Упругое последействие и долговечность заневоленных пружин.

В.В.Забильский, М.М. Исмагилов, О.И. Шаврин, Ю.Т. Яковлев

 

Для повышения несущей способности наи­более ответственные пружины заневоливают при нормальной или повышенной температурах при напряжениях, как правило, превышающих предел текучести. Однако последующая выдержка заневоленных пружин в свободном состоянии приводит к возврату части накопленной пластической деформации, изменению размеров и упругих ха­рактеристик пружин. Такой возврат деформации в процессе отдыха часто рассматривают как проявление обратного упругого последействия. Изучение влияния заневоливания на величину деформации обратного упругого последействия пружин имеет важ­ное практическое значение для рациональ­ного выбора режимов заневоливания. Кро­ме того, большой практический интерес представляет изучение влияния заневолива­ния при повышенной температуре на дол­говечность пружин.

Деформацию упругого последействия оп­ределяли на пружинах, изготовленных из патентированной проволоки (ГОСТ 9389— 75) диаметром 1,2 мм; средний диаметр пру­жин— 10 мм, число витков — 175 при сво­бодной длине 1100 мм. Такая конструкция пружин была выбрана для получения мак­симальной деформации упругого последей­ствия. Химический состав стали: 0,9% С, 0,22% Мn, 0,24% Si, по 0,1% Сu, Сr, Ni. Пружины подвергали отпуску при 250°С 30 мин. Для определения обратного упругого последействия lупр измеряли деформа­цию пружины сразу после заневоливания и после отдыха при комнатной температуре в течение 200 ч.

При сжатии пружин до соприкосновения витков в них возникает остаточная пласти­ческая деформация. При выдержке в заневоленном состоянии остаточная деформация пружин увеличивается вследствие перехода упругой деформации в пластическую. При выдержке пружин в течение 0,1ч при 20° остаточная деформация сдвига составила 0,31%, а при выдержке 24 ч—0,35%. При 100°С изменение длительности заневолива­ния от 0 до 6 ч привело к увеличению де­формации от 0.44 до 0,56%. Влияние дли­тельности выдержки пружин в заневолен­ном состоянии на деформацию упругого по­следействия показано на рис, 1. Видно, что, увеличение выдержки пружин от 0 до 1 ч приводит к резкому увеличению деформа­ции упругого последействия, затем ее при­рост уменьшается. Процесс накопления пластической деформации при заневоливании имеет такой же характер.

Повышение температуры заневоливания пружин также сопровождается увеличением деформации упругого последействия (рис. 2). Процесс накопления остаточной деформации при этом протекает более интенсивно. Так. при 20°С (выдержка 0,1 ч) остаточная де­формация — 0,31%, а при 200°С —0,68%,

Обратное упругое последействие пружин обусловлено наличием остаточных внутренних микронапряжений возникающих в результате заневоливания. При увеличении длительности выдержки и температуры за­неволивания остаточная деформация воз­растает и повышаются остаточные внутрен­ние микронапряжения. При этом более ин­тенсивно протекает и релаксация остаточ­ных микронапряжений в процессе последующего отдыха, что, в свою очередь, приводит к увеличению деформации упругого после­действия.

На практике для получения требуемой остаточной деформации наряду с повышени­ем температуры заневоливания также изме­няют шаг и длину пружины-заготовки. Для изучения влияния получаемой при этом остаточной пластической деформации gост на деформацию упругого последействия до­полнительно изготовляли пружины, имею­щие в исходном состоянии длину 860 и 1250 мм. Заневоливание пружин такой длины при 20 С с выдержкой 24 ч. позволило получить остаточную деформацию 0,085 и 0,58 % соответственно. С увеличением gост деформация упругого последействия возрастает практически линейно (рис. 3). Повышение деформации упругого последействия при этом связанно также с увеличением остаточных внутренних микронапряжений. В то же время повышение остаточной пластической деформации в 7 раз (от 0,085 до 58%) приводит к такому же приросту lупр к и увеличение длительности выдержки от 0,1 ч. до 24 ч, когда остаточная деформация увеличивается всего на 13%. Это наблюдается и при выдержке в заневоленном состоянии при повышенной температуре.

Таким образом, чем большая остаточная деформация возникает в следствии выдержки под нагрузкой, тем больше деформация упругого последействия. Возрастания упругого последействия происходит в результате увеличения упругих остаточных микронапряжений при выдержке под нагрузкой и их релаксаций в процессе последующего отдыха, а также в следствии неоднородности напряженного состояния пружин- наличие упругой, упругопластической и пластической зон по сечению витков. При выборе режимов заневоливания и исходной длины пружин, особенно при высоких требованиях к точности и стабильности их упругих свойств, необходимо учитывать явление возврата деформации, возникающей в процессе заневоливания. Для определения Где  влияния заневоливания на долговечность пружин проводили усталостные испытания на эксцентриковом стенде с частотой нагружения 1000 циклов/мин при коэффициенте асимметрии Rt=0,1. Пружины для испытаний средним диаметром 16 мм, с числом витков8 изготовляли из проволоки диаметром 2 мм. Пружины заневоливали при комнатной температуре с выдержкой 12 часов (контрольные)и при 100 С с выдержкой 30 мин. Для повышения точности настройки по напряжению все пружины индивидуально тестировали; база испытаний составила 2х106 циклов.

Статистически обработанные результаты усталостных испытаний пружин представлены на (рис.4). Испытания показали, что заневоливание пружин при 100 С повышает из ограниченную выносливость в 3 -4 раза, что обусловлено, провидимому большей величиной остаточной деформации и более благоприятным перераспределением остаточных напряжений при повышении температуры заневоливания.

Перепечастка без ссылки на источник запрещена!

Показано 1 - 1 (всего 1)	Страницы:   1