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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?+ O! c2 g% T; N+ D, z

& g; i$ V% l1 L1 C: p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' F1 \# b+ T) y- X( e7 V
       1屈服强度& E; i( u5 k- [( G0 c
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

* O' G3 l+ n3 l! d' V  P# |% l( ?5 G$ l% G

- A+ W1 X' N% z7 X+ s; s2 \2表面状态: E) k. K, _* x& E, ~* e9 i0 l
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。

7 r4 b8 }6 q% s2 o% C
. k+ Z1 O% D- |2 [
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。 9 _9 q, T; a4 n
6 Y( D$ i1 [1 ^3 p: r* P/ U1 A( [
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。 $ r6 K+ ]5 B1 G& v

- z# o* o4 R4 A& w+ v3尺寸效应
2 f: e( i6 s/ U# e0 c
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 x8 g4 o" s% Z8 T
& o% R5 W- ^3 ^9 X9 @) T( l
4冶金缺陷
- W: i4 c& }5 H8 a8 K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

- Y7 B: B, `9 G

) l! T5 i$ S" G3 [, ~& g( E5腐蚀介质+ l4 Y/ J3 U6 u8 |4 P- E
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
( `! ^) ?' Q" I& \& K! Q
% }; F; O  }- K0 t
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。
* r. b; d  t$ R4 d
9 K* c* [/ t9 L0 ]- n5 W6 K& n
6温度; O+ V/ U7 O# W; J  i! Z
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。
. K" k1 g8 G5 E6 s1 c7 Q  j
, k. G' Q- R* 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  0 i8 {* m. k  M' {
" U0 X' G. t6 y" J4 J" 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6 O9 ?# Q% c0 l8 X7 A9 s
Kß KεKt
-------------
Kб

4 L, ?0 T; O3 Q& D- `; K7 }/ J# s: [
[ 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:
' q& u- E2 `8 B. U! }- a5 Y3 c) N' N1、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;
5 m' _; w1 ~9 \- @; i2、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;
0 F9 n; X* l5 _0 B) k" }3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;, z. J6 a$ Q1 l8 j7 _
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;
+ q) Y1 P& @# w( @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;
; {+ m( l- h  {1 G7 r* y2 m; w6、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;: q6 s# d3 @3 G' N" z
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;+ J4 v; W% a: m
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:1 O) ?; u0 x2 @# c
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。; V( k1 z) u/ m/ W, t4 Y! V
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。
/ I/ c+ E  `) U楼主要好好考虑。
) z8 M- D7 Z% j( M8 q  ]这是一个复杂的问题。
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