Jun 02, 2025
重要なエネルギー貯蔵および放出要素として、 ステンレス鋼のねじりスプリング 航空宇宙、自動車電子機器、医療機器、産業機械、その他の産業で広く使用されています。高温条件下で使用する場合、その性能は通常の温度環境とは大きく異なります。高温は、材料自体の物理的特性を変えるだけでなく、春の幾何学的安定性とサービス寿命にも影響します。
材料の機械的特性に対する高温の影響
降伏強度の低下
高温は、ステンレス鋼の降伏強度を大幅に低下させます。 SUS304を例にとると、室温（25°C）での降伏強度は約205 MPaです。温度が300°Cに上昇すると、その降伏強度は140 MPa未満に低下する可能性があります。これは、スプリングが同じ荷重の下で塑性変形を受ける可能性が高く、エネルギーとリバウンドを効果的に保存することができないことを意味します。
弾性弾性率の削減
弾性率は、材料の剛性を表します。高温条件下では、金属格子の熱振動が強化され、弾性率が減少し、単位角変位あたりのスプリングのトルク出力が減少します。自動アセンブリメカニズムや精密センシングシステムなどの高精度トルク制御を必要とするアプリケーションの場合、このパフォーマンスの劣化は製品機能に直接影響します。
クリープ現象が強化されています
高温環境では、ステンレス鋼は長期の連続ストレス条件下で忍び寄るでしょう。クリープにより、ねじれ角が外力を増加させることなく徐々に増加させ、構造的な位置決めエラーや永続的な変形さえも引き起こします。特に、産業用炉のドアスプリングやタービン成分など、連続荷重と作業温度が同時に存在する労働条件では、クリープはシステムの信頼性に対する深刻な脅威をもたらします。
構造安定性に対する高温の影響
熱膨張効果
ステンレス鋼は、高温で大きな熱膨張係数（約16〜17×10μ/k）を持っています。ねじれスプリングの長さ、直径、コイルのギャップは、高温で変化し、アセンブリの精度と作業クリアランスに影響し、詰まり、摩耗または故障を引き起こす可能性があります。
構造的緩和の問題
ステンレス鋼は、高温で大きなストレス緩和効果をもたらします。初期トルクが合理的に設定されていても、使用時間が長くなると、材料の内部応力が徐々に放出され、スプリングの出力トルクが減少します。この弛緩は250°Cを超える特に重要であるため、ねじれスプリングが予想される回転能力を失い、静的保持構造には特に不適切です。
表面の酸化と腐食リスク
高温のステンレス鋼の表面は、酸化の影響を受けやすくなります。 SUS316やSUS304などのオーステナイト材料でさえ、400°Cを超える大幅な酸化物スケールを形成し、腐食抵抗と表面強度を低下させ、それにより微小亀裂の形成を加速し、疲労性能に影響を与えます。
疲労寿命に対する高温の影響
疲労限界が減少します
高温は、材料の微視的なスリップ挙動を強化し、格子構造を疲労骨折の影響を受けやすくします。同じ環状負荷の下では、高温のステンレス鋼の泉の疲労寿命は、室温での疲労寿命よりもはるかに低くなっています。温度が50°C増加するごとに、疲労寿命は20％以上減少する可能性があります。
熱疲労現象
複数の交互の暑さと寒い状態の環境では、ステンレススチールスプリングは熱疲労亀裂を起こしやすいです。繰り返し熱膨張と収縮は、根の根、曲がり、または接触面のストレス集中領域を形成し、最終的にマイクロクラックの膨張を引き起こし、破壊不全につながります。
亀裂成長率の増加
高温により、特に初期の欠陥または不規則な処理マークがあるスプリングでは、マイクロクラックがより速く成長します。高温での亀裂成長速度は2〜5倍増加する可能性があり、サービス寿命を大幅に短縮します。
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