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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?
1 l% X2 {& V4 I5 j" G4 T+ n' M9 Z7 W  m$ C+ a1 ?
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
. 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

( r6 d: x$ R! F: H7 z" q7 w  O1 O& n. G3 G7 H

. 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。

. \1 T: m, E$ d1 F+ o) N- w2 S

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。
6 {2 o: R! {3 s9 V& L9 k

; 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

% r5 y5 H5 w! v6 w5 x/ b

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
7 ~4 f* q* @6 [) B( u
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。
" i9 s. {+ w6 N; E9 e% D& S

* 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
# A' b; p& G( y# W* \
Kß KεKt
-------------
Kб
3 X+ U* |% p/ d$ F

$ 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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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:
( V/ C' o# a$ @% O- \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;
. X& S; v6 e: Y+ u6 F$ q8 @4 I% L+ 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;4 H' ~) N- F" f0 e# P0 i: i
3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;/ e* c9 o: \8 c
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;
& f) D. i% E  `" @/ V# Z" K5、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 _# G! L6 P5 I- @) q" H( X; u( I6、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;3 D! a/ l, G& k" @. d
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;- j/ ]8 H" w: t" b) a7 ~
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:
' x. O* p" C' e. \& r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。
1 H, L3 c, d* N* [3 B, \( o1 K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。6 k7 Y. w# j, t5 k9 W: `9 S
楼主要好好考虑。0 `+ ?0 O' k* ]7 x) r
这是一个复杂的问题。
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