Hvordan påvirker høj temperatur ydeevnen for torsionsfjedre i rustfrit stål

Som et vigtigt energilagrings- og frigørelseselement, Torsionsfjedre i rustfrit stål er vidt brugt i rumfart, bilelektronik, medicinsk udstyr, industrielle maskiner og andre industrier. Når de bruges under høje temperaturforhold, er deres ydeevne markant forskellig fra det i normale temperaturmiljøer. Høj temperatur ændrer ikke kun materialets fysiske egenskaber, men påvirker også den geometriske stabilitet og levetiden for fjederen.

Effekt af høj temperatur på materialernes mekaniske egenskaber
Fald i udbyttestyrke
Høj temperatur vil reducere udbyttestyrken i rustfrit stål markant. At tage SUS304 som et eksempel er udbyttestyrken ved stuetemperatur (25 ° C) ca. 205 MPa. Når temperaturen stiger til 300 ° C, kan dens udbyttestyrke falde til under 140 MPa. Dette betyder, at foråret er mere tilbøjeligt til at gennemgå plastdeformation under den samme belastning og ikke effektivt opbevarer energi og rebound.
Nedsat elastisk modul
Den elastiske modul repræsenterer materialets stivhed. Under høje temperaturforhold forbedres den termiske vibration af metalgitteret, og den elastiske modul reduceres, hvilket resulterer i et fald i drejningsmomentudgangen af ​​fjederen pr. Enhedsvinkelfortrængning. For applikationer, der kræver høj-præcisionsmomentstyring, såsom automatiske monteringsmekanismer eller præcisionsfølsomhedssystemer, vil denne ydelsesnedbrydning direkte påvirke produktfunktioner.
Krybningsfænomenet forbedres
I miljø med høj temperatur vil rustfrit stål krybe under langvarige kontinuerlige stressforhold. Kryb får torsionsvinklen til gradvist at stige uden at øge den eksterne kraft, hvilket forårsager strukturelle positioneringsfejl eller endda permanent deformation. Især under arbejdsforhold, hvor der findes kontinuerlig belastning og arbejdstemperatur på samme tid, såsom industriel ovndørfjedre og turbinekomponenter, udgør krybning en alvorlig trussel mod systemets pålidelighed.

Effekt af høj temperatur på strukturel stabilitet
Termisk ekspansionseffekt
Rustfrit stål har en stor termisk ekspansionskoefficient (ca. 16 ~ 17 × 10⁻⁶/K) ved høje temperaturer. Længde, diameter og spiralgap af torsionsfjederen ændres ved høje temperaturer, der påvirker monteringsnøjagtigheden og arbejdsklareringen og kan forårsage fastklemning, slid eller fiasko.
Strukturelt afslapningsproblem
Rustfrit stål har en betydelig stressafslapningseffekt ved høje temperaturer. Selv hvis det oprindelige drejningsmoment er indstillet med rimelighed, når brugstiden øges, frigiver den interne stress af materialet gradvist, hvilket resulterer i et fald i fjederens outputmoment. Denne afslapning er især signifikant over 250 ° C, hvilket vil få torsionsfjederen til at miste sin forventede rotationsevne og er især uegnet til statiske holdestrukturer.
Overfladeoxidation og korrosionsrisiko
Overfladen af ​​rustfrit stål ved høj temperatur er mere modtagelig for oxidation. Selv austenitiske materialer, såsom SUS316 eller SUS304, kan danne signifikant oxidskala over 400 ° C, hvilket reducerer dets korrosionsmodstand og overfladestyrke og derved accelererer dannelsen af ​​mikrokrakker og påvirker træthedsydelse.

Effekt af høj temperatur på træthedslivet
Træthedsgrænsen falder
Højtemperaturen intensiverer materialets mikroskopiske glideopførsel, hvilket gør gitterstrukturen mere modtagelig for træthedsbrud. Under den samme cykliske belastning er træthedens liv i rustfrit stålfjedre ved høj temperatur meget lavere end ved stuetemperatur. For hver stigning i temperaturen på 50 ° C kan træthedslivet falde med mere end 20%.
Termisk træthedsfænomen
I et miljø med flere skiftende varme og kolde forhold er rustfrit stålfjedre tilbøjelige til termisk træthedskræk. Gentagen termisk ekspansion og sammentrækning danner stresskoncentrationsområder ved roden, bøjningen eller kontaktoverfladen af ​​fjederen, som til sidst udløser udvidelsen af ​​mikrokrakker og fører til brudfejl.
Øget væksthastighed
Høj temperatur får mikrokrakker til at vokse hurtigere, især i fjedre med indledende defekter eller uregelmæssige behandlingsmærker. Knækvæksthastigheden ved høj temperatur kan stige med 2 til 5 gange, hvilket i høj grad forkorter levetiden.