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发表于 2008-3-11 14:32:46
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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。
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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
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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。
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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。
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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。
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& 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 }
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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
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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
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! 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
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[ 本帖最后由 xinfeng123 于 2008-3-11 14:35 编辑 ] |
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