Nov 10, 2025
特注の弾性部品である異常バネの場合、その荷重・たわみ特性は出荷前検査の中核指標となります。標準的なコイルばねの単純な線形関係とは異なり、異常ばねの荷重曲線は多くの場合複雑で、非常に変化しやすく、その独特の形状と意図された機能を反映しています。
初期位置と予荷重: 試験は、スプリングの初期 (自由) 位置、または設計で指定された指定の予荷重点から開始されます。この状態でのスプリングの自由長または自由角度を正確に記録することが重要です。
多点荷重測定: 設計された作業ストロークに沿って、少なくとも 3 つの重要な点に特定の変位または角度が適用されます。結果として、ばねによって生成される反力 (荷重) または反力モーメント (トルク) が綿密に測定されます。
剛性の一貫性の検証: 曲線は非線形であっても、テスト結果は、設計図面および技術仕様に指定されているばね定数 (k) またはねじり剛性の許容範囲に厳密に適合している必要があります。これは、スプリングが機構内で正しい支持力または駆動力を提供するかどうかを直接決定します。
異常バネの形状が標準ではないため、治具の設計が非常に重要になります。テストでは、負荷の適用方向と支持点を正確にシミュレートするために、カスタム設計の特殊なクランプとツールが必要です。これにより、試験中の滑り、横方向の荷重、応力集中が防止され、試験データの信頼性と有効性が保証されます。
ステンレス製異形スプリング 特に高温、長期負荷、または高精度の用途で使用される製品は、耐用年数全体にわたる長期信頼性を評価するために、応力緩和試験とクリープ試験を受ける必要があります。
定義と目的: 応力緩和とは、一定の変形 (変位または角度) の条件下で保持されているばねの内部応力が時間の経過とともに徐々に減少し、その結果、ばねの反力またはモーメントが減衰する現象です。
テスト条件: テストでは、ばねの実際の最大動作温度と最大動作変形をシミュレートします。スプリングは設計された作動変位に固定され、セットアップ全体は継続的に監視するために恒温室に置かれます。
データ分析: 時間の経過に伴う力の値の減衰率が記録されます。たとえば、高性能スプリングでは、特定の温度で特定の期間が経過した後の力の減衰率が 5% を超えないことが必要な場合があります。
定義と目的: クリープは、一定の荷重 (力またはモーメント) の条件下で、ばねの変形が時間の経過とともにゆっくりと増加する現象です。
重要性: 室温ばねではあまり一般的ではありませんが、クリープ試験は、高精度センサーや流体制御バルブなど、変位公差が非常に厳しい分野で材料とプロセスの安定性を判断するための重要な指標です。
疲労寿命は、特に頻繁な繰り返しの動作が必要な用途 (自動車部品、スイッチ機構など) において、スプリングの耐久性を測定するための最も重要な指標です。
実際のサイクルのシミュレーション: 疲労試験では、実際の機構でばねが受ける最小荷重と最大荷重の間の周期的な荷重をシミュレートする必要があります。
試験の頻度とサイクル: 通常、試験は専用の疲労試験機で行われ、ばねが破損する (破壊または永久塑性変形の限界を超える) まで高速、高周波の繰り返し荷重を加えます。必要なサイクル数は、多くの場合、数十万、さらには数百万に達します。
目的と基準: ばねは設計で指定された信頼性レベルを満たさなければなりません。たとえば、特定のパーセンテージを超えない故障率で最大負荷で 100 万サイクルに耐えることが必要な場合があります。
ステンレス鋼スプリングの疲労性能は、本質的にワイヤー表面の品質に関係しています。疲労試験はまた、表面の微小亀裂の発生と伝播を抑制する表面研磨、不動態化処理、熱処理プロセスの有効性を間接的に検証します。表面欠陥や残留応力は疲労破壊の起点となる可能性があります。
トーションアームや屈曲部、特殊な接続構造を組み込んだ異常バネの場合、単に軸力を試験するだけでは不十分です。トルクと曲げモーメントの特性もテストする必要があります。
目的: ねじり異常バネまたはそのねじりセグメントによって特定の角度で生成される反力モーメントを測定します。
計測器: 高精度トルク テスターが使用され、スプリングの非回転端を固定し、データ収集のためにもう一方の端を正確な角度増分で回転させるためのカスタム固定具が装備されています。
目的: 特定の曲げ変位における異常バネの曲げアームまたは接続端によって生成される反力曲げモーメントを測定すること。
重要性: これは、機構のリセット角度とロック力を正確に制御する必要があるアプリケーションにとって非常に重要です。曲げモーメント試験データは、異常構造設計における梁理論と応力集中係数計算の精度を直接検証します。
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