Hur påverkar hög temperatur prestandan för rostfritt stål torsionsfjädrar

Som ett viktigt energilagrings- och frisläppande element, rostfritt stål torsionsfjädrar används allmänt inom flyg-, fordonselektronik, medicinsk utrustning, industriella maskiner och andra branscher. När de används under höga temperaturförhållanden skiljer sig deras prestanda betydligt från den i normala temperaturmiljöer. Hög temperatur förändrar inte bara materialets fysiska egenskaper utan påverkar också vårens geometriska stabilitet och livslängd.

Effekt av hög temperatur på materialets mekaniska egenskaper
Minskning av avkastningsstyrkan
Hög temperatur kommer att minska utbytesstyrkan avsevärt. Med SUS304 som ett exempel är avkastningsstyrkan vid rumstemperatur (25 ° C) cirka 205 MPa. När temperaturen stiger till 300 ° C kan dess avkastningsstyrka sjunka till under 140 MPa. Detta innebär att våren är mer benägna att genomgå plastisk deformation under samma belastning och inte kan lagra energi och återhämtning.
Minskad elastisk modul
Den elastiska modulen representerar materialets styvhet. Under höga temperaturförhållanden förbättras den termiska vibrationen av metallgitteret och den elastiska modulen reduceras, vilket resulterar i en minskning av vridmomentutgången från fjädern per enhetsvinkelförskjutning. För applikationer som kräver hög precision vridmomentstyrning, såsom automatiska monteringsmekanismer eller precisionssavningssystem, kommer denna prestandaförstöring direkt att påverka produktfunktionerna.
Krypfenomen förbättras
I miljö med hög temperatur kommer rostfritt stål att krypa under långvariga kontinuerliga stressförhållanden. Kryp gör att vridningsvinkeln gradvis ökar utan att öka den yttre kraften, vilket orsakar strukturella positioneringsfel eller till och med permanent deformation. Speciellt i arbetsförhållanden där kontinuerlig belastning och arbetstemperatur finns samtidigt, såsom industriella ugnsdörrfjädrar och turbinkomponenter, utgör kryp ett allvarligt hot mot systemets tillförlitlighet.

Effekt av hög temperatur på strukturell stabilitet
Termisk expansionseffekt
Rostfritt stål har en stor värmeutvidgningskoefficient (cirka 16 ~ 17 × 10⁻⁶/k) vid höga temperaturer. Längden, diametern och spolgapet på vridningsfjädern kommer att förändras vid höga temperaturer, som påverkar monteringsnoggrannheten och arbetsavstånd och kan orsaka fastnat, slitage eller misslyckande.
Strukturell avslappningsproblem
Rostfritt stål har en betydande spänningsavslappningseffekt vid höga temperaturer. Även om det initiala vridmomentet ställs in rimligt, när användningstiden ökar, frigörs den inre spänningen i materialet gradvis, vilket resulterar i en minskning av vårens utgångsmoment. Denna avslappning är särskilt signifikant över 250 ° C, vilket kommer att göra att vridfjädern förlorar sin förväntade rotationsförmåga och är särskilt olämplig för statiska hållstrukturer.
Ytoxidation och korrosionsrisk
Ytan på rostfritt stål vid hög temperatur är mer mottaglig för oxidation. Till och med austenitiska material, såsom SUS316 eller SUS304, kan bilda signifikant oxidskala över 400 ° C, vilket minskar dess korrosionsbeständighet och ytstyrka, och därmed påskyndar bildningen av mikrokrackor och påverkar trötthetsprestanda.

Effekt av hög temperatur på trötthetslivet
Trötthetsgränsen minskar
Hög temperatur intensifierar materialets mikroskopiska glidbeteende, vilket gör gitterstrukturen mer mottaglig för trötthetsfraktur. Under samma cykliska belastning är trötthetslivslängden för rostfritt stålfjädrar vid hög temperatur mycket lägre än vid rumstemperatur. För varje 50 ° C ökning av temperaturen kan trötthetslivslängden minska med mer än 20%.
Termisk trötthetsfenomen
I en miljö med flera växlande varma och kalla förhållanden är rostfritt stålfjädrar benägna för termisk trötthet. Upprepad värmeutvidgning och sammandragningsstresskoncentrationsområden vid roten, böj eller kontaktytan på våren, som så småningom utlöser utvidgningen av mikrokrackor och leder till sprickfel.
Ökad spricktillväxthastighet
Hög temperatur gör att mikrokrackor växer snabbare, särskilt i fjädrar med initiala defekter eller oregelbundna bearbetningsmärken. Kracktillväxten vid hög temperatur kan öka med 2 till 5 gånger, vilket kraftigt förkortar livslängden.