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彈簧是我們日常生活常見的,其工作主要體現在電子,耐空氣,蒸汽,水等腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學侵蝕性介質腐蝕的不銹鋼彈簧,根據彈簧材質的受力性質可以分為多種類型彈簧,而日常生活中使用時,導致彈簧疲勞的原因是什么,主要有以下六大原因。
1、表面狀態最大應力多發生在彈簧材料的表層,所以彈簧的表面質量對疲勞強度的影響很大。彈簧材料在軋制、拉拔和卷制過程中造成的裂紋、疵點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,應力集中愈小,疲勞強度也愈高。材料表面粗糙度對疲勞極限的影響。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。因為鋼制熱卷彈簧及其熱處理加熱時,由于氧化使彈簧材料表面變粗糙和產生脫碳現象,這樣就降低了彈簧的疲勞強度。對材料表面進行磨削、強壓、拋丸和滾壓等。都可以提高彈簧的疲勞強度。
2、屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度材(cai)料(liao)的(de)(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度和疲勞(lao)極限(xian)之間有(you)一定的(de)(de)關系,一般來(lai)說,材(cai)料(liao)的(de)(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度越高(gao)(gao),疲勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度也越高(gao)(gao),因此(ci),為了提(ti)(ti)高(gao)(gao)彈(dan)簧的(de)(de)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度應設法提(ti)(ti)高(gao)(gao)彈(dan)簧材(cai)料(liao)的(de)(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度,或采用屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度和抗拉強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度比值高(gao)(gao)的(de)(de)材(cai)料(liao)。對同(tong)一材(cai)料(liao)來(lai)說,細晶(jing)(jing)粒組織(zhi)比粗細晶(jing)(jing)粒組織(zhi)具有(you)更高(gao)(gao)的(de)(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度。
3、腐蝕介質彈簧在腐蝕介質中工作時,由于表面產生點蝕或表面晶界被腐蝕而成為疲勞源,在變應力作用下就會逐步擴展而導致斷裂。例如在淡水中工作的彈簧鋼,疲勞極限僅為空氣中的10%~25%。腐蝕對彈(dan)(dan)簧疲(pi)勞強度(du)的(de)影響(xiang),不(bu)僅與(yu)彈(dan)(dan)簧受變(bian)載荷的(de)作用(yong)次數有關,而(er)且與(yu)工(gong)作壽命有關。所(suo)以(yi)設(she)計計算受腐蝕影響(xiang)的(de)彈(dan)(dan)簧時,應將工(gong)作壽命考慮進去(qu)。在腐蝕條件下工(gong)作的(de)彈(dan)(dan)簧,為了(le)保(bao)(bao)證其疲(pi)勞強度(du),可采用(yong)抗腐蝕性能(neng)高(gao)的(de)材料,如不(bu)銹鋼、非(fei)鐵金(jin)屬,或者表(biao)面加保(bao)(bao)護層,如鍍層、氧(yang)化、噴塑、涂漆(qi)等。實踐表(biao)明鍍鎘可以(yi)大大提高(gao)彈(dan)(dan)簧的(de)疲(pi)勞極限。
4、尺(chi)寸效(xiao)應材料的(de)尺(chi)寸愈(yu)大,由于各(ge)種冷加(jia)(jia)工和(he)熱加(jia)(jia)工工藝所造(zao)成的(de)缺(que)陷可能(neng)性愈(yu)高,產(chan)生表面缺(que)陷的(de)可能(neng)性也越大,這些原因都會導致疲勞性能(neng)下(xia)降。因此在(zai)計算彈簧的(de)疲勞強度時要考慮尺(chi)寸效(xiao)應的(de)影響。
5、溫(wen)度碳鋼的(de)疲勞強度,從室溫(wen)到120℃時下降(jiang),從120℃到350℃又上升,溫度高于350℃以后又下降,在高溫時沒有疲勞極限。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。
6、冶(ye)金(jin)(jin)缺(que)(que)陷(xian)(xian)冶(ye)金(jin)(jin)缺(que)(que)陷(xian)(xian)是(shi)指材(cai)(cai)料(liao)中的非(fei)金(jin)(jin)屬夾雜(za)物(wu)、氣泡、元素的偏析(xi),等等。存在于表面(mian)的夾雜(za)物(wu)是(shi)應力集(ji)中源,會導致(zhi)夾雜(za)物(wu)與基體界面(mian)之(zhi)間過(guo)早地(di)產生疲勞(lao)裂紋。采用真空(kong)冶(ye)煉、真空(kong)澆(jiao)注等措施,可以(yi)大大提高鋼(gang)材(cai)(cai)的質量(liang)。
總結:為何彈簧會出現疲勞現象呢?彈簧疲勞就是因為金屬一經變形就會產生裂紋,當然很小很小,甚至有時可以忽略不計,但是經常變形,裂紋就會增多,裂紋間隙就會增大,最終導致疲勞。
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