Een diameterverschuiving van 5 micron verandert de veerkracht met 7 procent

Op een veer van 0,30 mm is een diameterverandering van vijf micron minder dan twee procent. Het verandert de veerkracht van de afgewerkte veer met bijna zeven procent, en het verandert de spanning in de draad met ongeveer vijf procent in de tegenovergestelde richting. Diameter is niet één variabele onder vele in het ontwerp van kleine veren; het is de variabele die het resultaat domineert.

Waarom diameter vier keer voorkomt in de veerkrachtvergelijking

Voor een helicale drukveer is de veerkracht evenredig met de vierde macht van de draaddiameter:

k = G d^4 / (8 D^3 n), waarbij G de schuifmodulus is, d de draaddiameter, D de gemiddelde spoeldiameter en n het aantal actieve windingen.

De schuifspanning onder belasting volgt de inverse derde macht, met de Wahl-factor die corrigeert voor kromming:tau = 8 K F D / (pi d^3). Massa per meter volgt de tweede macht. Een toename van één procent in d produceert daarom ongeveer vier procent meer veerkracht, ongeveer drie procent minder spanning bij dezelfde belasting, en ongeveer twee procent meer gewicht. Op dunne draad is de tolerantieband een groot deel van de nominale waarde, dus de vierde macht vermenigvuldigt een klein lijkend getal tot een zichtbaar getal.

De rekenkunde voor 0,30 mm draad

Dit zijn alleen geometrische effecten; ze negeren de spreiding in schuifmodulus tussen batches. Als een klep of een grendel is ingesteld tegen een krachtvenster van plus of min drie procent, kan een leverancier die werkt met een tolerantie van plus of min 0,010 mm op 0,30 mm draad dat venster niet aanhouden, zelfs met perfect wikkelen.

Wat een tolerantienummer niet vertelt

• Ovaliteit. De maximale en minimale diameter in één dwarsdoorsnede kunnen enkele microns verschillen, terwijl het gemiddelde op nominaal zit. Een veer gemaakt van ovale draad heeft een veerkracht die afhankelijk is van de wikkeloriëntatie.
• Variatie langs de lengte. Een spoel die 0,300 mm aan het begin en 0,306 mm in het midden meet, slaagt voor een steekproefcontrole en produceert toch een veerkrachtdrift van het ene uiteinde van de spoel naar het andere.
• Eindeffecten. Opname spanning en wikkel snelheid veranderen in de eerste en laatste meters, waar de diameter meestal het meest afwijkt.
• Meetfout. Zeepcoating van 1 - 3 micron dik wordt als draad gelezen. Een micrometer met een zware duimveer comprimeert de coating en kan laag meten op zachte draad.

Herhaalbaar 0,3 mm draad meten

1. Gebruik een micrometer met een resolutie van 0,001 mm en een ratel met constante kracht, geen schuifmaat.
2. Meet drie richtingen 90 graden uit elkaar op elk punt en neem het gemiddelde; dit scheidt diameter van ovaliteit.
3. Steekproef van kop, midden en staart van elke spoel, drie punten per stuk, en registreer het resultaat in plaats van een geslaagd of niet geslaagd.
4. Veeg de zeepfilm af met een pluisvrije doek voordat u meet, en vermeld in het inspectierapport of de meting de coating bevat.
5. Gebruik voor productiecontrole een inline laser meetinstrument dat het volledige lengteprofiel logt in plaats van te steekproeven. Het vangt de drift tussen steekproeven op die steekproeven altijd missen.

Waar de variatie vandaan komt

De laatste trekbank bepaalt de uiteindelijke maat en slijt progressief, dus de diameter heeft de neiging om omhoog te kruipen tijdens een matrijs campagne in plaats van te springen. Pass reductie in de laatste trek, opname spanning, laagwikkel druk en gloeitemperatuur dragen allemaal bij. Gloeien is tweemaal belangrijk: het regelt de treksterkte en ductiliteit, en het regelt de schuifmodulus die direct in de veerkrachtvergelijking voorkomt. Voor 316 draad is G ongeveer 69 GPa bij kamertemperatuur, en een spreiding van enkele procenten tussen batches is normaal, tenzij de fabriek dit regelt.

Praktische controlemaatregelen zijn onopvallend: een gedocumenteerd interval voor matrijsverandering gebaseerd op gemeten output in plaats van stukken, inline laser feedback op de laatste trek, en SPC op diameter met een capaciteitsdoel van 1,33 of beter ten opzichte van de overeengekomen band.

Wat op de inkoop specificatie te zetten

• Nominale diameter met een expliciete tolerantieband, bijvoorbeeld 0,300 mm plus of min 0,005 mm voor precisieveren.
• Maximale ovaliteit in één dwarsdoorsnede, typisch 0,003 mm.
• Maximale diameter variatie binnen elke 100 mm lengte, zodat drift begrensd is en niet alleen het gemiddelde.
• De meetmethode, inclusief instrumenttype, kracht en aantal punten; anders zullen koper en fabriek het oneens zijn over dezelfde spoel.
• Treksterkte of temperatuur bereik, en de aanname van de schuifmodulus gebruikt in het veerontwerp.
• Oppervlakteconditie en coating gewicht, aangezien coating deel uitmaakt van de gemeten diameter.

Draad Specificatie

Kleine veren gaan meestal verloren door cumulatieve tolerantie, niet door één slechte beslissing. Het specificeren van de diameter met de meetmethode, en het controleren van de capaciteit in plaats van een certificaatwaarde, is wat de veerkracht binnen het venster houdt.