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彈簧制造過程中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力影響著彈簧靜、動態(tài)性能。彈簧的損壞通常是由于應(yīng)力超過材料彈性極限或蠕變、松弛引起的變形超限和疲勞破壞兩大類。在螺旋壓縮彈簧強度設(shè)計中，除了根據(jù)理論公式計算外載荷引起的簧絲截面剪應(yīng)力外，還需考慮制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力對工作應(yīng)力的迭加影響。如果彈簧表層具有和工作應(yīng)力方向相反的反向殘余應(yīng)力，則會提高其承載能力，否則就是有害殘余應(yīng)力。在冷卷成形繞簧工序中，圓截面鋼絲受塑性彎曲，由于卸除夾具后回彈，使簧絲外側(cè)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，內(nèi)側(cè)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。其*對值接近材料的屈服極限，從壓縮承載時應(yīng)力狀態(tài)可知，簧絲內(nèi)側(cè)存在大量的殘余拉應(yīng)力值將大大降低彈簧的負荷能力，所以，消除殘余應(yīng)力和獲得反向殘余應(yīng)力是制造過程必須考慮的重要內(nèi)容。

切割法測量彈簧殘余應(yīng)力

切割法是殘余應(yīng)力測量方法之一，測試前，在彈簧簧圈的軸向粘貼電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片規(guī)格應(yīng)根據(jù)簧絲直徑選用。

切割簧絲解除應(yīng)變片軸向約束，釋放殘余應(yīng)力。采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀半橋補償電路，補償片貼在同一材料彈簧簧圈上。在通用銑床上進行切割，用Φ75*1切口銑刀，轉(zhuǎn)速60r/min，進刀速度0.5mm/min，切割加工溫度控制在50℃以下，不可用液體冷卻措施，保護應(yīng)變片不短路。

數(shù)據(jù)表明，在直徑4.5mm的簧絲上，當(dāng)割槽深度達到2mm時指示應(yīng)變趨于穩(wěn)定。切斷簧絲有兩種操作方法，垂直進刀和水平進刀。當(dāng)同時測量同一截面內(nèi)外側(cè)時，以水平進刀方向更簡捷，用兩臺靜態(tài)應(yīng)變儀分別測量內(nèi)外側(cè)應(yīng)變度數(shù)。在應(yīng)變片四周依次采用垂直進刀方式切割四刀和只切一刀對比測試，試驗數(shù)據(jù)表明，應(yīng)變片前端*一次切割應(yīng)變釋放量達四刀切割迭加總應(yīng)變的85%以上，由于橫向效應(yīng)，片側(cè)的兩次切割指示反向應(yīng)變，片后的第三刀由于須避開焊點而距絲柵較遠，釋放應(yīng)變自然就較小.所以在作對比試驗中為簡化操作，可采用一次切割。

應(yīng)變釋放率主要由割線到應(yīng)變片絲柵距離L控制，采用垂直進刀方式時須仔細調(diào)節(jié)進刀量，使對比試件具有相同的L值。水平進刀時，可先在距絲柵約1mm處切斷簧絲，然后以0.1mm進刀量切削逐次逼近并記錄釋放應(yīng)變量，把應(yīng)變片失效前的指示應(yīng)變值作為對比量，應(yīng)變片的指示應(yīng)變和殘余應(yīng)變符號相反，計算出殘余應(yīng)力的釋放量。作為切割法的應(yīng)用，對某彈簧制造廠生產(chǎn)的重型汽車發(fā)動機氣門外彈簧進行了測定，該彈簧要求應(yīng)力高，疲勞強度大。

測試表明，彈簧內(nèi)側(cè)壓縮殘余應(yīng)力是外側(cè)的三分之二，保存一定數(shù)量的內(nèi)側(cè)殘余壓應(yīng)力，有利于提高彈簧的承載能力。彈簧的疲勞強度和壽命受多種因素控制，而切割法測量彈簧殘余應(yīng)力，可作為提高彈簧強度的一種檢測手段，用于指導(dǎo)生產(chǎn)和工藝制定。