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                    圓柱螺旋彈簧殘余應力測量

                    分類:殘余應力檢測    關鍵詞:殘余應力測量

                    彈簧制造過程中會產生殘余應力,殘余應力影響著彈簧靜、動態性能。彈簧的損壞通常是由于應力超過材料彈性極限或蠕變、松弛引起的變形超限和疲勞破壞兩大類。在螺旋壓縮彈簧強度設計中,除了根據理論公式計算外載荷引起的簧絲截面剪應力外,還需考慮制造過程中產生的殘余應力對工作應力的迭加影響。如果彈簧表層具有和工作應力方向相反的反向殘余應力,則會提高其承載能力,否則就是有害殘余應力。在冷卷成形繞簧工序中,圓截面鋼絲受塑性彎曲,由于卸除夾具后回彈,使簧絲外側產生殘余壓應力,內側產生殘余拉應力。其絕對值接近材料的屈服極限,從壓縮承載時應力狀態可知,簧絲內側存在大量的殘余拉應力值將大大降低彈簧的負荷能力,所以,消除殘余應力和獲得反向殘余應力是制造過程必須考慮的重要內容。

                    切割法測量彈簧殘余應力

                    切割法是殘余應力測量方法之一,測試前,在彈簧簧圈的軸向粘貼電阻應變片,應變片規格應根據簧絲直徑選用。

                    切割簧絲解除應變片軸向約束,釋放殘余應力。采用聚航科技生產的JHYC靜態應變儀半橋補償電路,補償片貼在同一材料彈簧簧圈上。在通用銑床上進行切割,用Φ75*1切口銑刀,轉速60r/min,進刀速度0.5mm/min,切割加工溫度控制在50℃以下,不可用液體冷卻措施,保護應變片不短路。

                    數據表明,在直徑4.5mm的簧絲上,當割槽深度達到2mm時指示應變趨于穩定。切斷簧絲有兩種操作方法,垂直進刀和水平進刀。當同時測量同一截面內外側時,以水平進刀方向更簡捷,用兩臺靜態應變儀分別測量內外側應變度數。在應變片四周依次采用垂直進刀方式切割四刀和只切一刀對比測試,試驗數據表明,應變片前端第一次切割應變釋放量達四刀切割迭加總應變的85%以上,由于橫向效應,片側的兩次切割指示反向應變,片后的第三刀由于須避開焊點而距絲柵較遠,釋放應變自然就較小.所以在作對比試驗中為簡化操作,可采用一次切割。

                    應變釋放率主要由割線到應變片絲柵距離L控制,采用垂直進刀方式時須仔細調節進刀量,使對比試件具有相同的L值。水平進刀時,可先在距絲柵約1mm處切斷簧絲,然后以0.1mm進刀量切削逐次逼近并記錄釋放應變量,把應變片失效前的指示應變值作為對比量,應變片的指示應變和殘余應變符號相反,計算出殘余應力的釋放量。作為切割法的應用,對某彈簧制造廠生產的重型汽車發動機氣門外彈簧進行了測定,該彈簧要求應力高,疲勞強度大。

                    圓柱螺旋彈簧.png

                    測試表明,彈簧內側壓縮殘余應力是外側的三分之二,保存一定數量的內側殘余壓應力,有利于提高彈簧的承載能力。彈簧的疲勞強度和壽命受多種因素控制,而切割法測量彈簧殘余應力,可作為提高彈簧強度的一種檢測手段,用于指導生產和工藝制定。


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