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揚(yáng)大研發(fā)高性能彈簧鋼淺談材料開(kāi)發(fā)的疲勞試驗(yàn)

2020-03-17 10:27:28來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：彈簧鋼閱讀量：6010

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】彈簧時(shí)常見(jiàn)的機(jī)械零件，雖然經(jīng)常被人忽視，但卻是機(jī)動(dòng)器械的關(guān)鍵元件之一，起著減震、儲(chǔ)能、支撐、減緩等作用。小至手表，大至火箭都離不開(kāi)彈簧及彈簧零件。彈簧在使用時(shí)經(jīng)常受到拉、壓、扭轉(zhuǎn)、沖擊等力的作用，如果制作彈簧的材料沒(méi)有足夠好的的疲勞強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及塑性和韌性等性能，很容易出現(xiàn)突然失效斷裂等情況，造成機(jī)械故障。

　　專(zhuān)門(mén)用于制作彈簧和彈性元件的鋼被稱(chēng)作彈簧鋼，在淬火和回火狀態(tài)下具有特殊的彈性。彈簧鋼的生產(chǎn)技術(shù)水平和性能決定了彈簧的性能，因此在汽車(chē)、機(jī)械等工業(yè)行業(yè)中具有重要的作用。

　　近日，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)從我國(guó)目前生產(chǎn)的碟簧和氣門(mén)彈簧存在的強(qiáng)度低、疲勞性能不足等問(wèn)題出發(fā)，運(yùn)用新型多步低溫等溫淬火工藝研發(fā)出一種綜合性能優(yōu)異的彈簧鋼。利用這種彈簧鋼制作的新型碟簧產(chǎn)品不僅在硬度、強(qiáng)度以及疲勞壽命等性能上實(shí)現(xiàn)了極大突破，讓國(guó)產(chǎn)彈簧的性能追趕上了水平，還減少了加熱過(guò)程中的污染，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

　　在彈簧鋼的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，材料的疲勞性能是重要的關(guān)鍵指標(biāo)。在實(shí)際使用過(guò)程中，引起彈簧失效的原因有疲勞、腐蝕和彈性減退等，而疲勞是彈簧破壞的主要原因。疲勞是指金屬機(jī)件在交變應(yīng)力條件下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，這種斷裂可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此提高疲勞性能是彈簧鋼開(kāi)發(fā)的主要方向之一。而疲勞性能的檢測(cè)就需要疲勞試驗(yàn)。

　　彈簧鋼的疲勞試驗(yàn)一般可分為三個(gè)部分：常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)以及裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)。

　　常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)包括利用材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)定實(shí)驗(yàn)樣品的拉伸性能；利用擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)，測(cè)定斷裂沖擊吸收功；利用洛氏硬度計(jì)測(cè)量沖擊試樣洛氏硬度等。旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)主要利用型旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)衡量實(shí)驗(yàn)鋼的疲勞性能。裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)使用的設(shè)備主要為液壓伺服試驗(yàn)機(jī)，先在試樣上預(yù)制疲勞裂紋，然后進(jìn)行裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)。

　　疲勞試驗(yàn)完成后還需要利用掃描電子顯微鏡觀察試樣在不同回火溫度條件下的微觀組織形貌、沖擊斷口和拉伸斷口形貌，確定引起試樣斷裂的原因；觀察不同回火溫度下的疲勞斷裂機(jī)制是否相同；測(cè)量夾雜物的大小，確定其成分等。通過(guò)這些觀得到的反饋進(jìn)行工藝調(diào)整。

　　各類(lèi)試驗(yàn)機(jī)設(shè)備在材料開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及可以通過(guò)理論建模等方式提出可行的方案，但方案的驗(yàn)證同樣需要利用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行性能檢測(cè)。而隨著材料科學(xué)的發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)對(duì)材料不斷提出新的需求，試驗(yàn)機(jī)在不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，也面臨著新的技術(shù)要求。

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