影響彈簧疲勞強(qiáng)度的因素有哪些

彈簧的種類很多，若按照其所承受的載荷質(zhì)，彈簧主要分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種。若按照彈簧形狀又可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、盤簧等。螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧中最常用的一種。盤簧具有較多的圈數(shù)、變形較大、儲(chǔ)存能量也較大的特點(diǎn)，多用于壓緊及儀表、鐘表的動(dòng)力裝置。板彈簧能承受較大的彎曲作用，常用于受載方向尺寸有限制而變形量又較大的場(chǎng)合。由于板彈簧有較好的消振能力，所以在汽車、拖拉機(jī)和鐵路車輛的懸掛裝置中均普遍使用這種彈簧。

　　彈簧是通過(guò)其自身產(chǎn)生較大彈變形進(jìn)行工作的一種彈元件。在各類機(jī)器中的應(yīng)用十分廣泛。其主要功用是：

　　1) 控制機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，例如內(nèi)燃機(jī)中控制氣缸閥門啟閉的彈簧、離合器中的控制彈簧;

　　2)吸收振動(dòng)和沖擊能量，例如各種車輛中的減振彈簧及各種緩沖器的彈簧等;

　　3)存儲(chǔ)和釋放能量，例如鐘表彈簧、槍栓彈簧等;

　　4)測(cè)量力的大小，例如彈簧秤和測(cè)力器中的彈簧等等；

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　　那么影響彈簧強(qiáng)度的主要因素都有那些呢 ?

　　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愈高，產(chǎn)生表面缺陷的可能也越大，這些原因都會(huì)導(dǎo)致疲勞能下降。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。