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哪些因素会影响弹簧的疲劳强度?

发布日期:2022-02-08

1、屈服强度材料的屈服强度与疲劳极限存在着某种联系,一般情况下,随着屈服强度的增加,其疲劳强度也相应增加,所以要通过增加弹性体的屈服强度,或者使用具有较高屈服强度和拉伸强度比的材料。在相同的材料中,细晶组织的屈服强度高于粗晶组织。


2、在弹性体的表面最大应力集中于弹性体的表面,因此,其表面质量对其疲劳强度有较大的影响。弹簧在轧制、拉拔、卷绕时产生的裂纹、疵点、划痕等缺陷是导致弹簧疲劳断裂的主要原因。


材料的表面粗糙度越低,其应力集中程度越低,其疲劳强度越大。材料的表面粗糙程度与疲劳极限之间的关系。疲劳极限随表面粗糙程度的增大而降低。在相同的粗糙度条件下,不同的钢种和不同的卷取方式,其疲劳极限的下降幅度是不同的,例如,冷卷弹簧的下降幅度要小于热卷弹簧。由于钢热卷簧和它的热处理过程中,弹簧材料的表面会因氧化而变得粗糙,从而导致脱碳,从而导致其疲劳强度下降。


对物料的表面进行磨削、强压、抛丸和轧制。都能增加弹簧的抗拉强度。


3、随着尺寸效应材料的尺寸增大,不同的冷热加工过程中出现的缺陷的可能性越大,表面缺陷的出现也就越多,从而降低了疲劳性能。所以,在弹簧的疲劳强度计算中,必须考虑到其大小的影响。


4、冶金缺陷是指金属夹杂物、气泡、元素的偏析等。其中,夹杂物是材料表面的应力集中来源,使材料与材料的界面过早发生疲劳开裂。采用真空冶炼、真空浇注等工艺,能有效地改善钢铁产品的品质


5、在腐蚀介质中,弹簧因表面的腐蚀或表面的晶界被侵蚀而形成疲劳的原因,在变应力的作用下,弹簧逐渐膨胀,从而引起裂纹的发生。比如,在清水中使用的弹簧钢,其疲劳极限只有10%~25%。腐蚀对弹簧的疲劳强度的影响,除了受到变载次数外,还与其工作寿命有关。因此,在设计和计算腐蚀作用下的弹簧时,必须同时考虑其工作寿命。


在耐腐蚀环境中使用的弹簧,应选用耐腐蚀性较高的不锈钢、非铁金属等材质,或在金属表面涂覆一层保护层,如镀层、氧化塑料塑、漆等。实践证明,电镀锌能显著地改善弹簧的疲劳极限。


6、结果表明:碳钢在室温至120℃时,其疲劳强度逐渐降低,120~350℃再升高;在使用温度较高的情况下,应考虑使用耐高温钢材。当温度低于常温时,其疲劳极限会增大。


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