Trong điều kiện nào thì hiện tượng rão của lò xo xoắn thép không gỉ sẽ nghiêm trọng hơn?

Từ biến là sự biến dạng dẻo chậm, vĩnh viễn của vật liệu rắn dưới ứng suất không đổi theo thời gian. cho lò xo xoắn thép không gỉ , độ rão biểu hiện dưới dạng sự giảm dần mô men phục hồi (về mặt kỹ thuật được gọi là sự giảm ứng suất khi độ lệch không đổi) hoặc sự tăng liên tục góc lệch dưới tải trọng không đổi. Hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và độ tin cậy lâu dài của lò xo. Từ góc độ chuyên môn, sự xuất hiện đáng kể hiện tượng từ biến trong lò xo xoắn bằng thép không gỉ chủ yếu bị ảnh hưởng bởi tác động tổng hợp của ba yếu tố tổng hợp sau đây.

1. Hiệu ứng nhiệt độ tới hạn

Nhiệt độ là yếu tố chính quyết định liệu hiện tượng rão có xảy ra đáng kể hay không. Về mặt lý thuyết, mặc dù hiện tượng rão xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào nhưng tốc độ của nó chỉ tác động đáng kể đến các ứng dụng kỹ thuật khi nó vượt quá một ngưỡng cụ thể.

Tương quan điểm nóng chảy: Lý thuyết vật liệu kim loại truyền thống cho thấy độ rão thường trở nên đáng kể khoảng 0,4Tm​ so với nhiệt độ nóng chảy tuyệt đối của vật liệu. Thép không gỉ (chẳng hạn như dòng 300) có điểm nóng chảy cao hơn, nhưng do dây lò xo chịu ứng suất cao nên nhiệt độ thực tế tại đó xảy ra hiện tượng leo thấp hơn nhiều.

Nhiệt độ sử dụng thép không gỉ: Nói chung, nhiệt độ sử dụng tối đa được khuyến nghị cho lò xo mô-men xoắn đối với thép không gỉ austenit tiêu chuẩn (chẳng hạn như SUS 304 hoặc 302) là khoảng 250°C đến 300°C.

Khi nhiệt độ làm việc dưới 100°C, tốc độ rão cực kỳ thấp và có thể bỏ qua.

Khi nhiệt độ làm việc vượt quá 150°C, đặc biệt là trong khoảng 200°C đến 300°C, chuyển động lệch vị trí và khuếch tán chỗ trống trong thép không gỉ được kích hoạt bằng năng lượng nhiệt, làm tăng tốc độ biến dạng dẻo và khiến hiện tượng rão trở nên đáng chú ý.

2. Tác dụng xúc tác của mức độ căng thẳng cao

Trong cùng điều kiện nhiệt độ, mức ứng suất tác dụng là động lực chính làm tăng tốc độ rão. Đối với lò xo xoắn, ứng suất này đặc biệt đề cập đến ứng suất uốn.

Ứng suất và cường độ năng suất: Độ giãn là duy nhất ở chỗ nó xảy ra ở mức ứng suất thấp hơn nhiều so với cường độ năng suất của vật liệu. Tuy nhiên, ứng suất càng gần giới hạn đàn hồi thì tốc độ rão càng cao.

Thiết kế lò xo: ​​Khi thiết kế lò xo xoắn, nếu Ứng suất làm việc tối đa vượt quá tỷ lệ phần trăm tới hạn của Giới hạn tỷ lệ của vật liệu thép không gỉ (ví dụ: 60% hoặc 70%), độ rão có thể tích tụ trong thời gian dài, tạo ra sự mất ổn định kích thước đáng kể, ngay cả ở nhiệt độ phòng. Ứng suất cao cung cấp năng lượng kích hoạt cần thiết để vượt qua lực cản mạng, đẩy nhanh sự xuất hiện của hiện tượng rão trật khớp.

Thư giãn ứng suất: Trong các ứng dụng có độ lệch liên tục, ứng suất cao trực tiếp dẫn đến thư giãn ứng suất được tăng tốc. Sự giãn nở này cuối cùng biểu hiện dưới dạng mất mô-men xoắn, đó là lý do chính khiến lò xo không thể duy trì chức năng như dự kiến.

3. Thời lượng tải liên tục

Creep là một biến dạng phụ thuộc thời gian điển hình. Lò xo chịu tải càng lâu thì biến dạng từ biến tích lũy càng lớn.

Ba giai đoạn leo: Quá trình leo thường được chia thành ba giai đoạn:

Creep sơ cấp: Tốc độ biến dạng giảm dần. Đây là giai đoạn bị chi phối bởi quá trình biến dạng cứng lại khi lò xo chịu tải lần đầu.

Creep thứ cấp: Tốc độ biến dạng về cơ bản không đổi. Đây là giai đoạn cân bằng giữa độ cứng và độ mềm (tức là quá trình phục hồi) và chiếm phần lớn thời gian sử dụng của lò xo.

Creep bậc ba: Tốc độ biến dạng tăng mạnh cho đến khi gãy. Trong các ứng dụng thực tế của lò xo mô men, giai đoạn này thường không được phép.

Tải tĩnh dài hạn: Đối với các ứng dụng tải tĩnh yêu cầu duy trì một góc cố định trong thời gian dài, chẳng hạn như lò xo van hoặc cơ cấu kẹp nhất định, thời gian là rất quan trọng. Ngay cả ở nhiệt độ và ứng suất tương đối thấp, tải tích lũy qua nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ có thể khiến độ cứng cố định của lò xo vượt quá dung sai.

4. Ảnh hưởng của vi cấu trúc vật liệu

Cấu trúc vi mô và quy trình sản xuất dây thép không gỉ có ảnh hưởng quyết định đến khả năng chống rão.

Làm cứng nguội: Dây lò xo thép không gỉ thường trải qua tỷ lệ kéo nguội cao để đạt được độ bền cao. Mật độ sai lệch cao do gia công nguội giúp cải thiện khả năng chống rão ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng lên, những sự trật khớp này có thể bắt đầu phục hồi, làm giảm hiệu quả thư giãn do căng thẳng.

Làm cứng kết tủa: Một số loại thép không gỉ cường độ cao (như Thép không gỉ 17-7 PH) sử dụng cơ chế làm cứng kết tủa. Xử lý nhiệt và lão hóa thích hợp có thể tạo thành kết tủa mịn, ghim hiệu quả các sai lệch và cải thiện đáng kể khả năng chống rão ở nhiệt độ cao.