Nov 10, 2025
맞춤형 탄성부품인 이상 스프링의 하중-변형 특성은 출하 전 검사의 핵심 지표가 됩니다. 표준 헬리컬 스프링의 단순한 선형 관계와 달리 이상 스프링의 하중 곡선은 고유한 형상과 의도된 기능을 반영하여 종종 복잡하고 매우 가변적입니다.
초기 위치 및 예압: 테스트는 스프링의 초기(자유) 위치 또는 설계에 지정된 지정된 예압 지점에서 시작됩니다. 이 상태에서 스프링의 자유 길이 또는 자유 각도를 정확하게 기록하는 것이 중요합니다.
다중 지점 하중 측정: 설계된 작업 스트로크를 따라 최소 3개의 중요한 지점에 특정 변위 또는 각도가 적용됩니다. 그런 다음 스프링에 의해 생성된 반력(하중) 또는 반력 모멘트(토크)가 꼼꼼하게 측정됩니다.
강성 일관성 검증: 곡선이 비선형일 수 있더라도 테스트 결과는 설계 도면 및 기술 사양에 지정된 스프링율(k) 또는 비틀림 강성에 대한 공차 범위를 엄격히 준수해야 합니다. 이는 스프링이 메커니즘 내에서 올바른 지지력이나 구동력을 제공하는지 여부를 직접적으로 결정합니다.
비표준 스프링의 비표준 모양은 고정 장치 설계를 매우 중요하게 만듭니다. 테스트에는 하중 적용 방향과 지지점을 정확하게 시뮬레이션하기 위해 맞춤 설계된 특수 클램프와 도구가 필요합니다. 이는 테스트 중 미끄러짐, 측면 하중 또는 응력 집중을 방지하여 테스트 데이터의 신뢰성과 유효성을 보장합니다.
스테인레스 스틸 이상 스프링 특히 고온, 장기 하중 또는 고정밀 응용 분야에 사용되는 제품은 수명 전반에 걸쳐 장기적인 신뢰성을 평가하기 위해 응력 완화 및 크리프 테스트를 거쳐야 합니다.
정의 및 목적: 응력 완화는 일정한 변형(변위 또는 각도) 조건에서 유지되는 스프링의 내부 응력이 시간이 지남에 따라 점차 감소하여 스프링의 반력 또는 모멘트가 감쇠되는 현상입니다.
테스트 조건: 테스트는 스프링의 실제 최대 작동 온도와 최대 작동 변형을 시뮬레이션합니다. 스프링은 설계된 작업 변위에 고정되어 있으며 전체 설정은 지속적인 모니터링을 위해 항온 챔버에 배치됩니다.
데이터 분석: 시간에 따른 힘 값의 감소 백분율이 기록됩니다. 예를 들어, 고성능 스프링은 특정 온도에서 특정 기간이 지난 후 5%를 초과하지 않는 힘 감쇠율을 요구할 수 있습니다.
정의 및 목적: 크리프(Creep)는 일정한 하중(힘 또는 모멘트)을 받는 동안 스프링의 변형이 시간이 지남에 따라 서서히 증가하는 현상입니다.
의의: 실온 스프링에서는 흔하지 않지만 크리프 테스트는 고정밀 센서 또는 유체 제어 밸브와 같이 변위 허용 오차가 매우 엄격한 분야에서 재료 및 공정 안정성을 판단하기 위한 핵심 지표입니다.
피로 수명은 스프링의 내구성을 측정하는 가장 중요한 지표이며, 특히 빈번하고 반복적인 움직임이 필요한 응용 분야(예: 자동차 부품, 스위치 메커니즘)의 경우 더욱 그렇습니다.
실제 사이클 시뮬레이션: 피로 테스트는 스프링이 실제 메커니즘에서 경험하게 될 최소 하중과 최대 하중 사이의 순환 하중을 시뮬레이션해야 합니다.
테스트 빈도 및 주기: 테스트는 일반적으로 특수 피로 테스트 기계에서 수행되며 스프링이 파손될 때까지(파손 또는 영구 소성 변형 한계 초과) 고속, 고주파 반복 하중을 가합니다. 필요한 사이클 수는 종종 수십만 또는 수백만에 이릅니다.
목표 및 표준: 스프링은 설계에 지정된 신뢰성 수준을 충족해야 합니다. 예를 들어, 특정 비율을 초과하지 않는 고장률로 최대 부하에서 100만 주기를 견뎌야 할 수도 있습니다.
스테인레스 스틸 스프링의 피로 성능은 본질적으로 와이어 표면의 품질과 연관되어 있습니다. 피로 시험은 또한 표면 미세 균열의 시작과 전파를 억제하는 표면 연마, 부동태화 처리 및 열처리 공정의 효과를 간접적으로 검증합니다. 표면 결함이나 잔류 응력은 피로 파괴의 원점이 될 수 있습니다.
토션 암, 구부러진 부분 또는 특수 연결 구조가 포함된 이상 스프링의 경우 단순히 축력을 테스트하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 토크 및 굽힘 모멘트 특성도 테스트해야 합니다.
목적: 특정 각도에서 비틀림 이상 스프링 또는 비틀림 세그먼트에 의해 생성된 반응 모멘트를 측정합니다.
계측: 스프링의 비회전 끝을 고정하고 데이터 수집을 위해 다른 끝을 정확한 각도 증분으로 회전시키는 맞춤형 고정 장치가 장착된 고정밀 토크 테스터가 사용됩니다.
목적: 특정 굽힘 변위에서 구부러진 팔이나 이상 스프링의 연결 끝 부분에 의해 생성된 반응 굽힘 모멘트를 측정합니다.
중요성: 이는 메커니즘의 재설정 각도와 잠금력을 정밀하게 제어해야 하는 응용 분야에 매우 중요합니다. 굽힘 모멘트 테스트 데이터는 비정상 구조 설계에서 보 이론 및 응력 집중 계수 계산의 정확성을 직접 검증합니다.
