Pružinové materiály

Keď technologické limity dosiahli maximum a tvoria sa nové hranice, sú často potrebné výrobky a materiály so špeciálnymi vlastnosťami.

Technické informácie o pružinových materiáloch

Ak poviete „pružinová oceľ“, väčšina z nás si predstaví materiál, ktorý je naozaj tvrdý. Ak ste niekedy skúšali vyvŕtať otvor do plochej pružiny alebo pomocou klieští odrezať tenký pružinový drôt, môžete potvrdiť, že je to pravda.

Pružiny akumulujú energiu, keď sú zdeformované vonkajším zaťažením. Táto energia sa ukladá v materiáli ako tlak a napätie a čím je vyšší elastický limit materiálu, tým viac energie sa môže uložiť.  

Limit pružnosti materiálu sa nazýva medza pevnosti. S vysokou medzou pevnosti nasleduje vysoká pevnosť v ťahu a vysoká pevnosť v ťahu sa rovná vysokej tvrdosti.

MEDZA PEVNOSTI A ŤAŽNOSŤ

Vysoká medza pevnosti nie je jedinou požiadavkou na materiál pre pružiny. Väčšina pružín je formovaná za studena z vopred vytvrdeného materiálu. Tvárnosť materiálu musí byť dostatočná na operácie ohýbania požadované pre želanú geometriu. V mnohých prípadoch je potrebné obetovať určitú medzu pevnosti, aby sa získala ťažnosť, a v iných prípadoch sa vytvrdenie na konečnú pevnosť vykonáva po tvarovaní.

Dynamické zaťaženie a únavová životnosť

Všetky pružiny sú namáhané buď v ohybe, alebo v torznom režime a tak ako mnoho iných mechanických súčastí, pružiny preto vykazujú najvyššiu úroveň napätia na povrchu materiálu. Vzhľadom na vysokú tvrdosť a dynamický charakter zaťaženia pružín má kvalita povrchu veľký význam pre únavovú životnosť pružiny. Materiály použité pre pružiny s najvyššími požiadavkami na dynamické zaťaženie a únavovú životnosť sú vyvinuté a spracované tak, aby zabezpečovali čo najlepšiu kvalitu povrchu.

DVA SPÔSOBY, AKO DOSIAHNUŤ ODOLNOSŤ VOČI KORÓZII

Odolnosť voči korózii je pre pružiny bežnou požiadavkou. Dá sa dosiahnuť buď použitím pružinového materiálu, ktorý je inherentne odolný voči danému prostrediu, alebo aplikáciou povrchovej úpravy. Pružinové materiály odolné voči korózii sú hlavne austenitické nerezové pružinové ocele, ale v niektorých prípadoch sa používajú aj duplexné (austeniticko-feritické) ocele a martenzitické nehrdzavejúce ocele. Medzi materiálmi na báze niklu alebo kobaltu nájdeme tiež veľa zliatin, ktoré sú odolnejšie proti korózii ako akákoľvek nehrdzavejúca oceľ a dajú sa použiť v silne korozívnych prostrediach.

OSTATNÉ POŽIADAVKY NA PRUŽINY

Existujú aj ďalšie požiadavky na pružinu, ktorá vyžaduje iné druhy materiálov. Zliatiny medi sa používajú tam, kde sa vyžaduje vysoká elektrická vodivosť a/alebo nemagnetický materiál. Pre vysoké pracovné teploty sa používajú superzliatiny, ktorých základom je hlavne nikel, chróm, kobalt a molybdén. Zliatiny titánu sa používajú buď pre svoju odolnosť voči korózii, alebo preto, že niekoľko zliatin titánu je v skutočnosti jediným materiálom, ktorý môže poskytnúť pružinu s nižšou hmotnosťou v porovnaní s oceľovou pružinou.

OPTIMALIZOVANÉ SKUPINY MATERIÁLU

Skupiny materiálov, s ktorými hlavne pracujeme, sú:

  • Uhlíkové ocele ťahané za studena a valcované za studena
  • Patentovaný a za studena ťahaný drôt z uhlíkovej ocele
  • Nízkolegované ocele na kalenie po tvarovaní
  • Olejom alebo indukciou vytvrdený martenzitický pružinový drôt
  • Nerezové pružinové ocele, ktoré zahŕňajú veľa austenitických, duplexných a disperzne vytvrdzovaných tried, lekárske triedy atď…
  • Superzliatiny (často známe pod obchodnými názvami ako Inconel, Nimonic, Hastelloy atď.)
  • Zliatiny medi
  • Zliatiny titánu

Každá z týchto skupín obsahuje mnoho jednotlivých tried, aby sa výber materiálu prispôsobil požiadavkám každej aplikácie. Aj keď je veľká časť vstavaných vlastností pružiny nastavená procesmi zahrnutými do výroby pružiny, pozostáva z jedného kusa materiálu. Preto majú vlastnosti materiálu veľký význam. Vykonávame veľa testov, aby sme neustále rozširovali naše vedomosti o vhodnosti pre každú triedu materiálu v určitých aplikáciách a zdieľame ich v pravidelných technických diskusiách s našimi zákazníkmi, aby sme optimalizovali výber materiálu.