彈簧為何疲勞？

　　彈簧為何疲勞？因?yàn)閺椈捎镁昧藭?huì)疲勞，即常見(jiàn)的變形會(huì)失去原有的彈性性能。彈簧疲勞是指金屬經(jīng)常變形，裂紋增多，裂紋間隙增大，最終導(dǎo)致疲勞。彈簧在我們的日常生活中很常見(jiàn)，其工作主要體現(xiàn)在不銹鋼彈簧被電子、空氣、蒸汽、水等腐蝕性介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)腐蝕性介質(zhì)腐蝕。彈簧材料的性能，可分為各種類(lèi)型的彈簧。但是，在日常生活中使用時(shí)，造成彈簧疲勞的原因有哪些呢？主要有以下六個(gè)原因。

　　1、屈服強(qiáng)度材料的屈服強(qiáng)度與疲勞極限有一定的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，材料的屈服強(qiáng)度越高，疲勞強(qiáng)度就越高。因此，為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量提高彈簧材料的屈服強(qiáng)度，或采用屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度比值高的材料。對(duì)于相同的材料，細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)比粗晶粒結(jié)構(gòu)具有更高的屈服強(qiáng)度。

　　2、表面狀態(tài)的最大應(yīng)力多發(fā)生在彈簧材料的表面，因此彈簧的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大。彈簧材料因軋制、拉拔、卷取而產(chǎn)生的裂紋、缺陷和傷痕往往是彈簧疲勞斷裂的原因。

　　材料表面粗糙度越小，應(yīng)力集中越小，疲勞強(qiáng)度越高。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，疲勞極限降低。在相同粗糙度下，不同鋼種、不同軋制方式，疲勞極限降低程度不同。例如，冷螺旋彈簧的壓縮程度小于熱螺旋彈簧。由于鋼制螺旋彈簧及其熱處理使彈簧材料表面因氧化而變得粗糙和脫碳，從而降低了彈簧的疲勞強(qiáng)度。

　　3、尺寸效應(yīng)材料的尺寸越大，各種冷熱加工工藝產(chǎn)生缺陷的可能性就越高，出現(xiàn)表面缺陷的可能性也越大，都會(huì)導(dǎo)致疲勞性能的下降。因此，在計(jì)算彈簧的疲勞強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮尺寸效應(yīng)。

　　4、冶金缺陷 冶金缺陷是指材料中的非金屬夾雜物、氣泡、元素偏析等。表面存在的夾雜物是應(yīng)力集中源，會(huì)導(dǎo)致夾雜物與基體界面出現(xiàn)過(guò)早疲勞裂紋。采用真空冶煉、真空澆注等措施可大大提高鋼材的質(zhì)量。

　　5、腐蝕介質(zhì)中的彈簧在腐蝕介質(zhì)中工作時(shí)，會(huì)因表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕或表面晶界腐蝕而成為疲勞源，在變應(yīng)力作用下逐漸膨脹，導(dǎo)致斷裂。例如，彈簧鋼在淡水中工作的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承受變載荷的次數(shù)有關(guān)，而且與它的工作壽命有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)和計(jì)算受腐蝕影響的彈簧時(shí)，應(yīng)考慮工作壽命。

　　為保證彈簧在腐蝕條件下工作的疲勞強(qiáng)度，可采用不銹鋼、有色金屬等耐腐蝕性高的材料，或采用電鍍、氧化、噴塑、噴漆等表面保護(hù)層。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℃下降，從120℃上升到350℃，高于350℃再下降。在高溫下沒(méi)有疲勞極限。在高溫下工作的彈簧應(yīng)考慮使用耐熱鋼。當(dāng)溫度低于室溫時(shí)，鋼的疲勞極限增加。