ما هي صناعة الينابيع ، وماذا تفعل؟

سهم
إنه عنصر آلي يظهر كميات كبيرة من التشوه تحت تأثير القوة ويتراكم الطاقة أثناء هذا التشوه. الينابيع لها مجموعة واسعة من الاستخدامات.
تقوم الينابيع بالعديد من المهام في النظام ، مثل تطبيق القوة والتحكم في الحركة والتخميد وتغيير التردد وقياس القوة وعزم الدوران. بسبب هذه الميزات ، فهي عناصر لا غنى عنها للعديد من المنتجات المنتجة. وهي مصنوعة من أنواع عديدة من المواد ، من المعدن إلى البلاستيك. يختلف شكل وتحميل الينابيع وفقًا لمناطق الاستخدام التي يتم استخدامها فيها.

بادئ ذي بدء ، الينابيع هي عناصر تستخدم لتجميع الطاقة الميكانيكية عند تشوهها. لهذا السبب ، يجب أن يكون الربيع الجيد قادرًا على الخضوع لتشوه كبير والعودة إلى التوازن دون أي تغيير في الأبعاد.

أهمية تصميم الربيع
غالبًا ما يحتاج المصممون العاملون في مجال الهندسة إلى تصميم ربيعي في حياتهم المهنية. ومع ذلك ، في معظم الأحيان ، لا يتم إعطاء تصميم الزنبرك الأهمية اللازمة في عمليات التصميم. ومع ذلك ، فإن الربيع هو أحد أهم العناصر التي يجب مراعاتها في عملية التصميم.

إذا كان الزنبرك المستخدم لا يعمل بالشكل المطلوب ، فلن يتم الحصول على نتيجة جيدة من المنتج. لهذا السبب ، من المهم تصميم الزنبرك بشكل صحيح قبل تصميم المنتج. ستعمل هذه العملية على تقليل تكلفة المنتج وزيادة كفاءته وتوفير حياة عمل طويلة للمنتج.

إذا تم اعتبار تصميم الزنبرك متأخرًا في عملية تصميم المنتج ، فقد تكون هناك مشكلة في توفير الزنبرك الذي سيؤدي الوظيفة المطلوبة في المنتج وقد يتسبب في تكلفة إضافية وتعقيد.

سيوافق جميع المصممين على أن موثوقية الزنبرك أمر بالغ الأهمية لحياة أي آلة. أظهرت الإحصائيات أن التصميم الصحيح للزنبرك هو العامل الأكثر أهمية في ضمان عمر طويل للمنتج. يوفر النابض ذو الميزات التقنية الصحيحة أقصى أداء وعمر مثالي حيث يتم استخدامه. من أجل تحقيق تصميم جيد للغاية ، يمكن الحصول على المعلومات والدعم من الخبراء والمنظمات. عند إنشاء منتج ، يمكن تبادل الآراء من هؤلاء الأفراد والمنظمات أثناء العملية من الأفكار المفاهيمية في بداية التصميم إلى الحصول على المنتج.

يمكن إجراء تعديلات التصميم الضرورية بشكل أسرع وأكثر كفاءة بمساعدة متخصصي الزنبرك. سيؤدي الحوار المبكر مع هؤلاء الأشخاص أثناء عملية التصميم إلى توفير الوقت وتكاليف إعادة التصميم.

اختيار المواد
مواد الربيع هي أقوى المواد المستخدمة في الصناعة (الشكل 2). تم تصميم الينابيع بشكل عام مع الأخذ في الاعتبار أنها تخضع لضغط أكثر من العناصر الأخرى.

على سبيل المثال ، يمكن أن تتعرض نوابض ضغط الجرح الحلزوني للتوتر بقيمة 70٪ أو حتى أكثر من قوة الكسر. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون مواد الزنبرك قادرة على العمل في الأماكن التي توجد بها درجات حرارة عالية ومنخفضة ، حيث توجد حلول تآكل ، حيث يوجد تحميل مفاجئ وديناميكي. ليس فقط الخصائص الميكانيكية لمواد الزنبرك ، ولكن أيضًا خصائصها الكهربائية والمغناطيسية مهمة.

هناك العديد من العوامل التي توجه اختيار المواد للنوابض الحلزونية. يمكن احتساب هذه على أنها حالة التحميل ، ونطاق جهد التشغيل ، والوزن ، وأبعاد حد التشغيل ، وعمر الكلال ، ودرجة الحرارة ، والتآكل ، وطريقة الإنتاج (لف بارد وساخن) وخصائص المواد.

عندما يزداد الحمل المطبق على الينابيع وتكون المساحة المستخدمة محدودة ، يجب أن تكون الينابيع مصنوعة من مواد ذات قوة شد أعلى. إذا كانت قيمة الضغط التي تعمل على الزنبرك عالية وكان وضع التحميل ديناميكيًا ، فيجب تفضيل المواد ذات قوة الإجهاد العالية هذه المرة.

موضوع مواد الربيع هو موضوع مهم وعميق. هذه الدراسة هي مقدمة صغيرة لهذا الموضوع وتوفر لمصممي الربيع الثقة في اختيار المواد الخاصة بهم.

في هذه الدراسة ، تمت مناقشة خمس مجموعات رئيسية من مواد الربيع. وهي عبارة عن فولاذ زنبركي عالي الكربون ، وسبائك فولاذ زنبركي ، وفولاذ زنبركي غير قابل للصدأ ، وسبائك نحاسية وسبائك نيكل. يرد جدول مرجعي موجز للمواد في الجدول 1. هذا الجدول ليس قائمة مواد الربيع بأكملها. من أجل الإيجاز ، لم يؤخذ الكثير.

ما هو معدل الربيع؟
للإشارة إلى نعومة أو صلابة الزنبرك ، فإن النسبة المحددة على أنها نتيجة مقدار معين من الوزن المطبق عليه (x gr.) ينخفض ​​بمسافة معينة (y mm). يُطلق على هذا المعدل معدل الربيع ويتم التعبير عنه بـ g / mm أو lbs / inch. من أجل فهم أفضل للموضوع ، إذا قبلنا g / mm كوحدة قياس ، يكون الرقم x متغيرًا ، لكن الرقم y ، الذي يشير إلى مقدار انخفاض الربيع ، ثابت و 1 مم. هو دعنا نعطي مثالا إذا كنت تريد:

لنفترض أن لدينا نوابض مختلفة بمعدلات نوابض مختلفة. دع أحدهما يحتوي على زنبرك بمعدل 345 جم / مم والآخر 480 جم / مم. هذا يعني أنه إذا قمت بتطبيق وزن 345 جرامًا على الربيع الأول ، فسيكون هذا الربيع 1 مم. يقصر ، الربيع الثاني هو 480 غرام فقط. عندما نطبق الوزن ، يكون هذا الربيع 1 مم. يقصر. وفقًا لذلك ، يكون الربيع الثاني ربيعًا أكثر صلابة من الأول.

من هنا يمكننا أن نستنتج: الينابيع ذات معدل الربيع المنخفض هي الينابيع الناعمة ، بينما الينابيع ذات معدل الربيع العالي هي الينابيع الصلبة.

فولاذ ربيعي عالي الكربون
لأعمال الأغراض العامة ، فإن فولاذ الزنبرك هذا هو الخيار الأفضل لمصممي الزنبرك. إنها أيضًا مواد متينة يمكن لمصممي الربيع الاختيار من بينها. تختلف المواد الفولاذية المستخدمة في بناء الينابيع باختلاف ظروف إجهاد الينابيع مثل الشد والضغط والانحناء والالتواء.

يتم إنتاج الأسلاك الزنبركية من قضبان مدرفلة على الساخن ، ويتم سحبها على البارد من قوالب كربيد. وبالتالي ، يتم الحصول على الحجم المطلوب ، ونعومة السطح ، ودقة الأبعاد ، والخصائص الميكانيكية. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد أداء النوابض على الخواص الميكانيكية للمادة المستخدمة والخصائص المكتسبة نتيجة للمعاملات الحرارية مثل التلدين ، والسحب على البارد ، والتلطيف المسبق المطبق على المادة. يعتبر الفولاذ الكربوني المسحوب على البارد ذو الجودة الخاصة SAE J271 ، والذي يتم توفيره في معيار النوابض ذات الأبعاد الأقل من 2 مم ، الأكثر متانة. هذه المواد هي مواد مثالية من حيث معالجة السطح والقوة. يتم استخدامها في الأماكن التي يكون فيها تحمل الأسلاك محدودًا وحيث توجد الفولتية العالية. يتم الحصول على بعض أنواع الفولاذ في هذه المجموعة بالسحب المسبق بالزنك أو بالزنك. هذه عادة لديها حماية كافية من التآكل. خلاف ذلك ، سوف تكون هناك حاجة إلى بعض العلاج للحماية من التآكل.

في الفولاذ الكربوني المقوى بالزيت SAE J316 ، يكون الهيكل المارتينسيتي الناتج عن التقسية أكثر مقاومة للتليين ، أي للتخفيف ، تحت الأحمال الثابتة أو المتغيرة. هذا الفولاذ أكثر ملاءمة أيضًا للتشكيل الدقيق. تتحمل الأسلاك المسحوبة على البارد J113 في هذه المجموعة المزيد من التشوهات مقارنة بالفولاذ المقسى بالزيت J316. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الأسلاك المسحوبة على البارد حيث تكون الأحمال الساكنة والضغوط المنخفضة وتكرار الضغط منخفضًا.