Kuinka korkea lämpötila vaikuttaa ruostumattoman teräksen vääntöjousien suorituskykyyn

Tärkeänä energian varastointi- ja vapautuselementtinä, ruostumattomasta teräksestä valmistettu vääntöjouset niitä käytetään laajasti ilmailu-, autoelektroniikka-, lääketieteellisissä laitteissa, teollisuuskoneissa ja muissa toimialoissa. Kun niitä käytetään korkean lämpötilan olosuhteissa, niiden suorituskyky on merkittävästi erilainen kuin normaalissa lämpötilaympäristössä. Korkea lämpötila ei vain muuta itse materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia, vaan vaikuttaa myös jousen geometriseen stabiilisuuteen ja käyttöikäyn.

Korkean lämpötilan vaikutus materiaalien mekaanisiin ominaisuuksiin
Saantolujuuden väheneminen
Korkea lämpötila vähentää merkittävästi ruostumattoman teräksen satolujuutta. Esimerkiksi SUS304: n ottaminen huoneenlämpötilassa (25 ° C) on noin 205 MPa. Kun lämpötila nousee 300 ° C: seen, sen saantolujuus voi pudota alle 140 MPa. Tämä tarkoittaa, että kevät todennäköisemmin läpikäyvät muoviset muodonmuutokset samalla kuormalla eikä voi tehokkaasti tallentaa energiaa ja palautumista.
Vähentynyt elastinen moduuli
Joustava moduuli edustaa materiaalin jäykkyyttä. Korkeissa lämpötilan olosuhteissa metallihilan lämpövärähtely paranee ja joustava moduuli vähenee, mikä johtaa jousen vääntömomentin vähentymiseen yksikkökulman siirtymistä kohti. Sovelluksissa, jotka vaativat tarkkaa vääntömomentin hallintaa, kuten automaattiset kokoonpanomekanismit tai tarkkuuden tunnistusjärjestelmät, tämä suorituskyvyn heikkeneminen vaikuttaa suoraan tuotetoimintoihin.
Creep -ilmiö on parantunut
Korkean lämpötilan ympäristössä ruostumaton teräs hiipii pitkäaikaisissa jatkuvissa jännitysolosuhteissa. Creep aiheuttaa vääntökulman lisääntymisen vähitellen lisäämättä ulkoista voimaa aiheuttaen rakenteellisia paikannusvirheitä tai jopa pysyviä muodonmuutoksia. Varsinkin työolosuhteissa, joissa jatkuvaa kuormaa ja työlämpötilaa on samanaikaisesti, kuten teollisuusuunien oven jouset ja turbiinikomponentit, hiipivät uhkaa järjestelmän luotettavuutta.

Korkean lämpötilan vaikutus rakenteelliseen stabiilisuuteen
Lämmön laajennusvaikutus
Ruostumattomasta teräksestä on suuri lämpölaajennuskerroin (noin 16 ~ 17 × 10 $/K) korkeissa lämpötiloissa. Väännän jousen pituus, halkaisija ja kelaväli muuttuvat korkeissa lämpötiloissa, mikä vaikuttaa kokoonpanotarkkuuteen ja työvälineen, ja se voi aiheuttaa häiritsemistä, kulumista tai vikaantumista.
Rakenteellinen rentoutumisongelma
Ruostumattomasta teräksestä on merkittävä stressin rentoutumisvaikutus korkeissa lämpötiloissa. Vaikka alkuperäinen vääntömomentti asetetaan kohtuullisesti, kun käyttöaika kasvaa, materiaalin sisäinen jännitys vapautuu vähitellen, mikä johtaa jousen lähtömomentin vähentymiseen. Tämä relaksaatio on erityisen merkittävä yli 250 ° C, mikä aiheuttaa vääntöjousen menettämään odotetun kiertokykynsä ja ei ole erityisen sopimaton staattisille pitorakenteille.
Pinnan hapettuminen ja korroosioriski
Ruostumattoman teräksen pinta korkeassa lämpötilassa on alttiimpi hapettumiselle. Jopa austeniittiset materiaalit, kuten SUS316 tai SUS304, voivat muodostaa merkittävän oksidiasteikon yli 400 ° C: n yli, vähentäen sen korroosionkestävyyttä ja pintalujuutta, kiihdyttäen siten mikrohalkeamien muodostumista ja vaikuttavat väsymyksen suorituskykyyn.

Korkean lämpötilan vaikutus väsymyksen elämään
Väsymisraja vähenee
Korkea lämpötila tehostaa materiaalin mikroskooppista liukukäyttäytymistä, mikä tekee hilapurakenteesta alttiimmaksi väsymysmurtumalle. Saman syklisen kuormituksen alla ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lähteiden väsymysikä on paljon alhaisempi kuin huoneenlämpötilassa. Jokaisesta 50 ° C: n lämpötilan noususta väsymyksen käyttöikä voi pienentyä yli 20%.
Lämmönväsymysilmiö
Ympäristössä, jossa on useita vuorottelevia kuumia ja kylmiä olosuhteita, ruostumattomasta teräksestä valmistetut jouset ovat alttiita lämmönväsymyksen halkeiluun. Toistuvat lämpölaajennukset ja supistuminen muodostavat stressipitoisuusalueet jousen juuressa, taivuttavat tai kosketuspinnalla, mikä lopulta laukaisee mikrohalkeamien laajenemisen ja johtaa murtuman epäonnistumiseen.
Lisääntynyt halkeaman kasvunopeus
Korkea lämpötila aiheuttaa mikrohalkeamien kasvavan nopeammin, etenkin jousissa, joissa on alkuperäiset viat tai epäsäännölliset prosessointimerkit. Halkeaman kasvunopeus korkeassa lämpötilassa voi nousta 2 - 5 kertaa, lyhentäen käyttöiän huomattavasti.