ปรากฏการณ์การคืบของสปริงทอร์ชันสแตนเลสจะมีความสำคัญมากขึ้นภายใต้เงื่อนไขใด

การคืบคลานคือการเสียรูปพลาสติกอย่างช้าๆ และถาวรของวัสดุแข็งภายใต้ความเค้นคงที่ตลอดเวลา สำหรับ สปริงแรงบิดสแตนเลส , การคืบจะแสดงออกมาเป็นการลดลงทีละน้อยในแรงบิดคืนสภาพ (ในทางเทคนิคเรียกว่าการผ่อนคลายความเครียดภายใต้การโก่งตัวคงที่) หรือการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในมุมโก่งภายใต้ภาระคงที่ ปรากฏการณ์นี้ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในระยะยาวของสปริง จากมุมมองของมืออาชีพ การเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของการคืบในสปริงทอร์ชั่นสปริงสเตนเลสสตีลได้รับอิทธิพลหลักจากผลการทำงานร่วมกันของปัจจัยสามประการต่อไปนี้

1. ผลกระทบต่ออุณหภูมิวิกฤต

อุณหภูมิเป็นปัจจัยหลักในการพิจารณาว่าการคืบจะเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหรือไม่ แม้ว่าในทางทฤษฎีการคืบคลานจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดๆ ก็ตาม อัตราของมันจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการใช้งานทางวิศวกรรมเมื่อเกินเกณฑ์ที่กำหนดเท่านั้น

ความสัมพันธ์ของจุดหลอมเหลว: ทฤษฎีวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมแนะนำว่าการคืบโดยทั่วไปจะมีนัยสำคัญที่สูงกว่าอุณหภูมิหลอมเหลวสัมบูรณ์ของวัสดุประมาณ 0.4Tm​ เหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น ซีรีส์ 300) มีจุดหลอมเหลวที่สูงกว่า แต่เนื่องจากลวดสปริงอยู่ภายใต้ความเครียดสูง อุณหภูมิจริงที่เกิดการคืบคลานจึงต่ำกว่ามาก

อุณหภูมิการใช้งานสแตนเลส: โดยทั่วไป อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดที่แนะนำสำหรับสปริงแรงบิดสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐาน (เช่น SUS 304 หรือ 302) จะอยู่ที่ประมาณ 250°C ถึง 300°C

เมื่ออุณหภูมิในการทำงานต่ำกว่า 100°C อัตราการคืบจะต่ำมากและสามารถเพิกเฉยได้

เมื่ออุณหภูมิในการทำงานเกิน 150°C โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 200°C ถึง 300°C การเคลื่อนตัวและการแพร่กระจายของตำแหน่งว่างภายในเหล็กกล้าไร้สนิมจะถูกกระตุ้นโดยพลังงานความร้อน ซึ่งจะเร่งการเปลี่ยนรูปพลาสติก และทำให้เกิดการคืบคลานอย่างเห็นได้ชัด

2. ผลการเร่งปฏิกิริยาของระดับความเครียดสูง

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิเดียวกัน ระดับความเครียดที่ใช้เป็นแรงผลักดันหลักที่เร่งการคืบ สำหรับสปริงทอร์ชั่น ความเค้นนี้หมายถึงความเค้นดัดโดยเฉพาะ

ความเค้นและความแข็งแรงของคราก: การคืบคลานมีลักษณะเฉพาะตรงที่มันเกิดขึ้นที่ระดับความเค้นต่ำกว่าความแข็งแรงครากของวัสดุมาก อย่างไรก็ตาม ยิ่งความเครียดเข้าใกล้ขีดจำกัดความยืดหยุ่น อัตราการคืบก็จะยิ่งสูงขึ้น

การออกแบบสปริง: เมื่อออกแบบสปริงแบบบิด หากความเค้นในการทำงานสูงสุดเกินเปอร์เซ็นต์วิกฤตของขีดจำกัดตามสัดส่วนของวัสดุสแตนเลส (เช่น 60% หรือ 70%) การคืบคลานอาจสะสมเป็นระยะเวลานาน ทำให้เกิดความไม่เสถียรของขนาดอย่างมีนัยสำคัญ แม้ที่อุณหภูมิห้อง ความเครียดสูงจะให้พลังงานกระตุ้นที่จำเป็นในการเอาชนะความต้านทานของโครงตาข่าย ซึ่งจะช่วยเร่งให้เกิดการเคลื่อนตัวของการเคลื่อนที่

การผ่อนคลายความเครียด: ในการใช้งานที่มีการโก่งตัวอย่างต่อเนื่อง ความเครียดที่สูงจะนำไปสู่การผ่อนคลายความเครียดแบบเร่งโดยตรง การคลายตัวนี้จะแสดงออกมาในที่สุดว่าเป็นการสูญเสียแรงบิด ซึ่งเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้สปริงไม่สามารถรักษาฟังก์ชันการทำงานที่ต้องการได้

3. ระยะเวลาการโหลดที่ยั่งยืน

การคืบคลานเป็นการเสียรูปโดยขึ้นอยู่กับเวลาโดยทั่วไป ยิ่งสปริงอยู่ภายใต้ภาระนานเท่าใด ความเครียดในการคืบสะสมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การคืบคลานสามขั้นตอน: โดยทั่วไปกระบวนการคืบจะแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

การคืบหลัก: อัตราความเครียดจะค่อยๆ ลดลง นี่คือขั้นตอนที่โดดเด่นด้วยการแข็งตัวของความเครียดเมื่อโหลดสปริงครั้งแรก

การคืบคลานทุติยภูมิ: อัตราความเครียดยังคงที่โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือขั้นตอนของความสมดุลระหว่างการแข็งตัวและการอ่อนตัว (เช่น การคืนสภาพ) และคำนึงถึงอายุการใช้งานส่วนใหญ่ของสปริง

การคืบคลานระดับอุดมศึกษา: อัตราความเครียดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนกระทั่งแตกหัก ในการใช้งานจริงของสปริงทอร์ค โดยทั่วไปไม่อนุญาตให้ใช้ขั้นตอนนี้

โหลดคงที่ในระยะยาว: สำหรับการใช้งานโหลดคงที่ที่ต้องรักษามุมคงที่เป็นเวลานาน เช่น สปริงวาล์วหรือกลไกการจับยึดบางอย่าง เวลาเป็นสิ่งสำคัญ แม้จะมีความเครียดและอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำ โหลดสะสมในช่วงหลายปีหรือหลายทศวรรษก็อาจทำให้การตั้งค่าถาวรของสปริงเกินค่าความคลาดเคลื่อนได้

4. อิทธิพลของโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ

โครงสร้างจุลภาคและกระบวนการผลิตลวดสแตนเลสมีอิทธิพลชี้ขาดต่อความต้านทานการคืบ

การชุบแข็งงานเย็น: โดยทั่วไปแล้วลวดสปริงสแตนเลสจะต้องผ่านกระบวนการดึงเย็นในเปอร์เซ็นต์สูงเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นสูงของการเคลื่อนที่ที่เกิดจากการทำงานเย็นช่วยเพิ่มความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้อาจเริ่มฟื้นตัว ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผ่อนคลายความเครียดลดลง

การชุบแข็งด้วยการตกตะกอน: เกรดสเตนเลสสตีลที่มีความแข็งแรงสูงบางเกรด (เช่น สเตนเลส 17-7 PH) ใช้กลไกการชุบแข็งด้วยการตกตะกอน การอบชุบด้วยความร้อนที่เหมาะสมและการเสื่อมสภาพตามอายุสามารถก่อให้เกิดการตกตะกอนที่ละเอียด ยึดการเคลื่อนที่ของตำแหน่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงความต้านทานการคืบของอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ