弹簧是我们生活中常见的零部件,其工作主要体现在电子、耐空气、蒸汽水等腐蚀介质和酸、碱盐等化学侵性介质腐蚀的不锈弹簧。
根据弹簧材质的受力性质可以分为多种类型弹簧,下面来谈一谈弹簧疲劳断裂的主要因素。
1、屈服强度材料的服强度和疲劳之间有一定的关系,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。
2、表面状态多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对弹簧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、伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。弹簧材料表面粗糙度越小,应力集中愈小,疲劳强越高。材料表面粗糙度对疲劳的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳下降。在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷纸方法其疲劳低程度也不同,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和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度弹簧。弹簧材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等都可以提高弹簧的疲劳强度。
3、尺寸效应材料的尺寸越大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性越高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因部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。
4、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,存在于表面的杂物是应力集中会导夹杂物与基体界面之间过地产生疲劳纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。
5、腐介质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。列入在淡水中工作的弹簧钢,疲劳仅为空气中的10%-25%。腐性对弹簧劳强度的影响,不仅与弹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。在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用耐腐蚀性能高的材料。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。实践表明镀铬可以大大提高弹簧的疲劳。
6、温度碳钢的疲劳强度,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。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,钢的疲劳有所增加。
根据弹簧材质的受力性质可以分为多种类型弹簧,下面来谈一谈弹簧疲劳断裂的主要因素。
1、屈服强度材料的服强度和疲劳之间有一定的关系,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。
2、表面状态多发生在弹簧材料的表层,所以弹簧的表面质量对弹簧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、伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。弹簧材料表面粗糙度越小,应力集中愈小,疲劳强越高。材料表面粗糙度对疲劳的影响。随着表面粗糙度的增加,疲劳下降。在同一粗糙度的情况下,不同的钢种及不同的卷纸方法其疲劳低程度也不同,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和产生脱碳现象,这样就降低了弹簧的疲劳强度弹簧。弹簧材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等都可以提高弹簧的疲劳强度。
3、尺寸效应材料的尺寸越大,由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性越高,产生表面缺陷的可能性也越大,这些原因部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。
4、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,存在于表面的杂物是应力集中会导夹杂物与基体界面之间过地产生疲劳纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施,可以大大提高钢材的质量。
5、腐介质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。列入在淡水中工作的弹簧钢,疲劳仅为空气中的10%-25%。腐性对弹簧劳强度的影响,不仅与弹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。在腐蚀条件下工作的弹簧,为了保证其疲劳强度,可采用耐腐蚀性能高的材料。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。实践表明镀铬可以大大提高弹簧的疲劳。
6、温度碳钢的疲劳强度,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。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,钢的疲劳有所增加。