Milyen körülmények között lesz jelentősebb a rozsdamentes acél torziós rugók kúszási jelensége

A kúszás egy szilárd anyag lassú, tartós képlékeny alakváltozása, állandó feszültség alatt az idő múlásával. Mert rozsdamentes acél torziós rugók , a kúszás a visszaállító nyomaték fokozatos csökkenésében (technikailag feszültséglazításként állandó eltérítés mellett) vagy az elhajlási szög állandó terhelés melletti folyamatos növekedésében nyilvánul meg. Ez a jelenség közvetlenül befolyásolja a rugó hosszú távú pontosságát és megbízhatóságát. Szakmai szempontból a nemesacél torziós rugók kúszásának jelentős előfordulását elsősorban az alábbi három integrált tényező szinergikus hatásai befolyásolják.

1. Kritikus hőmérsékleti hatás

A hőmérséklet az elsődleges tényező, amely meghatározza, hogy a kúszás jelentős mértékben bekövetkezik-e. Míg a kúszás elméletileg bármilyen hőmérsékleten előfordul, sebessége csak akkor van hatással a mérnöki alkalmazásokra, ha túllép egy adott küszöbértéket.

Olvadáspont-korreláció: A hagyományos fémanyag-elmélet azt sugallja, hogy a kúszás jellemzően az anyag abszolút olvadási hőmérséklete felett körülbelül 0,4 Tm-rel válik jelentőssé. A rozsdamentes acélok (például a 300-as sorozat) magasabb olvadásponttal rendelkeznek, de mivel a rugóhuzal nagy igénybevételnek van kitéve, a tényleges hőmérséklet, amelyen a kúszás megtörténik, sokkal alacsonyabb.

Rozsdamentes acél üzemi hőmérséklet: Általánosságban elmondható, hogy a szabványos ausztenites rozsdamentes acélok (például SUS 304 vagy 302) nyomatékrugók ajánlott maximális üzemi hőmérséklete körülbelül 250 °C és 300 °C között van.

Ha az üzemi hőmérséklet 100°C alatt van, a kúszási sebesség rendkívül alacsony, és figyelmen kívül hagyható.

Amikor a munkahőmérséklet meghaladja a 150°C-ot, különösen a 200°C és 300°C közötti tartományban, a hőenergia aktiválja a diszlokációs mozgást és az üresedés-diffúziót a rozsdamentes acélon belül, ami felgyorsítja a képlékeny deformációt és észrevehetővé teszi a kúszást.

2. A magas stresszszint katalitikus hatása

Azonos hőmérsékleti viszonyok között az alkalmazott feszültségszintek jelentik az elsődleges hajtóerőt, amely felgyorsítja a kúszást. A torziós rugók esetében ez a feszültség kifejezetten a hajlítási igénybevételre vonatkozik.

Feszültség és folyási szilárdság: A kúszás egyedülálló abban a tekintetben, hogy az anyag folyáshatára alatti igénybevételi szinteken fordul elő. Minél közelebb kerül azonban a feszültség a rugalmassági határhoz, annál nagyobb a kúszási sebesség.

Rugótervezés: Torziós rugó tervezésekor, ha a maximális üzemi feszültség meghaladja a rozsdamentes acél anyag arányossági határának egy kritikus százalékát (például 60% vagy 70%), a kúszás hosszabb időn keresztül felhalmozódhat, jelentős méretinstabilitást okozva, még szobahőmérsékleten is. A nagy feszültség biztosítja a rácsellenállás leküzdéséhez szükséges aktiválási energiát, felgyorsítva a diszlokációs kúszás előfordulását.

Stresszlazítás: Állandó eltérítéses alkalmazásoknál a nagy feszültség közvetlenül felgyorsult stressz relaxációhoz vezet. Ez az ellazulás végső soron nyomatékveszteségben nyilvánul meg, ami az elsődleges oka annak, hogy a rugó nem tudja fenntartani rendeltetésszerű funkcióját.

3. Tartós töltési időtartam

A kúszás tipikus időfüggő alakváltozás. Minél tovább marad a rugó terhelés alatt, annál nagyobb a kumulatív kúszási feszültség.

A kúszás három szakasza: A kúszási folyamat általában három szakaszra oszlik:

Elsődleges kúszás: A terhelési sebesség fokozatosan csökken. Ez az a szakasz, amelyet a rugó első terhelésekor a nyúlási edzés dominál.

Másodlagos kúszás: Az alakváltozási sebesség lényegében állandó marad. Ez a keményedés és a lágyulás (azaz a helyreállítás) közötti egyensúlyi szakasz, és a rugó élettartamának nagy részét teszi ki.

Harmadlagos kúszás: Az igénybevétel mértéke meredeken növekszik a törésig. A nyomatékrugók gyakorlati alkalmazásakor ez a fokozat általában nem megengedett.

Hosszú távú statikus terhelés: Az olyan statikus terhelésű alkalmazásoknál, amelyeknél hosszabb ideig fix szöget kell fenntartani, mint például a szeleprugók vagy bizonyos szorítómechanizmusok, az idő döntő jelentőségű. Még viszonylag alacsony igénybevétel és hőmérséklet mellett is az éveken vagy akár évtizedeken keresztül felhalmozódó terhelések miatt a rugó állandó készlete túllépheti a tűréshatárokat.

4. Az anyag mikroszerkezetének hatása

A rozsdamentes acélhuzal mikroszerkezete és gyártási folyamata döntően befolyásolja a kúszási ellenállást.

Hidegen végzett edzés: A rozsdamentes acél rugós huzal általában nagy százalékban hideghúzáson megy keresztül a nagy szilárdság elérése érdekében. A hideg megmunkálással bevezetett diszlokációk nagy sűrűsége javítja a kúszásállóságot szobahőmérsékleten. A hőmérséklet emelkedésével azonban ezek a diszlokációk helyreállhatnak, ami csökkenti a stressz-lazító teljesítményt.

Csapadékos edzés: Néhány nagy szilárdságú rozsdamentes acél (például 17-7 PH rozsdamentes acél) csapadékos edzési mechanizmust alkalmaz. A megfelelő hőkezelés és öregedés finom csapadékot képezhet, ami hatékonyan rögzíti a diszlokációkat, és jelentősen javítja az emelkedett hőmérsékleti kúszás ellenállását.