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          淺談影響彈簧抗疲勞強度的主要因素
          發布時間:2014.07.16 新聞來源:開創彈簧機 瀏覽次數:

            導讀:疲勞強度是指彈簧金屬成形材料在無限多次交變載荷作用下,而不破壞的材料本身的最大應力,金屬材料的疲勞強度又叫疲勞極限。實際應用中,金屬材料并不可能作無限多次的交變載荷試驗,彈簧抗疲勞強度在多次試驗應用后,其疲勞極限值就是下降。那么,影響彈簧抗疲勞強度的主要因素有哪些呢?
            1.彈簧材料的屈服強度。通常來說,彈簧材料的屈服強度越高,其疲勞強度也越高。因此,為了提高彈簧的抗疲勞強度,設法提高彈簧材料本身的屈服強度或采用屈服強度和抗拉強度比值較高的材料。相對于同一材料來講,細晶粒組織要比粗細晶粒組織具有更高的屈服強度,相應地抗疲勞強度也就高。
            2.彈簧材料的表面質量。表面狀態的最大應力通常發生在彈簧材料的表層,所以彈簧的表面質量對其疲勞強度有很大的影響。例如,彈簧材料在軋制、拉拔和卷制(電腦彈簧機)過程中造成的裂紋、疵點和傷痕等缺陷往往是造成彈簧疲勞斷裂的主要原因。
            材料表面的粗糙度越低,其應力集中越小,疲勞強度也就越高。材料表面粗糙度對疲勞極限的影響是隨著粗糙度的增加,其疲勞極限下降。在同一粗糙度的情況下,不同的材料和不同的彈簧機卷制方法,其疲勞極限降低程度也有所不同,如冷卷彈簧降低程度比熱卷彈簧小。因為鋼制熱卷彈簧和熱處理加熱時,由于氧化使彈簧材料表面變粗糙和產生脫碳現象,這樣就會降低彈簧的疲勞強度。這也就是為什么我們有時會材料表面進行磨削、強壓、拋丸和滾壓等處理,主要就是為了提高彈簧的疲勞強度。
            3.尺寸效應。材料的尺寸愈大,由于各種冷加工和熱加工工藝所造成的缺陷可能性越高,其表面缺陷產生的可能性也就越大,這些原因都會導致彈簧疲勞強度下降。因此在應用中我們計算彈簧的疲勞強度時要考慮尺寸效應的影響。
            4.冶金缺陷。冶金缺陷是指材料中的非金屬雜質、氣泡和元素的偏析等。存在于材質表面的夾雜物是應力的集中源,將會導致夾雜物和基體界面之間過早地產生疲勞裂紋。因些,采用真空冶煉和真空澆注等措施,可以大大提高鋼材的質量。
            5.腐蝕介質。彈簧在腐蝕介質中工作時,由于表面層產生點蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源,在變應力作用下就會逐步擴展而導致斷裂現象。例如在淡水環境中工作的彈簧鋼,其疲勞極限僅為空氣中的10%~25%。腐蝕介質對彈簧疲勞強度的影響,不僅與彈簧受變載荷的作用次數有關,還與工作壽命有關。所以設計和計算受腐蝕影響的彈簧時,應將工作壽命考慮進去。
            實際應用中,考慮到在腐蝕條件下工作的彈簧,為了保證其疲勞強度,可采用抗腐蝕性能高的材料,如不銹鋼、非鐵金屬,或對彈簧進行表面處理來加保護層,如鍍層、氧化、噴塑、涂漆等。實踐應用表明鍍鎘可以大大提高彈簧的疲勞極限。
            6.溫度系數。溫度碳鋼的疲勞強度,從室溫到120℃之間下降,從120℃到350℃之間上升,溫度高于350℃時又下降,在高溫時沒有疲勞極限。在高溫條件下工作的彈簧,要考慮采用耐熱鋼;在低于室溫的條件下,鋼的疲勞極限有所增加。文章內容技術支持源于開創彈簧機:http://www.stalker-editeur.com/。

             
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