Jaka jest różnica między sprężystymi kołkami zwijanymi ze stali stopowej a sprężystymi kołkami zwijanymi ze stali węglowej?

Teoretycznie celem obróbki cieplnej sprężystych kołków jest uzyskanie w 100% martenzytycznej mikrostruktury. Chociaż w praktyce nie jest to możliwe, skuteczny proces obróbki cieplnej zoptymalizuje skład martenzytyczny materiału. Martenzyt powstaje, gdy materiał jest schładzany wystarczająco szybko, aby zapobiec dyfuzji węgla. Jeśli proces ten jest zbyt powolny, atomy węgla uciekają z pożądanej geometrii atomowej i powstają mniej pożądane mikrostruktury (perlit, bainit).

Ostatnim etapem obróbki cieplnej jest hartowanie. Odbywa się to po schłodzeniu kołków do temperatury otoczenia. Proces ten odbywa się w temperaturach poniżej 1000°F (540ºC) (poniżej krytycznej temperatury eutektoidalnej). Hartowanie poprawia plastyczność i wytrzymałość martenzytu, ponieważ kołki są kruche bezpośrednio po schłodzeniu. Proces hartowania musi odbywać się w temperaturze niższej niż temperatura, w której metal przekształca się w austenit. Te niskie temperatury zmniejszają naprężenia wewnętrzne, zmniejszają kruchość i utrzymują wysoką twardość. Sprężyny (tj. Sprężyste kołki zwijane) wyżarzane w wyższych temperaturach powodują większą utratę twardości i wytrzymałości, ale wykazują lepszą elastyczność. Dlatego obróbka cieplna jest integralną częścią procesu produkcji sprężystych kołków zwijanych.

Obróbka cieplna jest jednym z najbardziej krytycznych procesów w produkcji sprężystych kołków zwijanych, ponieważ ma bezpośredni wpływ na wydajność i żywotność złożenia wykorzystującego ten element złączny. Pozornie niewielkie różnice w czasie (minuty) i temperaturze (± 10°F (± -12ºC)) mogą mieć drastyczny wpływ na jakość kołka. Z tego powodu bardzo ważne jest, aby producenci elementów złącznych stosowali skuteczne środki kontroli.

Sprężyste kołki zwijane ze stali węglowej muszą być hartowane do temperatury otoczenia w ciągu kilku sekund, aby uzyskać wysoką zawartość martenzytu. Natomiast stal stopowa pozwala na znacznie dłuższy czas hartowania (~1 minuta) w celu uzyskania wysokiej zawartości martenzytu. Czas hartowania ulega pogorszeniu wraz ze wzrostem rozmiarów i masy sprężystych kołków zwijanych. W szczególności zewnętrzna część kołków osiągnie wysoką kompozycję martenzytyczną, jednak nie ich wnętrze. Sprężyste kołki zwijane o średnicy Ø.500” / Ø12 mm (lub mniejszej) mogą być hartowane wystarczająco szybko, aby można było użyć stali węglowej. Jednak kołki o większych średnicach wymagają użycia stali stopowej, aby cała kompozycja kołka miała możliwość osiągnięcia optymalnej kompozycji martenzytycznej.

Projektanci powinni traktować sprężyste kołki ze stali węglowej i stopowej jako w przybliżeniu równoważne, przeglądając katalog producenta kołków. Należy jednak uważać na kołki o dużej średnicy (>Ø.500” / Ø12 mm) wykonane ze stali węglowej, ponieważ niosą one ze sobą ryzyko mechaniczne. Obróbka cieplna jest jednym z najważniejszych etapów produkcji kołków sp®ężystych, dlatego zaleca się, aby producenci elementów złącznych przeprowadzali obróbkę cieplną we własnym zakresie, aby mieć pełną kontrolę nad procesem. Chociaż niniejszy artykuł zawiera ogólne wytyczne dotyczące projektowania, zaleca się konsultację z zespołem inżynierii aplikacji specjalizującym się w projektowaniu i produkcji sprężystych kołków zwijanych, aby zapewnić dobór odpowiedniego materiału do każdego konkretnego złożenia.