Milyen módszerekkel csökkenthető vagy megszüntethető a rozsdamentes acél rugók maradékfeszültsége a tervezés és a gyártás során

A maradék stressz gyakori és kritikus kérdés a gyártási folyamatban rozsdamentes acél rugók . Elsősorban az anyag egyenetlen áramlásából ered a képlékeny alakváltozás során. Amikor a rozsdamentes acélhuzalt meghajlítják és rugó alakúra tekerik, a külső anyag megnyúlik, miközben a belső anyag összenyomódik. Ez az egyenetlen deformáció olyan belső feszültségek felhalmozódásához vezet, amelyek a külső erő eltávolítása után is fennmaradnak.

A maradék feszültség közvetlen és jelentős negatív hatással van a rozsdamentes acél rugók teljesítményére. Először is csökkenti a rugó rugalmassági határát, maradandó deformációt okozva, mielőtt elérné a tervezési terhelést. Másodszor, a maradék feszültség jelentősen csökkenti a kifáradási élettartamot, ami a rugó idő előtti meghibásodását okozza az ismételt terhelési ciklusok után. Komolyabban, bizonyos korrozív környezetben a maradék feszültség feszültségkorróziós repedés (SCC) kiváltó okává válhat, ami hirtelen rideg töréshez vezethet. Ezért a maradékfeszültség hatékony csökkentése vagy megszüntetése kritikus fontosságú a rozsdamentes acél rugók nagy megbízhatóságának és hosszú élettartamának biztosításához.

Hőkezelés: Az alapvető technológia a maradék feszültség kiküszöbölésére

A hőkezelés a legelterjedtebb és leghatékonyabb módszer a rozsdamentes acél rugók maradékfeszültségének csökkentésére vagy megszüntetésére. Az alapelv az, hogy a rugót meghatározott hőmérsékletre melegítjük és ott tartjuk, lehetővé téve, hogy az anyagon belüli atomok elegendő energiát nyerjenek az átrendeződéshez, ezáltal felszabadítva és újra elosztva a hideg megmunkálás okozta feszültséget.

1. Alacsony temperálás (stresszoldó):

Ez a legelterjedtebb stresszoldó hőkezelési módszer. Martenzites rozsdamentes acélok (például 420 és 440°C) és ausztenites rozsdamentes acélok (például 302 és 304) esetében ezt jellemzően alacsonyabb hőmérsékleten hajtják végre.

Ausztenites rozsdamentes acélok (302, 304 és 316): Az ideális feszültségmentesítő temperálási hőmérséklet jellemzően 340°C és 450°C között van. Ezen a hőmérsékleti tartományon belül az anyag nem megy át fázisátalakuláson, de az atomok hőmozgása elegendő a legtöbb belső feszültség feloldásához. A magas hőmérséklet a szemcsehatárokon karbidok kicsapódását okozhatja, csökkentve a korrózióállóságot, ezért elengedhetetlen a szigorú hőmérséklet-szabályozás.

Martenzites rozsdamentes acélok (410, 420 és 431): Ezeket a rugókat jellemzően edzés után temperálják, és a hőmérséklet szabályozása kulcsfontosságú. A feszültségmentesítő temperálási hőmérséklet jellemzően 250-400°C között van, hatékonyan csökkentve a maradék feszültséget, miközben megőrzi a szükséges keménységet és szilárdságot.

2. Oldatos kezelés és öregedés:

A csapadékkeményedéses rozsdamentes acéloknál (mint például a 17-7PH és a 15-5PH) végső szilárdságuk az öregítési kezeléstől függ. Az alakítás előtt a huzal jellemzően oldatban van, ami jó hajlékonyságot eredményez. A formázás után az öregedés nemcsak a csapadékfázis szilárdságának növelését teszi lehetővé, hanem hatékonyan kiküszöböli a maradék feszültséget is. Ez a folyamat egyidejűleg megy végbe.

Mechanikai kezelés: A felületi tulajdonságok és a feszültségeloszlás javítása

A hőkezelés mellett bizonyos mechanikai módszerek hatékonyan javíthatják a rugók feszültségi állapotát, különösen a felületi maradékfeszültséget.

1. Shot Peening:

A lövés során nagy sebességű, apró acél- vagy kerámiagyöngyökből álló fúvókákat használnak a rugó felületének ütközésére, nyomófeszültség-réteget hozva létre.

Alapelv: A sörétezés által keltett nyomófeszültség ellensúlyozhatja a felület húzó maradékfeszültségét. Mivel a kifáradási repedések jellemzően a felületről indulnak ki, ez a nyomófeszültség-réteg hatékonyan akadályozhatja a repedések terjedését, jelentősen javítva a rugó kifáradási élettartamát.

Alkalmazás: A lövésfúvás különösen alkalmas a nagy ciklikus terhelésnek vagy szélsőséges üzemi körülményeknek kitett rugókhoz, mint például az autóipari motor szeleprugói és a repülőgépipar kritikus rugói.

2. Előfeszítés:

Az előfeszítés, más néven „tömörítés“ vagy „beállítás“ egy módszer a maradék feszültség aktív megszüntetésére.

Alapelv: A rugó gyártása után a tervezési terhelését meghaladó nyomó vagy torziós erőt fejtenek ki rá, ami enyhe maradandó képlékeny alakváltozást okoz. Ez a folyamat újraelosztja a feszültséget a rugón belül, és a terhelés eltávolítása után a munkaterheléssel ellentétes irányú maradék feszültséget hoz létre.

Hatás: Ez a fordított maradékfeszültség ellensúlyozhatja az üzemi feszültség egy részét, csökkentve a tényleges használat során fellépő feszültségszintet, ezáltal javítva a rugó teherbíró képességét és kifáradási ellenállását.

Folyamatszabályozás és anyagválasztás

Szintén kulcsfontosságú a maradék feszültség keletkezésének szabályozása a forrásnál.

A megfelelő vezeték kiválasztása: A kiváló minőségű, egységes rozsdamentes acélhuzal kiválasztása elengedhetetlen. A nem megfelelő hideghúzási vagy hideghengerlési folyamatok túlzott belső feszültséget okozhatnak.

Az alakítási folyamat optimalizálása: A tekercselőgép paramétereinek, például a tekercselési sebességnek és az előtolási sebességnek a beállítása egyenletesebb anyagdeformációt érhet el. A fejlett CNC berendezések pontosabban tudják szabályozni az alakítási folyamatot, csökkentve az egyenetlen deformációt.

Pontos folyamatszabályozás: A gyárba belépő vezetéktől a végső hőkezelésig minden szakaszban szigorú folyamatparaméter-szabályozás szükséges. Például pontosan ellenőrizni kell a hőkezelő kemence hőmérsékleti egyenletességét, fel- és lefutási sebességét, valamint a tartási időt.