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表面处理工艺如何提升弹簧的疲劳强度?

2025-03-28  5


泰州市久力弹簧制造有限公司表面处理工艺可通过提高弹簧表面硬度、引入残余压应力以及增强耐腐蚀性等方式提升弹簧的疲劳强度,以下是具体分析:

提高表面硬度

原理:弹簧在工作过程中,表面会承受摩擦和磨损,较高的表面硬度可以增强弹簧表面抵抗这些作用的能力,减少表面损伤,从而提高疲劳强度。

处理工艺:常见的氮化处理,能在弹簧表面形成一层硬度很高的氮化层。例如,气体氮化工艺,将弹簧置于含氮的气体介质中,在一定温度和压力下,氮原子渗入弹簧表面,形成氮化层,使表面硬度大幅提高,一般可达到 HV900 - 1200,有 效提高弹簧表面的耐磨性和抗咬合能力,进而提升疲劳强度。

引入残余压应力

原理:残余压应力可以抵消一部分工作时弹簧表面产生的拉应力,延缓疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提高弹簧的疲劳寿命。

处理工艺:喷丸处理是一种常用的引入残余压应力的方法。高速弹丸撞击弹簧表面,使表面材料发生塑性变形,形成一层残余压应力层。如采用直径为 0.2 - 0.5mm 的钢丸,以 50 - 100m/s 的速度喷射到弹簧表面,可在表面形成深 度为 0.1 - 0.3mm、残余压应力为 - 300 - -500MPa 的压应力层,显著提高弹簧的疲劳强度。滚压处理也是类似的原理,通过滚轮对弹簧表面施加压力,使其产生塑性变形,引入残余压应力。

增强耐腐蚀性

原理:弹簧在潮湿或有腐蚀性介质的环境中工作时,表面容易发生腐蚀,腐蚀坑会成为疲劳裂纹的发源地,加速弹簧的疲劳失效。通过表面处理形成保护膜,可阻止腐蚀介质与弹簧基体接触,提高弹簧的耐腐蚀性,进而提升其疲劳强度。

处理工艺:电镀是一种常见的表面防护处理方法,如镀镉、镀锌等。以镀锌为例,在弹簧表面镀上一层锌层,锌层在空气中能形成致密的氧化锌薄膜,阻止氧气和水分与弹簧基体接触,起到防护作用。化学镀镍也能在弹簧表面形成均匀、致密的镍磷合金层,具有良好的耐腐蚀性,可有 效提高弹簧在恶劣环境下的疲劳强度。


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