影響彈簧疲勞強度的因素可分為:
1.屈服強度 材料的屈服強度和疲勞極限之間有一定的關(guān)系,,一般來說,材料的屈服強度越高,,疲勞強度也越高,,因此,為了提高彈簧的疲勞強度應(yīng)設(shè)法提高彈簧材料的屈服強度,,或采用屈服強度和抗拉強度比值高的材料,。對同一材料來說,細晶粒組織比粗細晶粒組織具有更高的屈服強度,。
2.表面狀態(tài)zui大應(yīng)力多發(fā)生在彈簧材料的表層,,所以彈簧的表面質(zhì)量對疲勞強度的影響很大。彈簧材料在軋制,、拉拔和卷制過程中造成的裂紋,、疵點和傷痕等缺陷往往是造成彈簧疲勞斷裂的原因。
材料表面粗糙度愈小,,應(yīng)力集中愈小,,疲勞強度也愈高。材料表面粗糙度對疲勞極限的影響,。隨著表面粗糙度的增加,,疲勞極限下降。在同一粗糙度的情況下,,不同的鋼種及不同的卷制方法其疲勞極限降低程度也不同,,如冷卷彈簧降低程度就比熱卷彈簧小。因為鋼制熱卷彈簧及其熱處理加熱時,,由于氧化使彈簧材料表面變粗糙和產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象,,這樣就降低了彈簧的疲勞強度。
對材料表面進行磨削,、強壓、拋丸和滾壓等,。都可以提高彈簧的疲勞強度,。
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愈高,,產(chǎn)生表面缺陷的可能性也越大,,這些原因都會導(dǎo)致疲勞性能下降。因此在計算彈簧的疲勞強度時要考慮尺寸效應(yīng)的影響,。
4.冶金缺陷 冶金缺陷是指材料中的非金屬夾雜物,、氣泡、元素的偏析,,等等,。存在于表面的夾雜物是應(yīng)力集中源,,會導(dǎo)致夾雜物與基體界面之間過早地產(chǎn)生疲勞裂紋。采用真空冶煉,、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,,由于表面產(chǎn)生點蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源,,在變應(yīng)力作用下就會逐步擴展而導(dǎo)致斷裂。例如在淡水中工作的彈簧鋼,,疲勞極限僅為空氣中的10%~25%,。腐蝕對彈簧疲勞強度的影響,不僅與彈簧受變載荷的作用次數(shù)有關(guān),,而且與工作壽命有關(guān),。所以設(shè)計計算受腐蝕影響的彈簧時,應(yīng)將工作壽命考慮進去,。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,或者表面加保護層,,如鍍層,、氧化、噴塑,、涂漆等,。實踐表明鍍鎘可以大大提高彈簧的疲勞極限。
6.溫度碳鋼的疲勞強度,,從室溫到120℃時下降,,從120℃到350℃又上升,溫度高于350℃以后又下降,,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。
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