150°C 이상에서 등급 선택: 비틀림 스프링 토크 이완

상온에서 완벽하게 작동하는 비틀림 스프링은 뜨거운 조립 라인에서 몇 달 후 토크의 1/5을 잃을 수 있습니다. 이것은 피로도 아니고 부식도 아닙니다. 이것은 응력 이완입니다. 고온에서 지속적인 하중을 받으면 재료가 탄성 변형을 영구 변형으로 천천히 전환하고 부품을 제자리에 고정하는 토크가 조용히 사라집니다.

이 기사에서는 스테인리스 비틀림 스프링에서 이완이 중요해지는 지점, 등급 선택이 속도를 어떻게 변화시키는지, 그리고 수명 종료 시에도 토크가 유지되도록 스프링을 어떻게 크기 조정하는지 설명합니다.

이완은 온도에서의 시간이지, 하중 주기 횟수가 아닙니다.

피로는 주기 횟수에 의해 좌우됩니다. 이완은 고정된 편향 하에서 시간과 온도에 의해 좌우됩니다. 선반에 압축된 상태로 놓인 스프링은 이완되지 않습니다. 180°C에서 2,000시간 동안 작동 각도로 유지된 스프링은 이완됩니다. 몇 년 동안 편향된 상태로 유지되는 가전제품 및 자동차 부품의 경우, 이완은 일반적으로 사이클 수명이 아닌 설계 제한 사례입니다.

속도는 세 가지 변수에 따라 달라집니다: 절대 온도, 항복 강도의 분율로서의 초기 응력 수준, 그리고 시간. 절대 온도를 두 배로 하면 이완 속도가 10배 증가할 수 있으며, 이것이 냉간 인발 스테인리스 스프링의 실용적인 임계값이 약 150°C인 이유입니다.

얼마나 많은 토크가 손실되는가

적당한 응력에서 냉간 인발 302 및 304의 1,000시간 동안의 대략적인 수치:

• 100°C까지: 약 3-5%의 토크 손실, 종종 정상적인 측정 편차 내에 있음
• 150°C: 약 6-10%
• 200°C: 약 10-15%
• 250-300°C: 약 15-25%, 기하학적 구조가 크리프하기 시작할 수 있음

300°C 이상에서는 토크를 유지해야 하는 스프링에 대해 냉간 인발 오스테나이트계 와이어는 더 이상 올바른 선택이 아닙니다. 설계가 내열 등급으로 이동하거나 스프링이 다른 메커니즘으로 교체됩니다.

이완을 줄이는 세 가지 방법

1. 초기 응력 낮추기

가장 효과적인 방법입니다. 항복 강도의 40%에서 설계된 스프링은 70%에서 동일한 스프링보다 훨씬 적게 이완됩니다. 조립에 추가 코일 또는 0.1mm 더 많은 와이어 직경을 위한 공간이 있다면 사용하십시오. 추가 재료는 최대 토크 대신 토크 안정성을 제공합니다.

2. 코일링 후 안정화 처리

200-300°C에서의 응력 완화는 코일링 응력을 제거하고, 사전 설정된 편향 하에서 더 높은 온도에서의 안정화 처리는 서비스에 들어가기 전에 스프링을 이완시킴으로써 더 나아갑니다. 스프링은 약간 더 높은 토크로 사전 설정되고, 처리된 후 첫 번째 사이클부터 안정적인 토크를 제공합니다.

3. 등급 선택

302 및 304는 약 250°C까지 유사하게 작동합니다. 316은 습한 환경에서 내식성을 위해 몰리브덴을 추가하지만 고온에서는 더 강하지 않습니다. 430은 더 높은 온도에서 스케일링에 저항하지만 고온 강도가 낮으므로 하중 유지보다는 중요하지 않은 위치 스프링에 적합합니다. 냉간 인발 와이어는 어닐링된 와이어보다 냉간 가공을 더 많이 유지하므로 더 느리게 이완되지만, 서비스 온도가 어닐링 범위에 접근하면 이 장점을 잃습니다.

사양 창

이것이 중요한 응용 분야

• 오븐 도어 경첩 및 댐퍼 스프링
• 오븐 및 그릴 래치 메커니즘
• 자동차 내부 및 후드 아래 클립
• 산업용 댐퍼 및 플랩 복귀 스프링
• 히터 및 HVAC 액추에이터 스프링

고온 서비스 스프링 사양 방법

연속 서비스 온도, 최대 온도 및 최대 지속 시간, 작동 편향 각도, 납품 시가 아닌 수명 종료 시 필요한 토크, 예상 서비스 시간 등을 명시하십시오. 이 다섯 가지 수치를 통해 현장에서 시행착오를 통해 검증하는 대신 이완에 대해 설계를 확인할 수 있습니다.

TOPONE은 1993년부터 스테인리스 스틸 와이어를 인발해 왔으며 0.15mm에서 12mm까지의 비틀림 스프링을 코일링하여 공급하므로 등급, 와이어 상태 및 스프링 열처리가 함께 사양되며 토크 보증은 부품이 실제로 접하는 온도에서 유효합니다.