Ermüdungsbeständigkeit von Federringen aus Kohlenstoffstahl

Die Ermüdungseigenschaften von Kohlenstoffstahl werden durch seinen Kohlenstoffgehalt, seine Legierungszusammensetzung und seinen Wärmebehandlungsprozess beeinflusst. Häufig verwendete Unterlegscheiben aus Kohlenstoffstahl sind Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Durch die richtige Wärmebehandlung von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann die Ermüdungsbeständigkeit erheblich verbessert werden. Durch Prozesse wie Abschrecken und Anlassen kann Kohlenstoffstahl eine höhere Zugfestigkeit und Zähigkeit erreichen und dadurch seine Lebensdauer unter hoher Beanspruchung verlängern.

Aufgrund seiner höheren Härte und Festigkeit weist Kohlenstoffstahl eine höhere Ermüdungsbeständigkeit auf und eignet sich für Umgebungen mit höheren Belastungen und starken Vibrationen. Allerdings weist Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt eine relativ geringe Zähigkeit auf und neigt unter extremen Ermüdungsbedingungen zum Sprödbruch. Daher sind in der Regel angemessene Wärmebehandlungsprozesse, wie z. B. Anlassen bei niedriger Temperatur, erforderlich, um Festigkeit und Zähigkeit auszugleichen und eine bessere Beständigkeit zu gewährleisten. Ermüdung.

Einfluss des Strukturdesigns auf die Ermüdungsleistung
Die Designstruktur von Federringe aus Kohlenstoffstahl wirkt sich auch auf die Ermüdungsfestigkeit aus. Das „öffnende“ Design der Dichtung ermöglicht es ihr, beim Zusammendrücken Elastizität zu erzeugen und einer durch äußere Kräfte verursachten Lockerung zu widerstehen. Diese Konstruktion hält die Schraubenvorspannung aufrecht, indem ein kontinuierlicher axialer Druck auf die Schraube ausgeübt wird.

Durch die Verbesserung der Geometrie der Federscheibe, beispielsweise durch Optimierung des Kehlradius oder der Dickenverteilung an der Öffnung, kann die Spannungskonzentration effektiv reduziert und dadurch die Ermüdungsbeständigkeit der Federscheibe verbessert werden. Eine gleichmäßige Materialverteilung und eine einwandfreie Bearbeitung sind ebenfalls entscheidende Faktoren dafür, dass die Dichtung im Dauereinsatz keinen Ermüdungsbruch erleidet.

Einfluss der Oberflächenbehandlung auf die Ermüdungsbeständigkeit
Die Ermüdungsbeständigkeit von Kohlenstoffstahl kann auch durch Oberflächenbehandlungsprozesse verbessert werden. Da Kohlenstoffstahlmaterialien unter Belastung zu Mikrorissen neigen, beginnen diese Mikrorisse häufig an der Oberfläche. Oberflächenbehandlungen wie Verzinken, Phosphatieren oder Vernickeln können nicht nur die Korrosionsbeständigkeit verbessern, sondern auch die Auswirkungen von Oberflächenfehlern auf das Ermüdungsrisswachstum verringern. Oberflächenbeschichtungen füllen mikroskopisch kleine Materialdefekte und reduzieren Spannungskonzentrationspunkte, wodurch die Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen verzögert wird.