301または302バネ線：強度と耐食性の選択

スプリングが小さく、薄く、同時に強く必要がある場合、通常、オーステナイト系グレードの301と302が候補となります。データシート上では似ており、どちらもバネ用焼き戻し状態で供給され、クリップ、スプリング、ワイヤーフォームに使用されます。重要な違いは、ニッケルとクロムのバランスにあり、部品がきれいにコイル状になるか、強度を維持できるか、環境に耐えられるかを決定します。

この記事では、見積もりの際に実際に考慮される4つの点、すなわち達成可能な強度、その強度での延性、磁性、耐食性について両者を比較します。

化学組成が挙動を決める

301

約16～18％のクロム、6～8％のニッケル、炭素は最大0.15％。ニッケルが低く炭素が高いと、構造が不安定になり、冷間加工硬化が速くなります。これが、バネ用途で301が存在する理由です。

302

約17～19％のクロム、8～10％のニッケル。ニッケルが多いとオーステナイトが安定し、加工硬化が遅くなり、耐食性と靭性が向上します。

達成可能な強度

301は加工硬化が速いため、同じ冷間加工でより高い引張強度に達し、細いサイズでは302が同じ直径では達成できない強度レベルまで引き伸ばすことができます。小さなスペースに収まり、高い荷重を支える必要があるスプリングの場合、これが決定要因となることがよくあります。

302はより硬く引き伸ばすことで補いますが、限界があります。ある程度の加工を超えると、ワイヤーはコイル状にするにはもろくなり、引張目標に達する前にねじり試験が失敗します。

同強度での延性

これは最も見落とされがちな点です。同じ引張強度に達するために、301は302よりも少ない加工で済みます。加工が少ないということは、ワイヤーに残る延性が高くなるということです。したがって、同じ強度での301は、通常、同じ強度での302よりも、よりタイトなコイル比率やシャープな端部形状をより良く許容します。

例外は、中程度の応力で十分な半径で設計されたスプリングです。そこでは、快適な焼き戻し状態で引き伸ばされた302は完全に加工可能であり、その追加の靭性は取り扱いによる損傷に役立ちます。

磁性

重度に冷間加工された301は、ひずみ誘起マルテンサイトを発生させ、磁気透磁率を著しく上昇させます。ニッケルが多い302は、この変態に抵抗し、非磁性に近くなりますが、冷間引き伸ばされたオーステナイト系ワイヤーは真に非磁性ではありません。

スプリングがリードスイッチ、ホールセンサー、または磁気クラッチの近くに配置される場合、この違いは強度値よりも重要になります。グレード名が挙動を保証すると仮定するのではなく、透磁率データを要求してください。

耐食性

302はクロムとニッケルが多く、特に湿度の高い、塩化物を含む、または洗浄が必要なサービスで、ピッチングや一般的な腐食に強く抵抗します。301は屋内や乾燥した環境では十分ですが、沿岸の空気、道路の塩、食品の洗浄ではより弱い選択肢となり、炭素が多いと溶接部の感度が高くなります。

比較表

仕様ウィンドウ

用途

• スナップリング、保持クリップ、スプリングワッシャー
• 小型高荷重圧縮・ねじりスプリング
• コンベアおよびベルトテンションスプリング
• 磁気干渉が懸念される計器スプリング
• 高強度でタイトな曲げが必要なワイヤーフォーム

選択方法

スプリングにかかる応力とスペースから始めます。断面積が薄く、応力が高い場合は、301はより高い強度と、その強度での成形マージンを提供します。スプリングが湿度、塩化物、または溶接にさらされる場合は、わずかに低い強度であっても302の方が安全な選択肢です。磁気干渉が図面にある場合は、302を指定し、透磁率データを要求してください。

TOPONEは1993年からステンレス鋼線材を製造しており、0.15mmから12mmまでの301および302バネ線材を供給しています。引張強度、ねじり強度、表面状態はロットごとに宣言されているため、グレードの選択は完成部品に対して確認できます。