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发布时间:    信息编辑:郑州高氏    点击次数:

      大家都知道弹簧的应用是相当广泛的,在我们的日常生活中,也可以经常见到弹簧,小到家用电器,大到大型机械,这些地方都需要弹簧。而且,弹簧一旦失去它应有的效力,它的危害也是很大的。因此,对弹簧应力的测试方法,了解影响弹簧的因素这些都是很有必要的。

 

      弹簧在使用过程中的主要失效形式是疲劳断裂和应力松弛。疲劳断裂失效的严重危害性非常明显,故被人们重视,而应力松弛(或松弛变形)是最为常见的现象,却往往不被人关注。事实上,内燃机气门弹簧、喷油器调压弹簧、轿车悬架弹簧、锅炉气阀弹簧、纺织摇架弹簧及日用电器、仪表中各种弹性元件都普遍存在应力松弛现象,其危害性有时比断裂失效还要严重。

 

      应力松弛是指弹簧或弹性元件在恒应变条件下的应力随工作时间的延续而减小的现象。它是在服役时由于材料的弹性变形逐步向微塑性变形转变的结果,在一定温度和一定初始应力的条件下,弹簧或弹性元件的抗应力松弛性能的好坏可以从剩余应力、松弛稳定系数、松弛速度系数、松弛率等特性指标来判断。

 

      根据弹簧或弹性元件的服役条件,需综合考虑上述特性指标,才能较全面地评定其应力松弛性能的好坏。由于应力松弛过程很长(一般达105h),故在松弛曲线中的时间多采用对数坐标, 纵坐标除用应力表示外,还可用负荷或负荷损失率等表示。

 

      2.弹簧应力松弛测试方法  弹簧的松弛试验方法有多种多样。对于螺旋压缩弹簧可采用简单的螺栓固定法进行松弛试验,初负荷取在弹簧的弹性范围之内(一般取上限),把一批自由高度相等的弹簧加上负荷Po,例如,摇架弹簧P0为284N,对应的高度为H0。然后把加载后的弹簧放入恒温(例如80度) 炉中,让H0保持不变的条件下,每隔一定时间后取出冷却,再测定其负荷值(P)。以负荷损失率为纵坐标,松弛时间为横坐标(一般取对数),便可绘出弹簧的应力松弛曲线。利用这些曲线的回归方程可以推算弹簧经长时间使用后的负荷损失率。

 

      3.影响弹簧应力松弛性能的因素  主要有下列三个方面:

 

      1热加工(轧、拔等)特别是热处理技术是改变材料组织结构和性能的有效手段。对弹簧抗应力松弛有重要影响。

 

      2弹簧材料的种类及其化学成分,根据使用性能及经济性的要求,已研制出许多通用弹簧钢和各种特殊用途的弹性合金,它们都具有较好的抗应力松弛性能。从应力松弛热力学看,宜采用弹性极限高的材料,加入的合金元素能使位错运动较困难,宜加入那些能阻碍原子沿晶界扩散、降低界面能的元素(如加入微量的硼或稀土元素等)。

 

      3弹簧或弹性元件的各种预应力处理(Prestressing)技术。它们是成簧后控制弹性稳定性好坏的最后手段,必须选用先进技术和工艺才能使弹簧成品达到所要求的抗应力松弛性能。
 

     Prestressing在国内尚没有准确的译名,它的函义是对弹簧进行预(先)应力处理,通过这种处理可使弹簧产生微量塑性变形,达到减少其松弛变形的目的.众所周知,生产弹簧时广泛采用“立定”处理,有时是压并处理来提高气门弹簧等的抗松弛变形的能力。这种操作可称为冷强压处理,热强压处理则是在负荷Pp超过了材料的弹性极限,在规定温度下保持一定时间的处理方法。对于摇架弹簧Pp=392N,对应的弹簧高度为HP,然后固定之,把它放在室温或一定温度的恒温炉中保持一定时间后再取出冷却。由上述可知,强压处理和松弛试验方法非常类似,只是所加负荷不同而已。

     

      根据处理工艺条件的不同,可分为如下几种强压处理(Prestressing)工艺。

 

      1电强压处理。将强压装置不是放入恒温炉中,而是放入两电极板中通电加热较短时间后取下快冷。其中又可分工频电源加热和脉冲电源加热两种。

 

      2冷强压处理,将弹簧在室温下强压处理几小时到几十个小时(一般采用多工位装置、在压力机上进行压缩),亦可进行多次快速强压处理。

 

      3磁场强压处理。将强压弹簧装置放入强磁场浴炉中处理。

 

      4热强压处理

 

      对于拉伸弹簧应进行强拉处理,对于扭转螺旋弹簧应进行强扭处理;对于片(板)弹簧应进行强弯处理,对于蜗卷弹簧则应进行缠紧处理等等。所有上述种种都属于预应力处理(Prestressing)。由于这种处理所加负荷较高(超过了材料表层的弹性极限),将发生微量塑性变形。当卸掉外加负荷时,处于弹性变形的心部力求恢复原状,在恢复过程中将受到已塑性变形的外层抑制.恢复后表层的应力与所加负荷的作用相反、二者叠加可使弹簧截面内的危险应力降低,并移到其表层以下, 且小于按弹性变形计算的工作应力。所以,强压处理产生的残留变形和加工硬化现象,有利于提高弹簧的弹性极限和承载能力。提高处理的温度(特别是磁场或交流电直接加热时)将加速该过程中的组织结构状态的变化,可获得快速而稳定化效果。显然是一种先进的热处理技术。但是,由于强压处理后产生了永久变形量,因而,弹簧的预制高度应适当增加。

 

      怎么样,了解了弹簧的应力松弛性能指标、测试方法和影响因素,以后再对弹簧进行热处理时,你就可以尽可能的降低缺陷了。