应
% K$ W2 r- |# p/ }7 Z! [$ D
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 \& C5 v$ Z. P( R3 o9 Q* j# d* }
  Y( |5 s( i* Y" c+ m, \2 q
4冶金缺陷
6 o( ~, W, s2 u9 h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

  ~" e% e* L0 X& M
" _( C8 ]7 {+ Z1 ?' h! z. X
5腐蚀介质
! ~: \3 |$ s/ ]5 ^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
3 u/ L9 x9 `; S
% y- M/ G1 o" T  \( b: \( B( g
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。 ; M1 d8 p% d7 B/ s% K( |9 V

1 m! M- I# X, X- A5 ?/ R# B$ h7 P# \6温度8 j2 y; {8 w; q4 k
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。 : A. ?" U5 K7 I4 X6 y7 }0 w

3 q+ v6 ~3 U8 `' u: F% M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    e+ W0 o6 ?6 p  d! E2 {

1 d( S- z! `, w" z( l# h/ c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
/ ^+ \( \+ z. P# P. x
Kß KεKt
-------------
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# |+ S2 g& g( ^
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[ 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" g- W8 G3 E0 ~# [. C: j8 D
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;$ g8 V) }) y. n8 Q5 L2 s3 }3 Q
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;( R9 Q7 E% K3 [% Z
3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;
' H4 o# |0 H% a1 `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;
- M+ s3 P' y- S* ^2 \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;
) f  B' q! ~' `  H! v9 d7 A/ Y6、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;
# H2 L4 K8 j4 U& x1 {$ q; j7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;  e* \8 g+ S7 F
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:' \! ?5 z! r% F2 F) W* V2 e/ ]' ?
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。
, S8 A) b* v- j1 |  z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 D: @8 K) h' N* Y5 B楼主要好好考虑。0 V+ C; k' y, j7 a# }) K
这是一个复杂的问题。
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