0.3 มม. ลวดสปริงสแตนเลส 316 - ความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางและอัตราสปริง
0.3 มม. 316 สายสปริงสแตนเลส
,ความคลาดเคลื่อนของลวดสปริงสแตนเลส 316
,อัตราสปริงของลวดสปริง 0.3 มม.
การเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ไมครอน ส่งผลต่อค่าคงที่สปริง 7 เปอร์เซ็นต์
บนลวดสปริงขนาด 0.30 มม. การเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางห้าไมครอนคิดเป็นน้อยกว่าสองเปอร์เซ็นต์ มันส่งผลต่ออัตราของสปริงสำเร็จรูปเกือบเจ็ดเปอร์เซ็นต์ และส่งผลต่อความเค้นในลวดประมาณห้าเปอร์เซ็นต์ในทิศทางตรงกันข้าม เส้นผ่านศูนย์กลางไม่ใช่ตัวแปรเดียวในบรรดาตัวแปรมากมายในการออกแบบสปริงขนาดเล็ก มันคือตัวแปรที่ส่งผลต่อผลลัพธ์อย่างมาก
เหตุใดเส้นผ่านศูนย์กลางจึงปรากฏสี่ครั้งในสมการอัตรา
สำหรับสปริงอัดแบบเกลียว อัตราจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางลวด:
k = G d^4 / (8 D^3 n), โดยที่ G คือโมดูลัสเฉือน, d คือเส้นผ่านศูนย์กลางลวด, D คือเส้นผ่านศูนย์กลางขดลวดเฉลี่ย และ n คือจำนวนขดลวดที่ใช้งาน
ความเค้นเฉือนภายใต้ภาระจะตามกำลังผกผันของสาม โดยมีแฟกเตอร์ Wahl แก้ไขความโค้ง:tau = 8 K F D / (pi d^3). มวลต่อเมตรจะตามกำลังสอง ดังนั้นการเพิ่มขึ้น 1% ใน d จะทำให้เกิดอัตราเพิ่มขึ้นประมาณ 4%, ความเค้นลดลงประมาณ 3% ที่ภาระเท่ากัน และน้ำหนักเพิ่มขึ้นประมาณ 2% บนลวดขนาดเล็ก แถบความคลาดเคลื่อนเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ของค่าที่ระบุ ดังนั้นกำลังสี่จะคูณตัวเลขที่ดูเล็กให้กลายเป็นตัวเลขที่มองเห็นได้
การคำนวณสำหรับลวด 0.30 มม.
| เส้นผ่านศูนย์กลางจริง | ค่าเบี่ยงเบน | อัตราสปริง | ความเค้นที่ภาระเท่ากัน |
|---|---|---|---|
| 0.295 มม. | -1.7% | -6.5% | +5.2% |
| 0.300 มม. | ระบุ | อ้างอิง | อ้างอิง |
| 0.305 มม. | +1.7% | +6.9% | -4.9% |
| 0.310 มม. | +3.3% | +14.0% | -9.3% |
นี่เป็นเพียงผลกระทบทางเรขาคณิตเท่านั้น ไม่รวมการกระจายตัวของโมดูลัสเฉือนระหว่างชุดการผลิต หากวาล์วหรือสลักถูกตั้งค่าให้ทำงานภายในช่วงแรงบวกหรือลบสามเปอร์เซ็นต์ ผู้จำหน่ายที่ทำงานตามค่าบวกหรือลบ 0.010 มม. บนลวด 0.30 มม. ไม่สามารถรักษาช่วงนั้นไว้ได้ แม้จะมีการม้วนที่สมบูรณ์แบบก็ตาม
หมายเลขความคลาดเคลื่อนบอกอะไรคุณไม่ได้
- ความรี. เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดและต่ำสุดในหน้าตัดเดียวอาจแตกต่างกันหลายไมครอน ในขณะที่ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ค่าที่ระบุ สปริงที่ทำจากลีรีมีอัตราที่ขึ้นอยู่กับทิศทางการม้วน
- ความแปรผันตามความยาว. ขดลวดที่มีขนาด 0.300 มม. ที่ปลายด้านหนึ่งและ 0.306 มม. ตรงกลางจะผ่านการตรวจสอบตัวอย่าง และยังคงให้ค่าอัตราที่เปลี่ยนแปลงไปจากปลายม้วนหนึ่งไปยังอีกปลายหนึ่ง
- ผลกระทบที่ปลาย. แรงดึงขณะม้วนและความเร็วในการม้วนเปลี่ยนแปลงไปในเมตรแรกและเมตรสุดท้าย ซึ่งเป็นบริเวณที่เส้นผ่านศูนย์กลางมักจะเบี่ยงเบนมากที่สุด
- ความเอนเอียงในการวัด. การเคลือบสบู่หนา 1 - 3 ไมครอน จะถูกอ่านเป็นลวด ไมโครมิเตอร์ที่มีแกนวัดหนักจะบีบการเคลือบ และอาจอ่านค่าต่ำบนลวดที่อ่อนนุ่ม
การวัดลวด 0.3 มม. ซ้ำได้
- ใช้ไมโครมิเตอร์ที่มีความละเอียด 0.001 มม. และวงล้อวัดแรงคงที่ ไม่ใช่คาลิปเปอร์
- วัดสามทิศทางที่ทำมุม 90 องศาต่อกันในแต่ละจุด และหาค่าเฉลี่ย ซึ่งจะแยกเส้นผ่านศูนย์กลางออกจากความรี
- สุ่มวัดที่หัว ตรงกลาง และท้ายของม้วนทุกม้วน จุดละสามจุด และบันทึกผลลัพธ์แทนการผ่านหรือไม่ผ่าน
- เช็ดฟิล์มสบู่ด้วยผ้าไม่เป็นขุยก่อนวัด และระบุในบันทึกการตรวจสอบว่าการอ่านค่านั้นรวมการเคลือบหรือไม่
- สำหรับการควบคุมการผลิต ให้ใช้เครื่องวัดเลเซอร์แบบอินไลน์ที่บันทึกโปรไฟล์ความยาวทั้งหมดแทนการสุ่มวัด ซึ่งจะจับการเปลี่ยนแปลงระหว่างจุดสุ่มที่การสุ่มวัดมักจะพลาดไป
ที่มาของความแปรผัน
แม่พิมพ์ดึงสุดท้ายกำหนดขนาดสุดท้ายและสึกหรอไปเรื่อยๆ ดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางจึงมีแนวโน้มที่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตลอดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ แทนที่จะกระโดด การลดขนาดในการดึงครั้งสุดท้าย แรงดึงขณะม้วน แรงกดในการพันเป็นชั้น และอุณหภูมิการอบอ่อน ล้วนมีส่วนเกี่ยวข้อง การอบอ่อนมีความสำคัญสองประการ: ควบคุมความต้านทานแรงดึงและความเหนียว และควบคุมโมดูลัสเฉือนที่ปรากฏโดยตรงในสมการอัตรา สำหรับลวด 316, G มีค่าประมาณ 69 GPa ที่อุณหภูมิห้อง และการกระจายตัวระหว่างชุดการผลิตไม่กี่เปอร์เซ็นต์เป็นเรื่องปกติ เว้นแต่โรงงานจะควบคุม
มาตรการควบคุมที่ใช้งานได้จริงนั้นไม่น่าตื่นเต้น: การกำหนดช่วงเวลาเปลี่ยนแม่พิมพ์ตามผลการวัดจริง แทนที่จะนับจำนวนชิ้น, การป้อนกลับด้วยเลเซอร์แบบอินไลน์ในการดึงครั้งสุดท้าย, และ SPC บนเส้นผ่านศูนย์กลางด้วยเป้าหมายความสามารถ 1.33 หรือดีกว่าเมื่อเทียบกับช่วงที่ตกลงกัน
สิ่งที่ควรระบุในข้อกำหนดการจัดซื้อ
- เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุพร้อมแถบความคลาดเคลื่อนที่ชัดเจน เช่น 0.300 มม. บวกหรือลบ 0.005 มม. สำหรับสปริงที่มีความแม่นยำ
- ความรีสูงสุดในหน้าตัดเดียว โดยทั่วไปคือ 0.003 มม.
- ความแปรผันของเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดภายในความยาว 100 มม. เพื่อจำกัดการเปลี่ยนแปลง และไม่ใช่เพียงค่าเฉลี่ย
- วิธีการวัด รวมถึงประเภทเครื่องมือ แรง และจำนวนจุด มิฉะนั้นผู้ซื้อและโรงงานจะมีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับม้วนเดียวกัน
- ช่วงความต้านทานแรงดึงหรืออุณหภูมิ และสมมติฐานโมดูลัสเฉือนที่ใช้ในการออกแบบสปริง
- สภาพพื้นผิวและน้ำหนักการเคลือบ เนื่องจากสารเคลือบเป็นส่วนหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้
ข้อกำหนดลวด
| พารามิเตอร์ | ข้อกำหนด |
|---|---|
| วัสดุ | 316 (UNS S31600) / 316L (UNS S31603) |
| เส้นผ่านศูนย์กลาง | 0.30 มม. มาตรฐาน; ช่วง 0.15 - 12 มม. |
| ความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลาง | บวกหรือลบ 0.005 มม. เกรดความแม่นยำ |
| ความรี | สูงสุด 0.003 มม. ในหน้าตัดเดียว |
| อุณหภูมิ | สปริงแข็ง, ดึงเย็น, ตามมาตรฐาน ASTM A313 |
| ความต้านทานแรงดึง | 1,700 - 2,100 MPa ที่ 0.30 มม., ตามอุณหภูมิ |
| พื้นผิว | เคลือบเงาหรือเคลือบสบู่ |
| การบรรจุหีบห่อ | ม้วน 1 - 25 กก.; ขดลวดสูงสุด 500 กก. |
สปริงขนาดเล็กมักจะสูญเสียไปกับความคลาดเคลื่อนสะสม ไม่ใช่จากการตัดสินใจผิดพลาดเพียงครั้งเดียว การระบุเส้นผ่านศูนย์กลางพร้อมวิธีการวัด และการตรวจสอบความสามารถ แทนที่จะเป็นค่าใบรับรอง คือสิ่งที่ทำให้ค่าอัตราอยู่ในช่วงที่กำหนด
