Jaký je rozdíl mezi svinutými pružnými kolíky z legované oceli a uhlíkové oceli?

Teoreticky je cílem tepelného zpracování pružinových kolíků dosažení 100% martenzitické mikrostruktury. Ačkoli to v praxi není proveditelné, účinný proces tepelného zpracování optimalizuje martenzitické složení materiálu. Martenzit se tvoří, když je materiál ochlazen dostatečně rychle, aby se zabránilo difuzi uhlíku. Pokud je proces ochlazování příliš pomalý, atomy uhlíku uniknou z požadované atomové geometrie a vytvoří se méně žádoucí mikrostruktury (perlit, bainit).

Posledním krokem tepelného zpracování je popouštění. To se provádí poté, co jsou kolíky ochlazeny na okolní teplotu. Popouštění se provádí při teplotách pod 1000 °F (540 °C) (pod kritickou eutektoidní teplotou). Popouštění zlepšuje tažnost a houževnatost martenzitu, protože kolíky jsou bezprostředně po zakalení křehké. Proces popouštění musí být prováděn při teplotě nižší, než je teplota, při které se kov přemění na austenit. Tyto nízké teploty uvolňují vnitřní napětí, snižují křehkost a zachovávají vysokou tvrdost. Pružiny (tedy i svinuté pružné kolíky) temperované při vyšších teplotách vykazují větší ztrátu tvrdosti a pevnosti, ale vykazují zlepšenou elasticitu. Proto je receptura tepelného zpracování nedílnou součástí výrobního procesu svinutých pružných kolíků.

Tepelné zpracování je jedním z nejdůležitějších procesů při výrobě pružných kolíků, protože má přímý vliv na výkon a životnost sestavy, ve které se kolík používá. Zdánlivě malé odchylky v čase (minuty) a teplotě (± 10 °F (± -12 °C)) mohou mít drastický vliv na kvalitu pružného kolíku. Z tohoto důvodu je velmi důležité, aby výrobci spojovacích prvků měli zavedena účinná kontrolní opatření.

Svinuté pružné kolíky z uhlíkové oceli musí být ochlazeny na okolní teplotu během několika sekund, aby bylo dosaženo vysokého martenzitického složení. Naopak legovaná ocel umožňuje mnohem delší dobu ochlazování (~1 minuta), aby bylo dosaženo vysokého martenzitického složení. Potřebná doba ochlazování se zvětšuje úměrně s průměrem a hmotností pružného kolíku. Při velkých průměrech hrozí, že vnější část kolíků dosáhne vysokého martenzitického složení, ale vnitřní část kolíků nikoli. Svinuté pružné kolíky o průměru Ø.500” / Ø12mm (nebo méně) lze ochladit dostatečně rychle, aby bylo možné použít uhlíkovou ocel. Svinuté pružné kolíky s větším průměrem však vyžadují použití legované oceli, aby celé složení kolíku mohlo dosáhnout optimálního martenzitického složení.

Při prohlížení katalogu výrobce pružných kolíků by konstruktéři měli považovat pružné kolíky z uhlíkové oceli a legované oceli za přibližně rovnocenné. Buďte však opatrní u svinutých pružných kolíků s velkým průměrem (>Ø.500” / Ø12mm) vyrobených z uhlíkové oceli, protože představují mechanická rizika. Tepelné zpracování je jedním z nejdůležitějších kroků při výrobě pružných kolíků, proto se doporučuje, aby výrobci spojovacích prvků prováděli tepelné zpracování ve vlastní režii, aby měli plnou kontrolu. Ačkoli tento článek nabízí obecné pokyny pro konstrukci, doporučuje se konzultovat s aplikačními inženýry, kteří se specializují na konstrukci a výrobu svinutých pružných kolíků, aby bylo zajištěno, že pro každou konkrétní sestavu bude vybrán správný materiál.