En väldesignad fjäder håller även i krävande miljöer

Fjäderns användningsbehov och -miljö styr designarbetet i en väl utförd fjäderdesign. I föregående blogginlägg betonade jag vikten av att kartlägga fjäderns användningsbehov, men det är lika viktigt att beakta fjäderns användningsmiljö som också ställer sina egna krav på designen.

De mest krävande miljöförhållandena som leder till förändringar i fjäderns egenskaper är relaterade till höga och låga temperaturer samt korrosion som orsakas av fukt och kemikalier. Det är därför viktigt att veta i vilka förhållanden som fjädern kommer att användas. Men hur kan man förbereda sig inför dessa miljökrav så att fjädern håller så länge som möjligt?

Tillverkningsmateria let bestäms av fjäderns användningstemperatur

När en fjäder används vid höga temperaturer, sjunker ofta fjädermaterialens draghållfasthet och fjäderns elasticitet försvinner. Resultatet är en mjuk ståltråd som inte förmår lagra energi själv. En låg temperatur är vanligtvis inte ett problem, men om temperaturen sjunker mycket under -50 °C börjar fjädern bli spröd. Det finns många användningsområden med hög och låg temperatur, till exempel i processindustrin.

Konventionella fjädermaterial klarar de olika temperaturerna relativt bra. Svart fjäderstål behåller sina egenskaper i upp till 100 °C, men rostfritt fjäderstål kan klara temperaturer på upp till 200 °C. Det finns även en lösning för ännu högre temperaturer. Inconel, Nimonic eller Hastelloy är särskilt värmebeständiga material som kan användas i temperaturer på upp till 500 °C. För låga temperaturer lämpar sig både basfjäderstål med ett användningstemperaturområde på -40 till 120 °C, eller ett rostfritt fjäderstål som fungerar bra mellan -50 och 250 °C.

Man kan skydda från fukt och frätande kemikalier

Vanligtvis kan fjädrar användas i utomhusutrymmen där de kommer i kontakt med fukt i luften. I sådana situationer är det bra att använda rostfritt fjäderstål. Om fjädern å andra sidan är utsatt för frätande kemikalier, bör man välja ett syrabeständigt fjäderstål som också tolererar olika temperaturer.

Man kan även förhindra korrosion genom elektrogalvanisering, där vanligt fjäderstål beläggs med zink. Elektrogalvanisering lämpar sig för platser där fjädern är i ständig kontakt med fukt i luften och åtminstone ibland med vatten. Det är dock värt att notera att galvanisering inte lämpar sig för alla råmaterial och fjädrar. Till exempel i en dragfjäder där lindningarna sitter tätt ihop, kommer det endast zink på fjäderns synliga delar. Elektrogalvanisering kan också försämra vissa råmaterials egenskaper eller orsaka väteförsprödning i oljehärdade fjäderståltrådar.

Det finns dock inte ett rätt svar på om man ska använda en elektrogalvaniserad eller rostfri fjädertråd. Rostfritt fjäderstål har ett bättre korrosionsmotstånd än ett förzinkat fjäderstål, men å andra sidan har vanliga fjäderstål bättre fjädringsegenskaper. Rostfritt fjäderstål är också mycket dyrare än vanliga fjäderstål, vilket gör att det blir förmånligare att använda försinkade fjädrar vid stora volymer och tunga fjädrar. Å andra sidan är det ofta mer förnuftigt att välja antingen rostfritt eller syrafast material på utmanande platser. Med tanke på användningsmiljön bör man därför besluta sig för om man bör vara mer inriktad på korrosionsbeständighet, fjäderns egenskaper eller kostnaderna.

En noga utförd fjäderdesign optimerar kostnaderna

Det är en god idé att kartlägga fjädrarnas användningsmiljö i de tidiga designstadierna, eftersom ytterligare bearbetning eller användning av ett dyrare råmaterial ofta är värdefullt. I designstadiet kan du bestämma vilken typ av material eller behandling som lämpar sig för varje behov vilket gör det enkelt att optimera produktionskostnaderna.

Om du har frågor som gäller fjäderdesign ger jag gärna råd som stöd för designarbetet!

Juuso Virtanen

Juuso arbetar som produktchef för Mecontets fjäderprodukter. Till hans dagliga arbete hör att lösa utmaningar vid fjäderkonstruktion och hjälpa konstruktörer.

Vill du veta mer om djupdragninsteknologin? Ladda tips för djupdragning!