การคลายตัวของแรงบิดสปริงบิด: การเลือกเกรดที่สูงกว่า 150 C

สปริงบิดที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง อาจสูญเสียแรงบิดไปหนึ่งในห้าหลังจากใช้งานไปสองสามเดือนในสายการผลิตที่ร้อนจัด นี่ไม่ใช่ความล้าหรือการกัดกร่อน แต่เป็นการคลายตัวของความเค้น: ภายใต้ภาระที่คงที่ที่อุณหภูมิสูง วัสดุจะค่อยๆ เปลี่ยนความเครียดแบบยืดหยุ่นให้เป็นการเสียรูปถาวร และแรงบิดที่ยึดชิ้นส่วนให้อยู่กับที่ก็จะค่อยๆ หายไป

บทความนี้จะอธิบายว่าการคลายตัวมีความสำคัญเพียงใดในสปริงบิดสแตนเลส การเลือกเกรดเปลี่ยนแปลงอัตราอย่างไร และวิธีการคำนวณขนาดสปริงเพื่อให้แรงบิดยังคงอยู่เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน

การคลายตัวคือเวลาที่อุณหภูมิ ไม่ใช่รอบการรับน้ำหนัก

ความล้าเกิดจากรอบการทำงาน การคลายตัวเกิดจากเวลาและอุณหภูมิภายใต้การบิดที่คงที่ สปริงที่ถูกกดไว้บนชั้นวางจะไม่คลายตัว สปริงที่ถูกคงมุมทำงานที่ 180 C เป็นเวลา 2,000 ชั่วโมง จะคลายตัว สำหรับชิ้นส่วนเครื่องใช้ไฟฟ้าและยานยนต์ที่ยังคงถูกบิดเป็นเวลาหลายปี การคลายตัวมักจะเป็นกรณีการออกแบบที่จำกัด ไม่ใช่ช่วงอายุการใช้งาน

อัตราขึ้นอยู่กับสามตัวแปร: อุณหภูมิสัมบูรณ์ ระดับความเค้นเริ่มต้นเป็นสัดส่วนของความแข็งแรงคราก และเวลา การเพิ่มอุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นสองเท่าสามารถเพิ่มอัตราการคลายตัวได้หนึ่งลำดับของขนาด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเกณฑ์การใช้งานจริงสำหรับสปริงสแตนเลสแบบดึงเย็นจึงอยู่ที่ประมาณ 150 C

สูญเสียแรงบิดไปเท่าใด

ลำดับขนาดสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 302 และ 304 แบบดึงเย็นที่ความเค้นปานกลาง คงไว้เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง:

• สูงถึง 100 C: สูญเสียแรงบิดประมาณ 3-5% ซึ่งมักจะอยู่ในช่วงการวัดปกติ
• 150 C: ประมาณ 6-10%
• 200 C: ประมาณ 10-15%
• 250-300 C: ประมาณ 15-25% และรูปทรงอาจเริ่มคืบ

สูงกว่า 300 C ลวดออสเทนนิติกแบบดึงเย็นจะไม่ใช่ตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับสปริงที่ต้องคงแรงบิด ไม่ว่าการออกแบบจะเปลี่ยนไปใช้เกรดทนความร้อน หรือสปริงจะถูกแทนที่ด้วยกลไกอื่น

สามคันโยกที่ลดการคลายตัว

1. ลดความเค้นเริ่มต้น

คันโยกที่มีประสิทธิภาพที่สุด สปริงที่ออกแบบที่ 40% ของความแข็งแรงครากจะคลายตัวน้อยกว่าสปริงเดียวกันที่ 70% มาก หากการประกอบมีพื้นที่สำหรับขดลวดเพิ่มอีกหนึ่งขด หรือเส้นผ่านศูนย์กลางลวดเพิ่มขึ้น 0.1 มม. ให้ใช้: วัสดุที่เพิ่มขึ้นจะช่วยให้แรงบิดคงที่ แทนที่จะเป็นแรงบิดสูงสุด

2. การบำบัดเพื่อทำให้เสถียรหลังการขด

การคลายความเค้นที่ 200-300 C จะขจัดความเค้นจากการขด และการบำบัดเพื่อทำให้เสถียรที่อุณหภูมิสูงขึ้นภายใต้การบิดที่ตั้งไว้ล่วงหน้าจะไปไกลกว่านั้นโดยการคลายสปริงก่อนที่จะเข้าสู่การใช้งาน สปริงจะถูกตั้งค่าไว้ล่วงหน้าให้มีแรงบิดสูงขึ้นเล็กน้อย ได้รับการบำบัด และจากนั้นจะให้แรงบิดที่เสถียรตั้งแต่รอบแรก

3. การเลือกเกรด

302 และ 304 มีพฤติกรรมคล้ายกันจนถึงประมาณ 250 C 316 เพิ่มโมลิบดีนัมเพื่อความต้านทานการกัดกร่อนในการใช้งานที่ร้อนและชื้น แต่ไม่แข็งแรงกว่าที่อุณหภูมิ 430 ทนต่อการเกิดคราบที่อุณหภูมิสูงกว่า แต่มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงกว่าต่ำกว่า ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับสปริงตำแหน่งที่ไม่สำคัญ แทนที่จะเป็นสปริงที่รับน้ำหนัก ลวดแบบดึงเย็นจะคงสภาพการทำงานเย็นไว้ได้มากกว่าลวดอบอ่อน ดังนั้นจึงคลายตัวช้ากว่า แต่ก็จะสูญเสียข้อได้เปรียบนั้นไปหากอุณหภูมิใช้งานเข้าใกล้ช่วงการอบอ่อน

หน้าต่างข้อมูลจำเพาะ

การใช้งานที่สิ่งนี้มีความสำคัญ

• บานพับประตูเตาอบและสปริงแดมเปอร์
• กลไกสลักเตาอบและเตาย่าง
• คลิปภายในและใต้ฝากระโปรงรถยนต์
• สปริงคืนตัวแดมเปอร์และแผ่นปิดอุตสาหกรรม
• สปริงแอคทูเอเตอร์ฮีตเตอร์และ HVAC

วิธีระบุสปริงสำหรับงานร้อน

ระบุอุณหภูมิใช้งานต่อเนื่อง อุณหภูมิสูงสุดและระยะเวลาที่อุณหภูมิสูงสุดคงอยู่ มุมการบิดทำงาน แรงบิดที่ต้องการเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน แทนที่จะเป็นตอนส่งมอบ และชั่วโมงการใช้งานที่คาดหวัง ด้วยตัวเลขทั้งห้านี้ การออกแบบสามารถตรวจสอบได้เทียบกับการคลายตัว แทนที่จะเป็นการตรวจสอบด้วยการลองผิดลองถูกในสนาม

TOPONE ได้ผลิตลวดสแตนเลสมาตั้งแต่ปี 1993 และจัดหาสปริงบิดแบบขดตั้งแต่ 0.15 มม. ถึง 12 มม. ดังนั้นเกรด สภาพลวด และการอบชุบด้วยความร้อนของสปริงจึงถูกระบุร่วมกัน และการรับประกันแรงบิดจะยังคงอยู่ ณ อุณหภูมิที่ชิ้นส่วนนั้นใช้งานจริง