Znalost hardwaru: pevnost pružiny ovlivňuje šest faktorů

Několik faktorů ovlivňujících pevnost pružiny

1. Existuje určitý vztah mezi mezí kluzu materiálu a mezí únavy. Obecně lze říci, že čím vyšší je mez kluzu materiálu, tím vyšší je únavová pevnost. Proto, abychom zvýšili únavovou pevnost pružiny, měli bychom se snažit zvýšit mez kluzu materiálu pružiny. Nebo použijte materiály s vysokým poměrem meze kluzu k pevnosti v tahu. U stejného materiálu má jemnozrnná struktura vyšší mez kluzu než hrubá a jemnozrnná struktura.

2. K maximálnímu namáhání povrchového stavu většinou dochází na povrchu materiálu pružiny, takže kvalita povrchu pružiny má velký vliv na únavovou pevnost. Vady, jako jsou praskliny, kazy a jizvy způsobené pružinovými materiály během válcování, tažení a navíjení, jsou často příčinou únavy a lomu pružiny.

Čím menší je drsnost povrchu materiálu, tím menší je koncentrace napětí a tím vyšší je únavová pevnost. Vliv drsnosti povrchu materiálu na mez únavy. Se zvyšující se drsností povrchu se mez únavy snižuje. V případě stejné drsnosti mají různé třídy oceli a různé metody navíjení různé stupně snížení meze únavy. Například stupeň redukce u studených vinutých pružin je menší než u horkých vinutých pružin. Protože se ocelová vinutá pružina a její tepelné zpracování ohřívají, povrch materiálu pružiny vlivem oxidace zdrsní a dochází k oduhličení, což snižuje únavovou pevnost pružiny.

Broušení, lisování, tryskání a válcování povrchu materiálu. Oba mohou zlepšit únavovou pevnost pružiny.

3. Čím větší je velikost materiálu s efektem velikosti, tím vyšší je možnost defektů způsobených různými procesy zpracování za studena a za tepla a tím větší je možnost povrchových defektů. Všechny tyto důvody povedou ke snížení únavového výkonu. Proto je třeba při výpočtu únavové pevnosti pružiny brát v úvahu vliv rozměrového efektu.

4. Metalurgické vady Metalurgické vady se týkají segregace nekovových vměstků, bublin, prvků atd. v materiálu. Vměstky přítomné na povrchu jsou zdrojem koncentrace napětí, která způsobí předčasné únavové trhliny mezi vměstky a rozhraním substrátu. Použití vakuového tavení, vakuového lití a dalších opatření může výrazně zlepšit kvalitu oceli.

5. Když pružina korozního média pracuje v korozivním médiu, stává se zdrojem únavy v důsledku důlkové koroze na povrchu nebo koroze hranice povrchových zrn. Při působení proměnného napětí se bude postupně roztahovat a způsobovat lom. Například pružinová ocel pracující ve sladké vodě má mez únavy pouze 10 % až 25 % hodnoty na vzduchu. Vliv koroze na únavovou pevnost pružiny nesouvisí pouze s tím, kolikrát je pružina vystavena proměnným zatížením, ale také s životností. Při navrhování a výpočtu koroze ovlivněné pružiny je proto třeba vzít v úvahu životnost.

Pro pružiny pracující v korozních podmínkách lze pro zajištění jejich únavové pevnosti použít materiály s vysokou odolností proti korozi, jako je nerezová ocel, neželezné kovy, nebo ochrannou vrstvu na povrchu, jako je pokovení, oxidace, nástřik, popř. malování atd. . Praxe ukazuje, že pokovování kadmiem může značně zvýšit mez únavy pružiny.

6. Únavová pevnost teplotní uhlíkové oceli klesá z pokojové teploty na 120 °C, stoupá ze 120 °C na 350 °C a znovu klesá, když je teplota vyšší než 350 °C. Při vysokých teplotách neexistuje žádná mez únavy. U pružin pracujících za vysokých teplot by se měla zvážit tepelně odolná ocel. Pod pokojovou teplotou se mez únavy oceli zvyšuje