Wie wirkt sich hohe Temperatur auf die Leistung von Edelstahl -Torsionsfedern aus?

Als wichtiger Energiespeicher- und Freigabelement, Edelstahl -Torsionsfedern werden in Luft- und Raumfahrt, Automobilelektronik, medizinische Geräte, Industriemaschinen und anderen Branchen häufig eingesetzt. Wenn sie unter hohen Temperaturbedingungen verwendet werden, unterscheidet sich ihre Leistung erheblich von der in normalen Temperaturumgebungen. Hohe Temperatur ändert nicht nur die physikalischen Eigenschaften des Materials selbst, sondern wirkt sich auch auf die geometrische Stabilität und die Lebensdauer des Frühlings aus.

Auswirkung der hohen Temperatur auf die mechanischen Eigenschaften von Materialien
Abnahme der Streckgrenze
Hohe Temperatur verringert die Streckgrenze von Edelstahl erheblich. Wenn Sie beispielsweise SUS304 einnehmen, beträgt die Streckgrenze bei Raumtemperatur (25 ° C) etwa 205 MPa. Wenn die Temperatur auf 300 ° C steigt, kann seine Streckgrenze auf unter 140 MPa sinken. Dies bedeutet, dass die Feder bei der gleichen Last eher plastische Verformungen durchläuft und keine Energie und den Rückprall effektiv speichern kann.
Reduzierter Elastizitätsmodul
Der elastische Modul repräsentiert die Starrheit des Materials. Unter hohen Temperaturbedingungen wird die thermische Schwingung des Metallgitters verstärkt und der elastische Modul verringert, was zu einer Abnahme des Drehmomentausgangs der Feder pro Winkelverschiebung von Einheiten führt. Für Anwendungen, die eine hohe Präzisions-Drehmomentsteuerung erfordern, wie z. B. automatische Montagemechanismen oder Präzisions-Erfassungssysteme, wirkt sich diese Leistungsverschlechterung direkt auf die Produktfunktionen aus.
Kriechphänomen wird verbessert
In der Umgebung mit hoher Temperatur schleicht sich Edelstahl unter langfristige kontinuierliche Spannungsbedingungen. Kriechen verursachen dazu, dass der Torsionswinkel allmählich zunimmt, ohne die externe Kraft zu erhöhen, was strukturelle Positionierungsfehler oder sogar dauerhafte Verformungen verursacht. Insbesondere unter Arbeitsbedingungen, bei denen gleichzeitig eine kontinuierliche Belastung und Arbeitstemperatur vorhanden ist, wie z. B. Industrieofen -Türfedern und Turbinenkomponenten, stellt das Kriechen eine ernsthafte Bedrohung für die Systemzuverlässigkeit dar.

Auswirkung der hohen Temperatur auf die strukturelle Stabilität
Wärmeausdehnungseffekt
Edelstahl hat bei hohen Temperaturen einen großen thermischen Expansionskoeffizienten (ca. 16 ~ 17 × 10 ° C). Die Länge, der Durchmesser und der Spulenspalt der Torsionsfeder ändern sich bei hohen Temperaturen, die die Genauigkeit der Baugruppe und die Arbeitsfreiheit beeinflussen, und kann zu Jamming, Verschleiß oder Versagen führen.
Strukturelles Entspannungsproblem
Edelstahl hat bei hohen Temperaturen einen signifikanten Spannungsrelaxationseffekt. Auch wenn das anfängliche Drehmoment mit zunehmender Nutzungszeit vernünftig eingestellt wird, freisetzt die interne Spannung des Materials allmählich, was zu einer Abnahme des Ausgangsdrehmoments der Feder führt. Diese Relaxation ist besonders signifikant über 250 ° C, was dazu führt, dass die Torsionsfeder ihre erwartete Rotationsfähigkeit verliert und für statische Haltestrukturen besonders ungeeignet ist.
Oberflächenoxidation und Korrosionsrisiko
Die Oberfläche von Edelstahl bei hoher Temperatur ist anfälliger für Oxidation. Selbst austenitische Materialien wie SUS316 oder SUS304 können eine signifikante Oxidskala über 400 ° C bilden, wodurch der Korrosionsbeständigkeit und die Oberflächenfestigkeit verringert werden, wodurch die Bildung von Mikrorissen beschleunigt und die Ermüdungsleistung beeinflusst wird.

Einfluss der hohen Temperatur auf die Lebensdauer der Ermüdung
Ermüdungsgrenze nimmt ab
Hohe Temperatur verstärkt das mikroskopische Schlupfverhalten des Materials und macht die Gitterstruktur anfälliger für Ermüdungsfrakturen. Unter der gleichen zyklischen Belastung ist die Ermüdungslebensdauer von Edelstahlquellen bei hoher Temperatur viel niedriger als bei Raumtemperatur. Für jeden Temperaturanstieg um 50 ° C kann die Lebensdauer der Ermüdung um mehr als 20%abnehmen.
Wärmeleistungsphänomen
In einer Umgebung mit mehreren abwechselnden heißen und kalten Bedingungen sind Edelstahlfedern anfällig für thermische Ermüdungsrisse. Wiederholte thermische Expansions- und Kontraktionskonzentrationsbereiche an der Wurzel-, Bieger- oder Kontaktfläche der Feder bilden Spannungskonzentrationsbereiche, was schließlich die Expansion von Mikrorissen auslöst und zu Frakturversagen führt.
Erhöhte Risswachstumsrate
Hohe Temperatur führt dazu, dass Mikrorisse schneller wachsen, insbesondere in Federn mit anfänglichen Defekten oder unregelmäßigen Verarbeitungsmarken. Die Risswachstumsrate bei hoher Temperatur kann um das 2- bis 5 -fache zunehmen und die Lebensdauer stark verkürzt.