Jousimateriaalit
Kun teknologisia rajoja venytetään ja uusia rajoja muodostetaan, tarvitaan usein tuotteita ja materiaaleja, joilla on erityisominaisuuksia.
Jousimateriaalien tekniset tiedot
Kun puhutaan ”jousiteräksestä”, suurin osa meistä ajattelee kovaa materiaalia. Jos olet koskaan yrittänyt porata reikää litteään jouseen tai katkaista ohuen jousilangan pihdeillä, olet varmasti samaa mieltä.
Jouset varastoivat energiaa ollessaan ulkoisen kuormituksen alaisina. Energia varastoidaan materiaaliin kuormituksena, ja mitä kimmoisampaa materiaali on, sitä enemmän energiaa voidaan varastoida.
Materiaalin kimmoisuutta kuvataan myötörajalla. Korkea myötöraja on suhteellinen vetolujuuden suuruuteen. Suuri vetolujuus viittaa taas materiaalin kovuuteen.
MYÖTÖRAJA JA TAIPUVUUS
Suuri lujuus ei kuitenkaan ole ainoa vaatimus jousien materiaalille. Useimmat jouset ovat kylmämuokattu esikovetetusta materiaalista. Materiaalin taipuvuuden on oltava riittävä haluttujen geometristen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Usein osa myötörajasta on uhrattava joustavuuden varmistamiseksi, ja joissakin tapauksissa lopulliseen lujuuteen päästään vasta muotoilun jälkeen.
Dynaamiset kuormat ja väsymislujuus
Kaikki jouset ovat paineen alla taivutus- tai vääntymistilassa – samalla tavalla kuin monet muut mekaaniset komponentit. Jousten pintamateriaali rasittuu eniten. Pintamateriaalin laatu on erittäin tärkeää jousen väsymisen kannalta, koska kuormitus on kovaa ja dynaamista. Kun jousten on kestettävä hyvin kovaa ja dynaamista rasitusta väsymättä, niiden materiaalit on kehitetty ja käsitelty parhaan mahdollisen pinnanlaadun varmistamiseksi.
KAKSI TAPAA KORROOSIONKESTÄVYYDEN SAAVUTTAMISEKSI
Korroosionkestävyys on yleinen vaatimus jousille. Tämä voidaan saada aikaan joko käyttämällä ympäristöä luonnostaan kestävää jousimateriaalia tai pintakäsittelyn avulla. Korroosionkestävät jousimateriaalit ovat pääasiassa austeniittisia teräksiä, mutta joissakin tapauksissa käytetään myös duplex-terästä (austeniittis-ferritiininen) ja martensiittisia teräksiä. Nikkeli- tai kobolttipohjaisista materiaaleista löytyy myös paljon ruostumattomasta teräksestä tehtyjä, korroosiota kestäviä seoksia, joita voidaan käyttää voimakkaasti syövyttävissä ympäristöissä.
MUUT JOUSEN VAATIMUKSET
Jousella on myös muita vaatimuksia, jotka vaativat muunlaisia materiaaleja. Kupariseoksia käytetään, kun tarvitaan suurta sähkönjohtavuutta ja/tai ei-magneettista materiaalia. Korkeissa työlämpötiloissa käytetään pääasiassa nikkeliin, kromiin, kobolttiin ja molybdeeniin perustuvia superseoksia. Titaaniseoksia käytetään joko korroosionkestävyyden takia, tai koska osa titaaniseoksista tarjoaa ainoan tavan tuottaa kevyempi jousi teräsjouseen verrattuna.
OPTIMOIDUT MATERIAALIVALINNAT
Työstämme pääasiassa seuraavia materiaaliryhmiä:
- Karkaistu ja karkaisematonta jousiterästä
- Öljykarkaistu jositeräs
- Ruistumattomat jousiteräs seokset
- Superseokset (Inconel, Nimonic, Hastelloy jne.)
- Kupariseokset
- Titaaniseokset
Kukin ryhmä sisältää monia yksittäisiä laatuja, jotta materiaalivalinta voidaan räätälöidä sovelluksen vaatimusten mukaan. Jousi koostuu yhdestä materiaalista, vaikka suuri osa jousen sisäänrakennetuista ominaisuuksista määräytyy valmistukseen liittyvien prosessien mukaan. Näin ollen materiaalin ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä. Teemme paljon kokeita, jotta voimme jatkuvasti laajentaa tietoamme materiaalien soveltuvuudesta tietyissä käyttökohteissa, sekä jakaa tämän tiedon säännöllisissä teknisissä keskusteluissa asiakkaidemme kanssa materiaalivalinnan optimoimiseksi.