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彈簧使我們?nèi)粘Ｉ畛Ｒ?jiàn)的,其工作主要體現(xiàn)在電子,耐空氣,蒸汽,水等腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)侵蝕性介質(zhì)腐蝕的不銹鋼彈簧,根據(jù)彈簧材質(zhì)的受力性質(zhì)可以分為多種類型彈簧,而日常生活中使用時(shí),導(dǎo)致彈簧疲勞的原因是什么,主要有以下六大原因。
1、屈服強(qiáng)度材料的屈服強(qiáng)度和疲勞極限之間有一定的關(guān)系,一般來(lái)說(shuō),材料的屈服強(qiáng)度越高,疲勞強(qiáng)度也越高,因此,為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)度應(yīng)設(shè)法提高彈簧材料的屈服強(qiáng)度,或采用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比值高的材料。對(duì)同一材料來(lái)說(shuō),細(xì)晶粒組織比粗細(xì)晶粒組織具有更高的屈服強(qiáng)度。
2、表面狀態(tài)最大應(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(duì)疲勞強(qiáng)度的影響很大。彈簧材料在軋制、拉拔和卷制過(guò)程中造成的裂紋、疵點(diǎn)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(qiáng)度也愈高。材料表面粗糙度對(duì)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?yàn)殇撝茻峋韽椈杉捌錈崽幚砑訜釙r(shí),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(qiáng)度。
對(duì)材料表面進(jìn)行磨削、強(qiáng)壓、拋丸和滾壓等。都可以提高彈簧的疲勞強(qiáng)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(huì)導(dǎo)致疲勞性能下降。因此在計(jì)算彈簧的疲勞強(qiáng)度時(shí)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(huì)導(dǎo)致夾雜物與基體界面之間過(guò)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(shí),由于表面產(chǎn)生點(diǎn)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(huì)逐步擴(kuò)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(duì)彈簧疲勞強(qiáng)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(jì)計(jì)算受腐蝕影響的彈簧時(shí),應(yīng)將工作壽命考慮進(jìn)去。
在腐蝕條件下工作的彈簧,為了保證其疲勞強(qiáng)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(hù)層,如鍍層、氧化、噴塑、涂漆等。實(shí)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(qiáng)度,從室溫到120℃時(shí)下降,從120℃到350℃又上升,溫度高于350℃以后又下降,在高溫時(shí)沒(méi)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。
