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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?+ m6 G7 h% J1 R5 i
8 ^: a/ `: h. I: J
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
/ [( i5 V8 k6 b5 h! C       1屈服强度
' h, E7 U9 U) }. w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

0 r9 o6 l- g: x9 x' y0 z
$ o4 L7 i6 E# j0 ]) W
/ I1 M9 X2 P" [4 r
2表面状态; s0 J' a$ r. v. g* A; i, s
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。
3 _) W7 m/ J2 C/ f+ q2 Z! n
9 h, A# o' I, x3 Q' e* o1 e
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。 ' q* ~) G  t* [. b( ~6 Y

2 `! p. B! u$ Y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。
! }  O% [; r. ], Y
" c% l; P" i" {) R7 m% E& a1 \
3尺寸效应
' h8 U4 G+ c! h+ v( k1 F3 T  `
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
6 B: m# A& Z' ~6 u4 A
3 @5 E4 u1 F5 c& Q
4冶金缺陷, q3 O; b6 D: ^1 N/ ?+ u6 Q0 q( q2 V, e
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

: z' X% z, \( U$ W6 H7 [

& U* j9 f# x/ J6 R! v, ~5腐蚀介质+ r- D7 n7 U# V# L( ]
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
, F9 Q3 d& b8 h. E) {! X" ~0 }
3 a9 b- d/ P$ g  X
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。 " D! u* b7 c$ \6 f. N

# ]3 ^# D' g, Y- m0 Q+ }7 j: s6温度- J4 S( z4 u' N: n4 `. r: F5 e
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。 6 @% S2 k9 @8 A) [$ [; O+ G
# m9 R$ {  ?/ x# N" ^
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  
" [+ a  c$ ^! C5 N
! n/ W% q4 @# ^" q1 d% g' n; 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3 F: j+ R9 h; [' f  L, `
Kß KεKt
-------------
Kб

6 [6 v7 S4 g" @# {/ V: Q) P3 E# S: U# `* E' z0 |" s6 `
[ 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:9 H3 N, U2 b. q' x+ d8 V
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;
. [/ b  s8 t* 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;
! R* d0 U3 a& |! P. W6 I3、表面脱碳:会造成局部软点,成为疲劳裂纹的萌生源;
" M  n2 J8 y* S& h4、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;+ w6 t! F& z7 [7 [: h
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;
+ a3 [1 T; s- O8 s3 Z3 o6、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;& ?8 V' `. p3 t
7、弹簧的硬度:弹簧硬度越高,出现疲劳断裂的概率越大;9 n5 `# {' f7 p' p  P" e0 C1 {
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:! o7 m  _# C) l, \# j
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。, w0 h+ l$ C, F1 T% B
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。5 y! Q: ?# d5 s$ p2 n
楼主要好好考虑。* G4 M' Z  ]$ o" @
这是一个复杂的问题。
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