提高疲劳极限的途径

三、提高疲劳极限的途径

在机器零件的失效形式中，约有80%是由于疲劳破坏造成的。因此，提高零件的疲劳极限，在生产中有着非常重大的意义。但影响疲劳极限的因素比较复杂，除要求零件原材料有较高的质量外，生产中常常采取以下措施。

(1)设计方面:零件结构要合理，要有利于应力均匀分布，尽量避免尖角、缺口和截面突变，尽量避免能够引起应力集中的结构以及由此引发的疲劳裂纹。

(2)加工制造方面:合理安排铸、锻、焊、热处理、切削、抛光等工序并保证加工质量。从金属疲劳过程的分析中可以看出，疲劳裂纹常常产生在金属的表面上，所以构件的表面状态对疲劳极限影响很大。表面损伤(刀痕、磨裂磨痕、打记号、擦伤、锈蚀等)都可以作为表面缺口来看待，这些地方都会产生应力集中，使机件的疲劳极限下降。同一强度的材料，零件表面粗糙度愈低，则疲劳极限愈高，抛光后的σ_－1愈高。特别是用高强度材料制造并在交变载荷下工作的零件，其表面必须仔细加工，不允许有碰伤或大的缺陷。实践证明，不同表面状态下的疲劳极限相差达7～8倍。

(3)表面强化:化学热处理(渗碳、渗氮、特别是软氮化等)、表面淬火(高频感应加热表面淬火等)以及表面冷变形加工强化(如表面喷丸、表面滚压等)都可以有效地提高零件的疲劳强度。这是因为表面强化处理不仅提高了表面疲劳极限，而且还在零件表面形成一定深度的残余压应力层，工作时表面残余压应力可以抵消或降低疲劳拉应力，使零件实际承受的拉应力降低，延长了零件的疲劳寿命。

(4)使用方面:实验发现，金属在低于或接近疲劳极限(σ_－1)下运转一定次数之后，其疲劳极限会提高，这种现象称为次负荷锻炼。因而有些新机器在空载及不满载条件下跑合一段时间，一方面使机器各运动配合部分啮合得更好，另一方面可以利用上述规律提高了零件的疲劳抗力，延长了使用寿命。另外零件在使用中应避免过载、注意表面保护、定期检修保养等对防止疲劳破坏都有一定作用。