碟形彈簧單位體積的變形能較大,用于吸收沖擊和消散能量,在受到載荷長期沖擊作用時,產生徑向貫穿裂紋;碟簧工作時位于碟簧凹面內環面和端面交界處,承載最大拉應力,以下是碟簧失效分析:
1.由于材料成分不合理,成分偏析導致碟簧性能不均勻,例如,60Si2Mn作為碟簧材料時,含Si量偏低,降(jiang)低碟簧(huang)屈服強(qiang)度(du),導致零件提前發(fa)生(sheng)脆變,甚至開裂;含P量偏(pian)高,則加劇鋼的脆(cui)性傾向和成分偏(pian)析(xi);而雜物的存在(zai)則分割(ge)了基體(ti)的連續性,成為裂紋敏感的區域(yu),特別當分布于零(ling)件表面時(shi),容易造成壓力集中,為應力腐蝕(shi)開裂優先選(xuan)擇了通道。
2.加工產(chan)生裂(lie)紋。碟形彈(dan)簧(huang)由熱鍛加工成型,淬火+高溫回(hui)火調質(zhi)處理(li),噴丸強化處理(li)表面,整(zheng)個(ge)加(jia)工(gong)過程中會出現(xian)碟簧內部微裂紋(wen),造成應力(li)集中,在(zai)使用過程中若負載過大會加(jia)速(su)碟簧疲勞(lao)失效甚至開裂。
3.應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)。碟簧(huang)(huang)工(gong)作時承受(shou)拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),當(dang)碟簧(huang)(huang)卸除載荷,其內(nei)部依然保持著殘余拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li),若碟簧(huang)(huang)長期(qi)工(gong)作在酸性液體或(huo)濕度(du)較大(da)(da)環(huan)境,在拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)作用(yong)下,溶液中的氫發生聚(ju)集(ji),吸附在表面(mian)的空穴、腐(fu)蝕(shi)坑等缺陷處,使表面(mian)能或(huo)原(yuan)子健的結(jie)合力(li)(li)(li)(li)降(jiang)低(di),局(ju)部應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)集(ji)中加劇,當(dang)裂紋(wen)的形(xing)核功大(da)(da)于裂紋(wen)尖(jian)端應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)強度(du)因子時,從而導(dao)(dao)致環(huan)境脆斷微裂紋(wen)的形(xing)核和擴展,出現微裂紋(wen),導(dao)(dao)致碟簧(huang)(huang)過早疲勞失效(xiao)。
4.熱處理不合理。碟簧(huang)熱處理時,調質處理,由于回火溫度與回火后的冷卻速度不當或出現偏差(譬如回火后的冷卻速度過于緩慢),產生高溫回火脆性;熱處理表面出現脫碳現象,對碟簧的疲勞壽命產生不良影響,使碟簧的彈性極限和疲勞壽命惡化,有利于促成裂紋的形成。
5.使用環(huan)境使碟簧產生(sheng)進一步的(de)脆化(hua)(hua)。碟簧長期工作(zuo)在高(gao)溫或低溫的(de)環(huan)境下,其組(zu)織緩(huan)慢發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua),出現(xian)進一步脆化(hua)(hua)。
6.長(chang)時間使用(yong)產(chan)生材(cai)料脆化。材(cai)料長(chang)時間使用(yong),碟簧內部組織達到(dao)甚(shen)至超出其力學性能極(ji)限(xian),造成脆化出現,過早(zao)產(chan)生疲(pi)勞失(shi)效。
以(yi)上每一種原因都(dou)會造成碟(die)形彈(dan)(dan)簧在工作(zuo)時(shi)產生(sheng)疲勞失(shi)效,給生(sheng)產應(ying)用帶來損(sun)失(shi),因此(ci)探究碟(die)形彈(dan)(dan)簧承受載(zai)(zai)荷(he)與形變之間的關(guan)系就十分(fen)具有應(ying)用價值,針對目前碟(die)簧的計(ji)算公(gong)式都(dou)適(shi)用于(yu)中小載(zai)(zai)荷(he)下的局限,探究碟(die)簧在大載(zai)(zai)荷(he)下的應(ying)力(li)應(ying)變關(guan)系,得(de)出(chu)精度較高的計(ji)算式就顯得(de)十分(fen)必要。