碟簧有變剛度特性和安裝緊湊等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備工業(yè)、石油工業(yè)、汽車工業(yè)以及航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。很大范圍取代了圓柱形螺旋彈簧。
原始的雙碟形彈簧每單位體積具有較大的變形能，可用于吸收沖擊并耗散能量。長期承受載荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生徑向穿透裂紋； 碟形彈簧工作時(shí)位于碟形彈簧的內(nèi)圈表面和端面的交界處，承受很大拉應(yīng)力，以下是碟形彈簧的失效分析：
1. 加工過程中出現(xiàn)裂紋。碟形彈簧是通過熱鍛，淬火，高溫回火和回火處理以及噴丸強(qiáng)化表面來形成的。在整個(gè)加工過程中，碟形彈簧中會(huì)出現(xiàn)微裂紋，從而引起應(yīng)力集中。如果在使用過程中負(fù)載太高，碟形彈簧將被加速。疲勞失效甚至破裂。
2. 熱處理不合理。在碟形彈簧的熱處理過程中，由于回火溫度不適當(dāng)，回火后的冷卻速度或偏差(例如，回火后的冷卻速度太慢)而導(dǎo)致的淬火和回火處理導(dǎo)致高溫回火脆性； 熱處理表面會(huì)發(fā)生脫碳現(xiàn)象。碟形彈簧的疲勞壽命有不利影響，這會(huì)惡化碟形彈簧的彈性頂點(diǎn)和疲勞壽命，這有利于裂紋的形成。
3. 由于材料成分不合理，成分的分離導(dǎo)致碟形彈簧性能不均。例如，當(dāng)將60Si2Mn用作碟形彈簧材料時(shí)，Si含量低，這會(huì)降低碟形彈簧的屈服強(qiáng)度，導(dǎo)致零件過早脆化甚至破裂； 含有大量的P會(huì)加劇鋼的脆性傾向和成分偏析。雜質(zhì)的存在會(huì)分割基體的連續(xù)性并成為裂紋敏感區(qū)域，特別是當(dāng)分布在零件表面時(shí)，很容易引起壓力集中，這是應(yīng)力腐蝕裂紋的影響。
4. 長時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致材料脆化。長時(shí)間使用該材料時(shí)，碟形彈簧的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)達(dá)到或超過其機(jī)械性能的頂點(diǎn)，從而導(dǎo)致脆化和過早疲勞破壞。
5. 應(yīng)力腐蝕。碟形彈簧工作時(shí)會(huì)承受拉應(yīng)力。當(dāng)?shù)螐椈尚遁d時(shí)，殘余拉應(yīng)力仍保持在內(nèi)部。如果碟形彈簧在酸性液體或高濕度的環(huán)境中長時(shí)間工作，則溶液中的氫會(huì)在拉伸應(yīng)力的作用下積聚，吸附在表面空洞，腐蝕坑等缺陷上，從而使表面能或 原子鍵的鍵合力降低，局部應(yīng)力集中加劇。當(dāng)裂紋的成核功大于裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)，將導(dǎo)致環(huán)境脆弱性。裂紋的成核和傳播以及微裂紋的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致碟形彈簧過早疲勞失效。
6. 使用環(huán)境會(huì)導(dǎo)致碟形彈簧進(jìn)一步脆化。當(dāng)?shù)螐椈稍诟邷鼗虻蜏丨h(huán)境下長時(shí)間工作時(shí)，其結(jié)構(gòu)會(huì)緩慢變化并進(jìn)一步脆化。
上述每種原因都會(huì)導(dǎo)致碟形彈簧在工作期間產(chǎn)生疲勞故障，并給生產(chǎn)和使用帶來損失。因此，探索碟形彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系具有重要的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)碟形彈簧的當(dāng)前計(jì)算公式，兩者都適用于中小型負(fù)載的限制。
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