压缩弹簧寿命测试方法

压缩弹簧寿命测试方法

一、样品选择

制样时应注意消除影响疲劳强度的一些异常因素。影响弹簧疲劳强度试验的因素有两类：一类是内部因素，如化学成分、金相组织等；另一类是外部因素，如表面状态、形状尺寸、温度、周围介质等。一般以材料的固有疲劳强度（内部因素）为基础，考虑外部因素进行修正。因此，在试验过程中，试件应尽量消除外界因素的影响。进行第一类试验时，可根据使用条件制样，也可直接从产品中取样。第二类和第三类试验应按具体要求取样。

a.试样尺寸弹簧尺寸总是不同程度的，所以即使在相同的变形量下，它们之间的应力和疲劳强度也不完全相同。为了准确反映试样的疲劳强度，应在减小尺寸误差的基础上提高尺寸的测量精度。

1）试样尺寸的测量精度应大于0.5%。当材料尺寸小于2毫米时，其精度应为0.01毫米。如果样品尺寸的0.5%小于0.01mm，则精度为0.01mm。

2）测量圆形截面尺寸（如外径D2、弹簧丝直径d）时，应测量同一截面上相互垂直的两个直径，并以平均值作为直径的大小。

3）根据弹簧剪应力计算公式：

可以看出，为了反映最大剪应力，应测量弹簧D/D的最大值。

b.样品形状

1）为保证弹簧受力后不产生偏心载荷，应严格检查弹簧两端的平行度和整个弹簧的垂直度。

2）为保证弹簧加载后变形均匀，弹簧节距应均匀，弹簧不应有过大的椭圆度。

3）为便于试验结果的比较，同批弹簧的端圈数和结构应尽可能一致。

c、加工和热处理不同的加工和热处理状态对疲劳强度的影响不同，因此同一批试样应同时加工和热处理。

1）同一批试样应尽量用自动卷簧机加工，尽量减少手工操作。

2）当弹簧自由高度通过静置或强压力处理进行调整时，由于载荷过大，疲劳强度可能降低，因此弹簧试样不应通过静置或强压力处理进行调整。

3）同一批弹簧试件应采用同一卷钢丝，表面条件应一致。不应存在导致应力集中的缺陷，如生锈、刻痕和划痕。

4）热处理工艺对疲劳强度也有很大影响。即使完全淬火和不完全淬火后的低温回火硬度完全相同，疲劳强度也有显著差异。过大的晶粒尺寸和表面脱碳会降低疲劳强度。因此，同一批试样应在同一炉内进行热处理。

二、弹簧寿命试验

（1）为避免弹簧力偏心，安装时应将弹簧力放在弹簧支架上，确保弹簧两端平接触。

（2）调整试件具有相同的安装变形和相同的最大变形。

（3）在确定S-N曲线时，可以从最大疲劳极限（参照现有弹簧疲劳数据）来减小载荷应力，其间距可以按1.02～1.5的比例进行。

（4）试验过程中，为保证负载尽可能稳定，应进行试验和调整，但时间应短。不能超载。

（5）如果应力单位为兆帕，则有效数字四舍五入到小数点后一位。

三、疲劳寿命

1）在确定弹簧的疲劳寿命时，在试验期间，可采用的循环次数N 为1×l05、2×l05、5×l05、1×l06、2×l06、5×l06、1×l07、2×l07作为参考疲劳寿命。

2）除非是特殊情况，试验一般在动作次数达到1×10次时停止，不得中断。

3）一般以试验弹簧断裂次数作为疲劳寿命。然而，在某些情况下，将试样裂纹的次数作为疲劳寿命。

4）作用次数的记录一般以l0n为单位，有效次数为3次或3次以上，如2.75×l06。

四、试验机操作

1）试验机启动应平稳，无冲击。

2）除共振型疲劳试验机外，在达到运行速度或停止运行的过程中，有时会通过共振点。为了防止共振引起的过度应力，安装了防止共振的装置。

3）同一批样品应以相同的速度进行试验。

4）试验应自始至终连续进行。因故障或其他原因需要停止作业时，应详细记录在记录中。

五、试验报告和记录

试验报告中应附有下列详细记录：材料制造商、材料类型、化学成分、机械性能（抗拉强度、扭转强度、屈服强度、弹性极限、延伸率、扭转次数、硬度、冲击韧性等）；弹簧的形状和尺寸，聚酯的强度、热处理条件、弹簧试样的工作图；试验机的名称、形式、容量、运行速度；试验温度、试验日期、试验地点、试验机（见表）1）；S-N 曲线图、疲劳极限图；其他。