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碟形弹簧:失效的原因解析

发布时间:2020-09-07 16:25:29 浏览:33次

原始的双碟形弹簧每单位体积具有较大的变形能,可用于吸收冲击并耗散能量。 长期承受载荷时,会产生径向穿透裂纹; 碟形弹簧工作时位于碟形弹簧的内圈表面和端面的交界处,承受大拉应力,以下是碟形弹簧的失效分析:


  1.加工过程中出现裂纹。 碟形弹簧是通过热锻,淬火,高温回火和回火处理以及喷丸强化表面来形成的。 在整个加工过程中,碟形弹簧中会出现微裂纹,从而引起应力集中。 如果在使用过程中负载太高,碟形弹簧将被加速。 疲劳失效甚至破裂。


  2.热处理不合理。 在碟形弹簧的热处理过程中,由于回火温度不适当,回火后的冷却速度或偏差(例如,回火后的冷却速度太慢)而导致的淬火和回火处理导致高温回火脆性; 热处理表面会发生脱碳现象。 碟形弹簧的疲劳寿命有不利影响,这会恶化碟形弹簧的弹性和疲劳寿命,这有利于裂纹的形成。


  3.由于材料成分不合理,成分的分离导致碟形弹簧性能不均。 例如,当将60Si2Mn用作碟形弹簧材料时,Si含量低,这会降低碟形弹簧的屈服强度,导致零件过早脆化甚至破裂; 含有大量的P会加剧钢的脆性倾向和成分偏析。 杂质的存在会分割基体的连续性并成为裂纹敏感区域,特别是当分布在零件表面时,很容易引起压力集中,这是应力腐蚀裂纹的影响。


  4.长时间使用会导致材料脆化。 长时间使用该材料时,碟形弹簧的内部结构会达到或超过其机械性能,从而导致脆化和过早疲劳破坏。


  5.应力腐蚀。 碟形弹簧工作时会承受拉应力。 当碟形弹簧卸载时,残余拉应力仍保持在内部。 如果碟形弹簧在酸性液体或高湿度的环境中长时间工作,则溶液中的氢会在拉伸应力的作用下积聚,吸附在表面空洞,腐蚀坑等缺陷上,从而使表面能或 原子键的键合力降低,局部应力集中加剧。 当裂纹的成核功大于裂纹应力强度因子时,将导致环境脆弱性。裂纹的成核和传播以及微裂纹的出现,会导致碟形弹簧过早疲劳失效。


  6.使用环境会导致碟形弹簧进一步脆化。 当碟形弹簧在高温或低温环境下长时间工作时,其结构会缓慢变化并进一步脆化。


       上述每种原因都会导致碟形弹簧在工作期间产生疲劳故障,并给生产和使用带来损失。 因此,探索碟形弹簧的载荷与变形之间的关系具有重要的应用价值。 根据碟形弹簧的当前计算公式,两者都适用于中小型负载的***。 探索大载荷下碟形弹簧的应力-应变关系,并获得计算公式是非常必要的。




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