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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
$ s: f& v2 i/ u$ c 1．屈服强度% n3 M, ?# [- |$ }
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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- g: ]- Y8 q% f1 c+ n. u2．表面状态: p/ j" U* ]5 Y. t9 V
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。 ) @. E+ F: Z* M- Z
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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。 ' ^% J, a' e8 D
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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。 : R8 Y7 ~3 y8 Z: ?, h, a6 O
/ |* B4 `2 ]2 e1 d f" f3．尺寸效应
0 u7 Q- \, Z; j3 f5 O( V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。 . ^: ?, z4 D. h- p. W
, l% H& d: ]3 _" _4．冶金缺陷
3 L+ d+ v6 q& j6 \6 w7 ^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。 ' S0 A6 c X g1 B2 S+ r
5 m+ L1 W: w+ a4 Z( I2 Y: z5．腐蚀介质
: L) n+ L+ ^7 [) W, g9 S. d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。
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! q) Q/ w. u6 T7 ~$ e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。
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4 D) w- x) @: G& e6．温度 H5 }3 Z( J! F1 ]8 @
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。
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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 + H, L' Q4 ]" ^
8 z( F( j3 H! V! E7 o1 t% I' V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( S+ h" n; |- X# _2 }8 I& Q
Kß KεKt ------------- Kб 9 e2 ?6 l* O9 F$ i
, [3 ?3 g J$ N# w% T3 F! ~[ 本帖最后由 xinfeng123 于 2008-3-11 14:35 编辑 ] |
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发表于 2010-9-30 21:53:37