1、屈(qū)服強度
材料的屈服強度和疲勞極限之(zhī)間有一定的關係,一般來說,材料的屈服強度越高,疲勞強度也越(yuè)高,因此,為了提高彈簧的疲勞強度(dù)應設法提高(gāo)彈簧材料的屈服強(qiáng)度,或采用屈(qū)服強度和抗(kàng)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、表麵狀態
最大應力多(duō)發生在(zài)彈簧材料的表層,所以彈簧的表麵質(zhì)量對疲勞強度的影響很大。彈簧材料(liào)在軋製、拉拔和卷製過程(chéng)中造成的裂紋、疵點和傷痕等缺陷往往是造成彈簧疲(pí)勞斷裂的原因。
材料表麵粗糙度愈小,應力集中愈小,疲勞強度也愈高。材料表麵(miàn)粗糙度對疲勞極(jí)限的影響。隨著表麵粗糙度的增加,疲勞極限下降。在同一粗糙度的情況下,不同的(de)鋼種(zhǒng)及不同的卷製方法其疲勞極限降低(dī)程度也(yě)不同,如冷卷彈簧降低程度就比熱卷彈簧小。因為鋼製熱卷彈(dàn)簧(huáng)及(jí)其熱處理加熱(rè)時,由於氧化使彈簧材(cái)料表麵變粗糙和產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象,這樣就降(jiàng)低了彈簧的疲勞強度。
對材料表麵進行磨削(xuē)、強(qiáng)壓、拋丸和滾壓等。都可以提高彈簧(huáng)的疲勞強(qiáng)度。
3、尺寸(cùn)效應
材料的尺寸愈大,由於各種冷加工和熱加(jiā)工工藝所造成的缺陷可能性愈高,產(chǎn)生表麵缺(quē)陷的可能(néng)性也越大(dà),這些原因都(dōu)會導致疲勞(láo)性能下降。因此在計算彈簧的疲勞強度時要考慮尺寸效應的影響。
4、冶金缺陷
冶金缺陷(xiàn)是指材料中的非金屬夾雜物、氣泡、元素的偏析,等等。存在於表(biǎo)麵的夾雜物是應力(lì)集中源,會導致夾雜物與基體界麵之間過早地產(chǎn)生疲勞(láo)裂紋。采用真空冶煉、真空澆注等(děng)措施,可以大大(dà)提高鋼材的質量。
5、腐蝕介質
彈簧在腐蝕介質中工作(zuò)時,由於表麵產生點蝕或表麵晶界(jiè)被腐蝕而成為疲勞源,在變應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(láo)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(shòu)變載荷的作用次數有關,而且與工作壽命(mìng)有(yǒu)關。所以設計計(jì)算受腐蝕影響的(de)彈(dàn)簧時,應(yīng)將工作壽命考慮進去。
在腐蝕條件下(xià)工作的彈簧,為了保證其疲勞強度,可采(cǎi)用抗腐蝕性能高的材料,如不鏽(xiù)鋼(gāng)、非鐵金屬,或者表麵加保護層,如(rú)鍍層、氧化、噴塑、塗漆等。實(shí)踐表明鍍鎘可以大大提高彈簧(huáng)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,溫度高於350℃以後又下降,在高(gāo)溫時沒有疲勞(láo)極限。在高溫條件下工作的彈簧(huáng),要考慮采(cǎi)用耐熱鋼。在低於(yú)室溫的條件(jiàn)下,鋼的(de)疲勞極限有所增加。
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