弹簧的疲劳强度主要跟哪些参数有关？

wypan2004

弹簧的疲劳强度主要跟哪些参数有关？

这些参数又是如何影响弹簧性能的？

lcshjsb

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！！！

xinfeng123

影响弹簧疲劳强度的因素
: B% b: F: n' r' h6 ^+ E3 e8 ^& e       1．屈服强度
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。
, F1 H: n: [" s

! e( v- v2 O5 t/ x8 e5 H5 V9 i2．表面状态
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。
( |% v3 j# f* t. J
. W5 }# ^" O' K. m# P4 M* t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 q9 q7 J& C& f$ f3 Z$ ]2 ?& X0 W
- B  ?) J% G! A2 }: N3 [, q( l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。

+ x9 i/ p; n; w  e7 M& i' n7 W3．尺寸效应
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。
- i! b9 m2 N1 l1 W
5 X, q4 e/ ~1 N% ~- i! d4 ~4．冶金缺陷
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。
, c6 ~- ^3 m0 U' n
5．腐蚀介质
9 F' X9 f9 D; Z( \: @, j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。

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。

6．温度
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。
4 P" P" M" I% W& g7 f5 @; {1 F
' ], t! [# X9 h! ~6 _- h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  
( G& q6 x. ^2 l3 I  w7 l0 A  \# A
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
1 S3 X3 \# D" w

Kß KεKt

-------------

Kб

% G3 I0 \4 v% U5 Q& [" W
% i; `8 Y  H( \1 O' Q  b% b. z[ 本帖最后由 xinfeng123 于 2008-3-11 14:35 编辑 ]

lg110

楼上说的很详细  学习了

kevin8hu

3楼的讲的真是到位啊，好好学习一下。

wwjxgz

简单说，弹簧的疲劳寿命与下面几个因素有关：
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；
3 A' l9 k- X3 p( e2、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；
3、表面脱碳：会造成局部软点，成为疲劳裂纹的萌生源；
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；
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；
. e, u  |# E* S1 X6、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；
; x7 S- ?& R+ s! ?% z! B+ @7、弹簧的硬度：弹簧硬度越高，出现疲劳断裂的概率越大；
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。

wanggw99

学习了，总结的到位

mingliangzhu

我认为还需要补充一些：
2 E* F# r" G- B) }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。
9 c5 N& |! M) u* ]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。
+ U" o$ }- |. i* L' c楼主要好好考虑。
这是一个复杂的问题。