Anong mga pamamaraan ang maaaring gamitin upang bawasan o alisin ang natitirang stress sa hindi kinakalawang na asero spring sa panahon ng disenyo at pagmamanupaktura

Ang natitirang stress ay isang karaniwan at kritikal na isyu sa proseso ng pagmamanupaktura ng hindi kinakalawang na asero spring . Pangunahing nagmumula ito sa hindi pantay na daloy ng materyal sa panahon ng pagpapapangit ng plastik. Kapag ang hindi kinakalawang na asero na kawad ay baluktot at nasugatan sa hugis ng tagsibol, ang panlabas na materyal ay nakaunat habang ang panloob na materyal ay naka-compress. Ang hindi pantay na pagpapapangit na ito ay humahantong sa akumulasyon ng mga panloob na stress na nagpapatuloy kahit na maalis ang panlabas na puwersa.

Ang natitirang stress ay may direkta at makabuluhang negatibong epekto sa pagganap ng mga hindi kinakalawang na asero na bukal. Una, binabawasan nito ang nababanat na limitasyon ng tagsibol, na nagiging sanhi ng permanenteng pagpapapangit bago maabot ang pagkarga ng disenyo. Pangalawa, ang natitirang stress ay makabuluhang binabawasan ang buhay ng pagkapagod, na nagiging sanhi ng pagbagsak ng tagsibol nang maaga pagkatapos ng paulit-ulit na mga siklo ng paglo-load. Mas seryoso, sa ilang partikular na kinakaing unti-unti na kapaligiran, ang natitirang stress ay maaaring maging trigger para sa stress corrosion cracking (SCC), na humahantong sa biglaang malutong na bali. Samakatuwid, ang epektibong pagbabawas o pag-aalis ng natitirang stress ay kritikal sa pagtiyak ng mataas na pagiging maaasahan at mahabang buhay ng mga hindi kinakalawang na asero na bukal.

Heat paggamot: Ang pangunahing teknolohiya para sa pag-aalis ng natitirang stress

Ang paggamot sa init ay ang pinakakaraniwan at epektibong paraan para sa pagbabawas o pag-aalis ng natitirang stress sa mga hindi kinakalawang na asero na bukal. Ang pangunahing prinsipyo ay ang pag-init ng bukal sa isang tiyak na temperatura at hawakan ito doon, na nagpapahintulot sa mga atomo sa loob ng materyal na makakuha ng sapat na enerhiya upang muling ayusin, sa gayon ay ilalabas at muling ipamahagi ang stress na dulot ng malamig na pagtatrabaho.

1. Low-Tempering (Stress Relieving):

Ito ang pinakakaraniwang paraan ng paggamot sa init ng stress relief. Para sa martensitic stainless steels (gaya ng 420 at 440°C) at austenitic stainless steels (gaya ng 302 at 304), ito ay karaniwang ginagawa sa mas mababang temperatura.

Austenitic stainless steels (302, 304, at 316): Ang perpektong stress relief tempering temperature ay karaniwang nasa pagitan ng 340°C at 450°C. Sa loob ng hanay ng temperatura na ito, ang materyal ay hindi sumasailalim sa phase transformation, ngunit ang thermal motion ng mga atom ay sapat na upang palabasin ang karamihan sa mga panloob na stress. Ang mataas na temperatura ay maaaring maging sanhi ng pag-ulan ng mga carbide sa mga hangganan ng butil, na binabawasan ang resistensya ng kaagnasan, kaya mahalaga ang mahigpit na pagkontrol sa temperatura.

Martensitic stainless steels (410, 420, at 431): Ang mga bukal na ito ay karaniwang pinainit pagkatapos ng pagsusubo, at ang pagkontrol sa temperatura ay mahalaga. Ang stress relief tempering temperature ay karaniwang nasa pagitan ng 250-400°C, na epektibong binabawasan ang natitirang stress habang pinapanatili ang kinakailangang tigas at lakas.

2. Paggamot at Pagtanda ng Solusyon:

Para sa precipitation-hardening stainless steels (tulad ng 17-7PH at 15-5PH), ang kanilang ultimate strength ay depende sa aging treatment. Bago mabuo, ang wire ay karaniwang nasa solusyon, na nagreresulta sa magandang ductility. Pagkatapos mabuo, ang pagtanda ay hindi lamang nagpapahintulot sa yugto ng pag-ulan na mapahusay ang lakas ngunit epektibo ring inaalis ang natitirang stress. Ang prosesong ito ay nangyayari nang sabay-sabay.

Paggamot sa Mekanikal: Pagpapabuti ng Mga Katangian sa Ibabaw at Pamamahagi ng Stress

Bilang karagdagan sa paggamot sa init, ang ilang mga mekanikal na pamamaraan ay maaari ding epektibong mapabuti ang estado ng stress ng mga bukal, lalo na ang natitirang stress sa ibabaw.

1. Shot Peening:

Kasama sa shot peening ang paggamit ng mga high-velocity jet ng maliliit na bakal o ceramic beads upang maapektuhan ang ibabaw ng spring, na lumilikha ng compressive stress layer.

Prinsipyo: Ang compressive stress na nabuo sa pamamagitan ng shot peening ay maaaring mabawi ang tensile residual stress sa ibabaw. Dahil ang mga bitak sa pagkapagod ay karaniwang nagsisimula mula sa ibabaw, ang compressive stress layer na ito ay maaaring epektibong makahadlang sa pagpapalaganap ng crack, na makabuluhang nagpapabuti sa buhay ng pagkapagod ng spring.

Application: Ang shot blasting ay partikular na angkop para sa mga spring na napapailalim sa mataas na cyclic load o matinding operating condition, gaya ng automotive engine valve spring at critical spring sa aerospace industry.

2. Perstressing:

Ang prestressing, na kilala rin bilang "compacting" o "setting," ay isang paraan para aktibong alisin ang natitirang stress.

Prinsipyo: Pagkatapos gawin ang spring, isang compressive o torsional force na lumalampas sa load ng disenyo nito ay inilalapat dito, na nagiging sanhi ng bahagyang permanenteng plastic deformation. Ang prosesong ito ay muling namamahagi ng stress sa loob ng tagsibol, na bumubuo ng natitirang stress sa kabaligtaran ng direksyon ng gumaganang load pagkatapos alisin ang load.

Epekto: Ang baligtad na natitirang stress na ito ay maaaring mabawi ang ilan sa gumaganang stress, na binabawasan ang antas ng stress sa aktwal na paggamit, sa gayon ay nagpapabuti sa kapasidad ng pagdadala ng pagkarga ng tagsibol at paglaban sa pagkapagod.

Pagkontrol sa Proseso at Pagpili ng Materyal

Ang pagkontrol sa pagbuo ng natitirang stress sa pinagmulan ay mahalaga din.

Pagpili ng Tamang Wire: Ang pagpili ng mataas na kalidad, pare-parehong hindi kinakalawang na asero wire ay mahalaga. Ang hindi tamang cold drawing o cold rolling na proseso ay maaaring magpakilala ng labis na panloob na stress.

Pag-optimize ng proseso ng pagbubuo: Ang pagsasaayos ng mga parameter ng paikot-ikot na makina, tulad ng bilis ng paikot-ikot at rate ng feed, ay maaaring makamit ang mas pare-parehong pagpapapangit ng materyal. Ang advanced na kagamitan ng CNC ay maaaring mas tumpak na kontrolin ang proseso ng pagbuo, na binabawasan ang hindi pantay na pagpapapangit.

Tiyak na kontrol sa proseso: Mula sa wire na pumapasok sa pabrika hanggang sa huling paggamot sa init, kinakailangan ang mahigpit na kontrol sa parameter ng proseso sa bawat yugto. Halimbawa, ang pagkakapareho ng temperatura ng heat treatment furnace, ramp-up at ramp-down rate, at oras ng paghawak ay dapat na tumpak na subaybayan.