Jun 02, 2025
중요한 에너지 저장 및 방출 요소로서 스테인레스 스틸 비틀림 스프링 항공 우주, 자동차 전자 제품, 의료 장비, 산업 기계 및 기타 산업에서 널리 사용됩니다. 고온 조건에서 사용하면 성능이 정상 온도 환경에서의 성능과 크게 다릅니다. 고온은 재료 자체의 물리적 특성을 변화시킬뿐만 아니라 스프링의 기하학적 안정성 및 서비스 수명에도 영향을 미칩니다.
재료의 기계적 특성에 대한 고온의 영향
항복 강도 감소
고온은 스테인레스 스틸의 항복 강도를 크게 줄입니다. SUS304를 예로 들어, 실온 (25 ℃)에서의 항복 강도는 약 205 MPa이다. 온도가 300 ° C로 상승하면 항복 강도가 140 MPa 미만으로 떨어질 수 있습니다. 이는 스프링이 동일한 하중 하에서 소성 변형을 겪을 가능성이 높으며 에너지와 반등을 효과적으로 저장할 수 없음을 의미합니다.
탄성 계수 감소
탄성 계수는 재료의 강성을 나타냅니다. 고온 조건에서, 금속 격자의 열 진동이 향상되고 탄성 계수가 감소되어 단위 각도 변위 당 스프링의 토크 출력이 감소합니다. 자동 어셈블리 메커니즘 또는 정밀 감지 시스템과 같은 고정밀 토크 제어가 필요한 응용 분야의 경우이 성능 저하는 제품 기능에 직접적인 영향을 미칩니다.
크리프 현상이 향상되었습니다
고온 환경에서는 스테인레스 스틸이 장기 연속 응력 조건에서 크게 들어갑니다. 크리프는 외부 힘을 증가시키지 않고 비틀림 각도가 점차적으로 증가하여 구조적 위치 지정 오류 또는 영구 변형을 유발합니다. 특히 산업 용광로 도어 스프링 및 터빈 구성 요소와 같은 연속 하중 및 작업 온도가 동시에 존재하는 작업 조건에서 크리프는 시스템 신뢰성에 심각한 위협이됩니다.
구조적 안정성에 대한 고온의 영향
열 팽창 효과
스테인레스 스틸은 고온에서 큰 열 팽창 계수 (약 16 ~ 17 × 10/k)를 가지고 있습니다. 비틀림 스프링의 길이, 지름 및 코일 간격은 고온에서 변해 어셈블리 정확도와 작업 간격에 영향을 미치며 재밍, 마모 또는 고장을 일으킬 수 있습니다.
구조적 이완 문제
스테인레스 스틸은 고온에서 심각한 응력 이완 효과를 갖습니다. 초기 토크가 합리적으로 설정 되더라도 사용 시간이 증가함에 따라 재료의 내부 응력이 점차 방출되어 스프링의 출력 토크가 감소합니다. 이 이완은 특히 250 ° C 이상으로 유의미하여 비틀림 스프링이 예상 회전 능력을 잃게되며 특히 정적 유지 구조에 부적합합니다.
표면 산화 및 부식 위험
고온에서 스테인레스 스틸의 표면은 산화에 더 취약합니다. SUS316 또는 SUS304와 같은 오스테 나이트 물질조차도 400 ° C 이상의 상당한 산화물 스케일을 형성하여 부식 저항성 및 표면 강도를 감소시켜 미세 균열의 형성을 가속화하고 피로 성능에 영향을 미칩니다.
피로 수명에 대한 고온의 영향
피로 한계 감소
고온은 재료의 미세한 슬립 거동을 강화시켜 격자 구조가 피로 골절에 더 취약하게 만듭니다. 동일한 주기적 하중 하에서, 고온에서 스테인레스 스틸 스프링의 피로 수명은 실온에서보다 훨씬 낮습니다. 온도가 50 ° C 증가 할 때마다 피로 수명이 20%이상 감소 할 수 있습니다.
열 피로 현상
다수의 번갈아 가며 차가운 조건이있는 환경에서 스테인레스 스틸 스프링은 열 피로 균열이 발생하기 쉽습니다. 반복 된 열 팽창 및 수축은 스프링의 뿌리, 굽힘 또는 접촉 표면에서 응력 집중 영역을 형성하여 결국 미세 균열의 팽창을 유발하고 골절 고장으로 이어집니다.
균열 성장률 증가
고온은 특히 초기 결함 또는 불규칙한 처리 마크가있는 스프링에서 미세 균열이 더 빠르게 증가하게 만듭니다. 고온에서의 균열 성장률은 2 ~ 5 배 증가하여 서비스 수명이 크게 단축 될 수 있습니다 .
