Connaissance du matériel : six facteurs affectent la résistance à la fatigue des ressorts

Plusieurs facteurs affectant la résistance à la fatigue des ressorts

1. Il existe une certaine relation entre la limite d'élasticité du matériau et la limite de fatigue. D’une manière générale, plus la limite d’élasticité du matériau est élevée, plus la résistance à la fatigue est élevée. Par conséquent, afin d’augmenter la résistance à la fatigue du ressort, nous devrions essayer d’augmenter la limite d’élasticité du matériau du ressort. Ou utilisez des matériaux avec un rapport élevé entre la limite d'élasticité et la résistance à la traction. Pour un même matériau, la structure à grains fins a une limite d'élasticité plus élevée que la structure à grains grossiers et fins.

2. La contrainte maximale de l'état de surface se produit principalement à la surface du matériau du ressort, de sorte que la qualité de la surface du ressort a une grande influence sur la résistance à la fatigue. Les défauts tels que les fissures, les défauts et les cicatrices causés par les matériaux des ressorts lors du laminage, de l'étirage et de l'enroulement sont souvent à l'origine de la fatigue et de la rupture des ressorts.

Plus la rugosité de surface du matériau est faible, plus la concentration de contraintes est faible et plus la résistance à la fatigue est élevée. L'influence de la rugosité de la surface du matériau sur la limite de fatigue. À mesure que la rugosité de la surface augmente, la limite de fatigue diminue. Dans le cas d'une même rugosité, différentes qualités d'acier et différentes méthodes de bobinage présentent différents degrés de réduction de la limite de fatigue. Par exemple, le degré de réduction des ressorts hélicoïdaux froids est inférieur à celui des ressorts hélicoïdaux chauds. Étant donné que le ressort hélicoïdal chaud en acier et son traitement thermique sont chauffés, la surface du matériau du ressort devient rugueuse en raison de l'oxydation et d'une décarburation, ce qui réduit la résistance à la fatigue du ressort.

Meulage, pressage, grenaillage et roulage de la surface du matériau. Les deux peuvent améliorer la résistance à la fatigue du ressort.

3. Plus la taille du matériau à effet de taille est grande, plus la possibilité de défauts causés par divers processus de travail à froid et à chaud est élevée, et plus la possibilité de défauts de surface est grande. Ces raisons conduiront toutes à une diminution des performances en fatigue. Par conséquent, l’influence de l’effet de taille doit être prise en compte lors du calcul de la résistance à la fatigue du ressort.

4. Défauts métallurgiques Les défauts métallurgiques font référence à la ségrégation d'inclusions non métalliques, de bulles, d'éléments, etc. dans la matière. Les inclusions présentes en surface sont à l'origine de concentrations de contraintes, qui vont provoquer des fissures de fatigue prématurées entre les inclusions et l'interface du substrat. L'utilisation de la fusion sous vide, de la coulée sous vide et d'autres mesures peuvent grandement améliorer la qualité de l'acier.

5. Lorsque le ressort à milieu corrosif fonctionne dans un milieu corrosif, il devient une source de fatigue due aux piqûres sur la surface ou à la corrosion des joints de grains de surface. Sous l’action de contraintes variables, il va progressivement se dilater et provoquer une fracture. Par exemple, l’acier à ressort travaillant en eau douce a une limite de fatigue de seulement 10 à 25 % de celle dans l’air. L'influence de la corrosion sur la résistance à la fatigue du ressort n'est pas seulement liée au nombre de fois où le ressort est soumis à des charges variables, mais également à la durée de vie. Par conséquent, lors de la conception et du calcul d’un ressort affecté par la corrosion, la durée de vie doit être prise en compte.

Pour les ressorts travaillant dans des conditions corrosives, afin d'assurer leur résistance à la fatigue, des matériaux à haute résistance à la corrosion peuvent être utilisés, comme l'acier inoxydable, les métaux non ferreux, ou une couche protectrice en surface, comme le placage, l'oxydation, la pulvérisation, peinture, etc . La pratique montre que le cadmiage peut augmenter considérablement la limite de fatigue du ressort.

6. La résistance à la fatigue de l'acier au carbone thermique diminue de la température ambiante à 120 °C, augmente de 120 °C à 350 °C et redescend une fois que la température est supérieure à 350 °C. Il n'y a pas de limite de fatigue à haute température. Pour les ressorts fonctionnant dans des conditions de température élevée, un acier résistant à la chaleur doit être envisagé. En dessous de la température ambiante, la limite de fatigue de l'acier augmente