發(fā)布時(shí)間:2019-08-06 瀏覽量:5501
影響彈簧抗疲勞強(qiáng)度的主要因素有:
1.彈簧材料的屈服強(qiáng)度。通常來說,彈簧材料的屈服強(qiáng)度越高,其疲勞強(qiáng)度也越高。因此,為了提高彈簧的抗疲勞強(qiáng)度,設(shè)法提高彈簧材料本身的屈服強(qiáng)度或采用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比值較高的材料。相對(duì)于同一材料來講,細(xì)晶粒組織要比粗細(xì)晶粒組織具有更高的屈服強(qiáng)度,相應(yīng)地抗疲勞強(qiáng)度也就高。
2.彈簧材料的表面質(zhì)量。表面狀態(tài)的最大應(yīng)力通常發(fā)生在彈簧材料的表層,所以彈簧的表面質(zhì)量對(duì)其疲勞強(qiáng)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(jī))過程中造成的裂紋、疵點(diǎn)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(yīng)力集中越小,疲勞強(qiáng)度也就越高。材料表面粗糙度對(duì)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(jī)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?yàn)殇撝茻峋韽椈珊蜔崽幚砑訜釙r(shí),由于氧化使彈簧材料表面變粗糙和產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象,這樣就會(huì)降低彈簧的疲勞強(qiáng)度。這也就是為什么我們有時(shí)會(huì)材料表面進(jìn)行磨削、強(qiáng)壓、拋丸和滾壓等處理,主要就是為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。
3.尺寸效應(yīng)。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(chǎn)生的可能性也就越大,這些原因都會(huì)導(dǎo)致彈簧疲勞強(qiáng)度下降。因此在應(yīng)用中我們計(jì)算彈簧的疲勞強(qiáng)度時(shí)要考慮尺寸效應(yīng)的影響。
4.冶金缺陷。冶金缺陷是指材料中的非金屬雜質(zhì)、氣泡和元素的偏析等。存在于材質(zhì)表面的夾雜物是應(yīng)力的集中源,將會(huì)導(dǎo)致夾雜物和基體界面之間過早地產(chǎn)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(zhì)量。
5.腐蝕介質(zhì)。彈簧在腐蝕介質(zhì)中工作時(shí),由于表面層產(chǎn)生點(diǎn)蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源,在變應(yīng)力作用下就會(huì)逐步擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂現(xiàn)象。例如在淡水環(huán)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(zhì)對(duì)彈簧疲勞強(qiáng)度的影響,不僅與彈簧受變載荷的作用次數(shù)有關(guān),還與工作壽命有關(guān)。所以設(shè)計(jì)和計(jì)算受腐蝕影響的彈簧時(shí),應(yīng)將工作壽命考慮進(jìn)去。
實(shí)際應(yīng)用中,考慮到在腐蝕條件下工作的彈簧,為了保證其疲勞強(qiáng)度,可采用抗腐蝕性能高的材料,如不銹鋼、非鐵金屬,或?qū)椈蛇M(jìn)行表面處理來加保護(hù)層,如鍍層、氧化、噴塑、涂漆等。實(shí)踐應(yīng)用表明鍍鎘可以大大提高彈簧的疲勞極限。
6.溫度系數(shù)。溫度碳鋼的疲勞強(qiáng)度,從室溫到120℃之間下降,從120℃到350℃之間上升,溫度高于350℃時(shí)又下降,在高溫時(shí)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。