螺旋壓縮彈簧應力松弛的動態(tài)研究及服役壽命預測.pdf

1、應力松弛是金屬材料中一種普遍存在的現象，是各種彈性元件及構件的主要失效形式之一。然而，對于彈簧應力松弛測試方法尚缺乏統(tǒng)一的標準，對其松弛機制及產生條件亦有待進一步深入研究。因此，探尋測定彈簧應力松弛特性的可靠方法，研究彈簧應力松弛性能的變化規(guī)律、尋求有效的預防技術，對提高零件的質量、延長零件使用壽命和整套設備的運行可靠性等，都有重要的技術經濟意義。 為了研究螺旋壓縮彈簧應力松弛的規(guī)律，從而實現對彈簧服役壽命的可靠預測，本論文首先

2、自行設計了一套彈簧應力松弛動態(tài)在線測試裝置。該裝置實現了在室溫至200℃下彈簧應力松弛的連續(xù)、帶溫測量并自動記錄數據與顯示松弛曲線，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℃不同溫度下應力松弛行為，獲得了應力松弛動力學方程。同時，研究了彈簧在不同初載荷下的松弛特性，分析計算了松弛過程的激活能，據此可以推算出在一定范圍內某一溫度和時間下的應力松弛指標，為螺旋壓縮彈簧的壽命評判提供了可靠的實驗依據。借

3、助于光學顯微鏡、透射電鏡研究了應力松弛過程的微觀組織變化過程，并結合松弛熱力學和動力學特點，對應力松弛機理進行了探討。 研究結果表明，彈簧的應力松弛分為兩個階段，在室溫至200℃范圍內滿足Arrhenius方程，因此可以在室溫以上的有效溫度范圍內實現在短期內對彈簧室溫下服役壽命的預測；通過對彈簧松弛過程中的微觀結構變化的觀察及分析，認為應力松弛是以彈性應變能作為驅動力的位錯運動和原子擴散的熱激活過程，是位錯排列、應力分布和亞結構