摘要: 本文介绍了扭簧应力松驰现象，并结合实际作了应力对比分析。
关键词: 应力松驰；应力松驰曲线；试验方法；花盘扭簧
引言：近年来随着市场经济的深入发展，随着我国越来越多的具有特殊性能及用途要求的新型金属材料研发及产业化，人们越来越关注产品的质量与使用寿命。质量是一个企业生存和发展的生命，就机械构件普遍使用的弹簧而言，这些因素和扭簧应力松驰现象有着不可分割的关系。如果在设计、生产、使用时没有全面考虑这个因素，将会产生严重的后果，发生弹簧失效、断裂现象。
一、扭簧应力松驰现象
现代工业生产对弹簧材料的要求在不断的提高。弹簧在实际受载工作时，其工作效率与服役寿命的长短决定于弹簧材料的综合力学性能和材料表面质量。在弹簧长期受力的过程中要求弹簧具有良好的导电性、高的耐蚀性、耐热性、非磁性等，最为关键的是弹簧应具备良好的抗疲劳断裂、损伤及抗松弛能力。
应力松弛是普遍存在的现象，存在于各类材料制作的机械零部件，精密仪器，弹性元件，结构器件等中，是其主要失效模式之一。这些现象在日常生活中很常见，严重者将造成不可估量的严重后果。应力松驰是在总变形量一定的特定条件下一部分弹性变形转变为非弹性变形，而蠕变则是在恒定应力长期作用下直接产生非弹性变形。实际中松弛时，材料的总变形量保持不变，随着时间的延长，材料的塑性变形不断取代弹性变形，从而使弹性应力不 断下降。而蠕变时，材料的总应力保持不变，而总变形量和塑性变形均随时间延长而增加。
本文就这两种影响弹簧使用寿命的现象预以分析。
二、应力松驰曲线
应力松弛的本质上是材料在应力作用下产生微塑性变形，并且逐渐积累，在保持应变或者位移不变的前提下，表现为应力随时间延续而减小的现象。总的来讲，应力松弛是应力关于时间的函数关系，是弹簧材料随着外界负载的时间延续，材料内部位错和亚结构的变化，导致弹簧材料产生的微塑性变形量不断积累，形成可观的残留变形，最后发展为永久变形。因此，实际上从弹簧材料的微观组织结构上说：抗微塑性变形的强度实质上就是指抗应力松驰性能指标。随着人们对应力松弛的深入认识，应力松弛已成为材料科学与工程领域内的基础性理论课题之一。
材料抵抗应力松驰的性能，可以由松驰曲线来评定——在给定温度T和总变形量不变的条件下，应力随时间降低的曲线。典型的应力松弛曲线分为两个阶段，ab段为第I阶段，该阶段持续时间较短，应力随时间急剧下降，图中be段属于第II阶段，在此阶段，应力随时间延续而缓慢降低，甚至趋向一恒定值，这一阶段通常要几十个小时甚至上千个小时。
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图1-1 应力松弛曲线图
评定弹簧材料的好坏和预测弹簧实际使用寿命的重要因素：一个重要指标可以用弹簧抗松弛能力来表示，包括剩余应力σsh 、应力松弛率Vs 、松弛稳定系数S0 、松弛速度系数t0
三、弯曲应力松弛试验法实际中的运用：
我所检测中心的物理性能测试，弹簧种类繁多，形状各异，为了保证弹簧的使用寿命，选择好合适的金属材料，制定完善的工艺制作规程，保证弹簧的机械外观性能完好无误外，还需要要对弹簧作相应的的弯曲应力的测试，以确保其使用寿命。
所内型号任务，现场测试弹簧主要的仪器是：YT-2，铰链测试仪，弹簧扭转试验机，弹簧拉压试验机.本次试验为YT-2两台铰链 测试仪。
在构架反射器的研制与使用过程中，使用了数千个的花盘扭簧，为了确保弹簧的质量与使用寿命对其进行了了疲劳试验与弯曲应力的试验。花盘扭簧外形如下：
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图一：花盘扭簧外形图
首先在YT-2铰链测试仪上对其逐一测试了刚度，
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图二：花盘扭簧测度刚度
随机抽取外形尺寸、表面质量和刚度（扭矩）检验合格的花盘扭簧，数量不少于5‰，进行了花盘扭簧扭簧应力松驰试验：该序由钳工、检验试验人员、工艺人员共同配合完成。扭簧旋转到最大工作角度120°，使用绳索捆绑【同步杆接头】使同步杆接头在扭簧作用下处于收拢状态，捆绑完成后拍照，放置2个月。拆卸扭簧，测试范围为 0°～120°,要求刚度值为1.0～1.2Nm/deg
图三：应力松弛试验
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图四：花盘扭簧应力松弛试验后几何角度
图五：测试前后数值的比较：单位：×10-3 Nm/deg 2018.08.31
表1BD-3-1801-01(Z) 3-0 扭簧
分析：由此可以看出，花盘扭簧转过最大工作角度120°，在初始测量时，测试4次取后三次作为平均值，曲线会在第一、第二次时应力下降，试验第一次驱动刚度平均值在1.191×10-3 Nm/deg，第二三次后平均值为1.153×10-3 Nm/deg，为试验的第一阶段。处于收拢状态，放置两个月后，其弯曲变形应力状态一直处于应力曲线be段属于第II阶段。可持续几千小时，因此，刚度值一直处于恒定状态，未达到材料的屈服强度，试验后刚度与试验前刚度一致，刚度试验前后刚度测量值稳定，变化不大。
结束语：经过这一试验，告诉设计与工艺人员，在批量弹簧的使用过程中，必须定期或不定期对弹簧进行松驰应力预算与测试。必要时可以借助电子拉力试验机，以确定其应力松弛率Vs，从而准确判断材质的性能。为提高弹簧类零件的使用寿命，提供可靠的理论依据，从而落实切实可行的方案，以确保产品的质量，提高企业的市场竞争力。
参考资文献：
[1]刘斌.微型拉簧、扭簧应力松弛测试与寿命分析.
作者简介：靳丽丽（1972-06），女，籍贯：山西省高平市，学历：本科，职称：中级，研究方向：机械，从事工作：物理性能检测