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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?6 h" m8 m& S/ ]% C
' W3 T% Z# b' H7 Y; c% }- U
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 i5 T$ n. [6 P- ^; a+ U       1屈服强度
0 S) H- M2 Y# D" j: \% l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

. F# G8 P; @( D5 c: P1 t& T
9 C% r3 [' V6 r- b$ p' J

3 x6 K  f8 ]; X% Q2表面状态
( O/ z, [; J: J6 X: }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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$ E8 Y# J1 g, l( R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。
1 q: }" R& D" \; W
. V" E. {7 K* K6 [$ C
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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) P, p3 ]' S; d3 w- b6 @( R" m2 w
3尺寸效应
8 K0 i; V7 Z. {6 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
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8 I" H! b% q( T0 n" b
4冶金缺陷
  u/ D: k4 {# t9 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
# y3 C9 a+ e) l# r5 b$ v% R6 \

) c5 d# C4 R" [! `5腐蚀介质
) P* z+ @' N! ]2 @& k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
# A1 a9 W0 e( a5 f
8 n% \7 i. O1 e. Z0 m
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。 ) M( w; t( o+ k- t( c

  {9 Q7 X  z2 n4 H6温度
- s# G- x( K4 x! y8 l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。 ' g7 o6 c7 a; [3 `, r* M

* Y$ k: U$ I! \- R2 ^/ N8 t$ Y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  ! P& I, s# D/ K& K& T: C. q: c, {

* f) M* b. ~7 n) d  r% X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3 I0 S" T2 J3 I7 R6 L" F
Kß KεKt
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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:* M0 s) J& ~+ K6 X
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;- j0 g+ \' W+ V
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;
. S' M7 _$ C# g$ z- [& T8 F3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;, Q# F7 o. p) u1 f% q- H
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- T5 R  j' @! C1 n
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;
3 |2 v6 \. a4 P7 i( R3 [3 |7 |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;6 _, c+ b- @0 c) P; M/ v
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;3 U7 ?( s9 Y8 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:
+ |# u- a# f: R# w/ T4 k7 G7 o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。+ u/ P$ H$ T# }4 M
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。$ p& I3 Y" \4 ~" o
楼主要好好考虑。
3 d+ A6 d" z2 J1 |这是一个复杂的问题。
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