螺旋壓縮彈簧應(yīng)力松弛的動態(tài)研究及服役壽命預(yù)測.pdf

1、應(yīng)力松弛是金屬材料中一種普遍存在的現(xiàn)象，是各種彈性元件及構(gòu)件的主要失效形式之一。然而，對于彈簧應(yīng)力松弛測試方法尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對其松弛機(jī)制及產(chǎn)生條件亦有待進(jìn)一步深入研究。因此，探尋測定彈簧應(yīng)力松弛特性的可靠方法，研究彈簧應(yīng)力松弛性能的變化規(guī)律、尋求有效的預(yù)防技術(shù)，對提高零件的質(zhì)量、延長零件使用壽命和整套設(shè)備的運(yùn)行可靠性等，都有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 為了研究螺旋壓縮彈簧應(yīng)力松弛的規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對彈簧服役壽命的可靠預(yù)測，本論文首先

2、自行設(shè)計(jì)了一套彈簧應(yīng)力松弛動態(tài)在線測試裝置。該裝置實(shí)現(xiàn)了在室溫至200℃下彈簧應(yīng)力松弛的連續(xù)、帶溫測量并自動記錄數(shù)據(jù)與顯示松弛曲線，顯著提高了測試精度。利用該裝置研究了T9A彈簧和60Si2Mn彈簧在80～200℃不同溫度下應(yīng)力松弛行為，獲得了應(yīng)力松弛動力學(xué)方程。同時(shí)，研究了彈簧在不同初載荷下的松弛特性，分析計(jì)算了松弛過程的激活能，據(jù)此可以推算出在一定范圍內(nèi)某一溫度和時(shí)間下的應(yīng)力松弛指標(biāo)，為螺旋壓縮彈簧的壽命評判提供了可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。借

3、助于光學(xué)顯微鏡、透射電鏡研究了應(yīng)力松弛過程的微觀組織變化過程，并結(jié)合松弛熱力學(xué)和動力學(xué)特點(diǎn)，對應(yīng)力松弛機(jī)理進(jìn)行了探討。 研究結(jié)果表明，彈簧的應(yīng)力松弛分為兩個(gè)階段，在室溫至200℃范圍內(nèi)滿足Arrhenius方程，因此可以在室溫以上的有效溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)在短期內(nèi)對彈簧室溫下服役壽命的預(yù)測；通過對彈簧松弛過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化的觀察及分析，認(rèn)為應(yīng)力松弛是以彈性應(yīng)變能作為驅(qū)動力的位錯(cuò)運(yùn)動和原子擴(kuò)散的熱激活過程，是位錯(cuò)排列、應(yīng)力分布和亞結(jié)構(gòu)