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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?* T6 j# E" s; ?

. l1 V' I, @3 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  Q( W# S. v$ x% E
       1屈服强度- Z. o, e; B/ e* K9 P' s
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
' \8 \6 p* F7 g+ Q3 z; b2 z

. |5 |6 L% [  `# b# v8 R3 u$ i! v2 K
9 z" {* R" U. S( }3 h
2表面状态
* H" F# m2 }: q) c6 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。
" i$ E' z. D$ u1 }5 E  N

7 n% }$ G. A9 _- x, |/ z; P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。 ( d1 }; R0 o! I# k! x& C2 h% F7 z2 S2 j

  C7 D$ y9 W+ V0 I  L+ j* ^% j! _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。
) R- T& F! y" @4 d
+ F$ \1 E* U* R1 Q2 \
3尺寸效应+ D! L. Y' F; g8 L2 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
3 R% S1 a/ _" V  C: n0 U3 z

; i" c2 q7 @; Y4冶金缺陷# J7 v* n6 Z) M0 ?0 V
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
  g) \: ~  Z; m0 @( s

, O# t) Z& \- J6 B7 o* P0 [5腐蚀介质. R# S* }2 H* r; U- L( }" d" O! O
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

, w; ~9 O2 N* ~  c5 C, ~1 y
* ~/ K. e$ ^2 o; B
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。
3 i1 ]  ~8 c% ?( \3 ]1 p+ `; S* e

) }2 d9 |( c- v3 ?! F6温度& M) h: `1 R( B" P
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。 " @' ]" p. a" t5 c+ q2 X8 P  h
4 m; D* z' n. K( C6 m8 }
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  
8 r0 j: c( C+ t  M9 H9 a0 H1 }/ P6 t! H( 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
8 o5 q  H/ z. s. O+ w# [! ~# p
Kß KεKt
-------------
Kб

. S  U- F9 L) v  \  L8 s9 i5 c; Z3 s: c3 ^& g8 w
[ 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:. w% x  x5 o3 J$ e! e. r
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;
" E6 p+ \5 u% e- _8 g/ g6 P: l2、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;
, X) O; j/ o7 k& @8 w$ r3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;+ W4 A  Y/ J9 q2 ^
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;
4 f4 s: @$ {2 V5、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;9 T, F. t3 G2 W1 }
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;7 @% k+ q0 ?0 P* }! p
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;$ e. @; M8 G- K; P( n
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:
3 B# m5 P9 Z8 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。. W$ T2 w: u' H$ 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。
/ Y1 l1 N8 Y8 ~6 J; R楼主要好好考虑。. `8 @! v" I) O2 @% @5 P' n
这是一个复杂的问题。
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