斜圈彈簧告訴(sù)你彈簧為什麽會疲勞?
因為彈簧在使(shǐ)用很長時間後會產(chǎn)生疲勞,也就是說,常見的變形會(huì)使你失(shī)去原有的彈性特性。彈簧疲勞是指金屬的頻繁變形,裂紋會增加,裂紋間隙(xì)會增加,最終(zhōng)導致疲勞。彈簧使我們的日常生活變得越來越(yuè)普遍,它的工作主要體現在電子、空氣、蒸汽、水(shuǐ)等腐蝕介質以及酸、堿、鹽等化學腐蝕介質中對(duì)不鏽鋼彈簧的腐蝕,根據彈簧材料的力學性能可分為多種(zhǒng)類型的彈簧,而在日常(cháng)生活中使用時,造成彈簧疲勞的原因主要有六個。
1.屈服強度與屈服強度有一定的關係,材料的屈服強度越高(gāo),疲勞強(qiáng)度越高,因此,為(wéi)了提高彈簧(huáng)的疲勞強(qiáng)度,應盡量提高彈簧材料的屈服強度,或采用屈服強度和抗拉強度比較高的(de)材料。對於同一材(cái)料,細(xì)晶粒結構的屈服強度高於(yú)粗晶粒結構(gòu)。
2、表麵狀態最大應力多發生在彈簧材料的表層(céng),所(suǒ)以彈簧的表麵質量對疲勞強度的影響很大(dà)。彈簧材料在軋製、拉拔和卷製過程(chéng)中造成的裂紋、疵點(diǎn)和傷(shāng)痕等缺陷往往是造成彈簧疲勞斷裂的原因。
材料表麵粗糙度(dù)愈小,應力集中愈小,疲勞強度(dù)也愈高。材料表麵粗糙度對疲勞極限的影響。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)鋼種及不同的卷製(zhì)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(dàn)簧小。因為鋼製熱卷彈簧及其熱處(chù)理加熱時,由於氧化使彈簧材料表麵變粗糙和產(chǎn)生脫碳現象,這樣就降低了彈簧的(de)疲勞(láo)強度。
3.材料尺寸越(yuè)大,各種(zhǒng)冷熱加工工藝產生缺陷的可能性越大,表麵(miàn)缺陷的可能性(xìng)越大,從而導致疲勞性能下降,因此在計算彈簧疲勞強度時應考慮尺寸效應的影響。
4.冶金缺陷是指非金屬夾(jiá)雜物、氣泡、元素等的偏析,表麵存在的夾雜物是應力集中的來(lái)源,會導(dǎo)致夾雜物(wù)和基體與基體界麵的疲勞裂(liè)紋,通過(guò)真空熔煉、真空澆注(zhù)等措施,可大大提高鋼的質量。
5.腐蝕介質彈簧在腐蝕介質中工作時,由於表麵點蝕或表麵晶界(jiè)腐蝕而成為疲勞(láo)源,在變應力作用下逐漸膨脹並導致斷裂。例如,在淡水中工(gōng)作(zuò)的彈簧鋼,其疲勞極限僅為(wéi)空氣中(zhōng)疲勞(láo)極限的10%≤的25%。腐蝕(shí)對(duì)彈簧疲勞強度的影響不僅與彈簧在變載荷作用下的次數有關,而且與彈簧的使用壽命有關。因此,在設計和計算受腐蝕影響的彈簧時,應考慮到彈簧的使用(yòng)壽命。
為了保證彈簧在腐(fǔ)蝕條件下的疲勞強度,可采用不鏽鋼、非鐵金屬或表麵保護層等耐腐蝕材料,如(rú)塗層、氧化層、塑料噴塗層、油漆層等(děng)。實踐表明,鍍鎘可大大提(tí)高彈簧的疲勞極限。
6.溫(wēn)度碳鋼的疲勞強度(dù)從室溫下降到120℃,從120℃提高到(dào)350℃,在溫度高於350℃後下降,在高溫下沒有疲勞極限,在高溫下工作的彈簧(huáng)應考慮耐熱(rè)鋼,在低於室溫(wēn)的條件下,鋼的疲勞極限增(zēng)加。