דלג לתוכן
In English
Steel with a very high yield strength that can undergo large elastic deformation and return to shape, used for springs, spring strips and clips.
הסבר
תיל קפיצים מקבל את חוזקו ממשיכה בקור, והקפיץ עובר אחרי הליפוף רק חימום להפגת מאמצים. קפיצים עבים ופחי קפיץ מעוצבים ואז מוקשים ומורפים לקשיות של כ-42-50 HRC. לסביבה לחה או לחה-כימית משתמשים בנירוסטה לקפיצים 1.4310 (AISI 301/302).
מה זה אומר בפועל
רצועת פלדת קפיצים מוקשית מתכופפת בקשת גדולה וחוזרת ישר לגמרי, כשפלדה רגילה באותו עובי הייתה נשארת כפופה. לכן תפסן מפח קפיצי נלחץ שוב ושוב בלי לאבד את כוח האחיזה. הסיבה היא גבול כניעה גבוה ביחס למודול האלסטיות, שמאפשר עיוות אלסטי גדול.
למה זה חשוב
- אגירת אנרגיה ושחרורה ללא עיוות קבוע.
- עמידות בעייפות למיליוני מחזורים כשהמאמץ ופני השטח מתוכננים נכון.
- מאפשרת חלקים גמישים ופשוטים במקום מנגנון עם קפיץ וציר.
- מגיעה מוקשית או ניתנת להקשיה אחרי עיצוב.
בעיות נפוצות ופתרונות
- כיפוף פח קפיצי מוקשה ברדיוס קטן גורם לסדק → כופף במצב רך והקשה אחרי, או השתמש ברדיוס כיפוף גדול לפי היצרן.
- שבר עייפות שמתחיל משריטה או מחור מנוקב → גימור קצוות, ליטוש והלמה בכדוריות (Shot peening).
- שקיעת קפיץ (איבוד כוח) בטמפרטורה גבוהה → בחר דרגה לחום או נירוסטה מתאימה, ובצע ייצוב מוקדם.
- שבירות מימן אחרי ציפוי אלקטרוליטי → אפייה מיד אחרי הציפוי או ציפוי מכני.
איפה משתמשים
- קפיצי לחיצה, מתיחה ופיתול
- תפסנים וטבעות נעילה
- קפיצי עלה ומתלים
- מגעים ודסקיות קפיציות
- סכינים גמישים ומסורים
נוסחאות ונתונים הנדסיים
Rm = A / dmτallow ≈ k · Rm| Rm | חוזק מתיחה של התיל | MPa |
| d | קוטר התיל | mm |
| A, m | קבועי החומר (תקפים רק בתחום הקטרים שבטבלה) | MPa·mmm, – |
| τallow | מאמץ גזירה מותר בתיל | MPa |
| k | 0.45 לתיל פסנתר ולתיל משוך בקור, 0.50 לפלדת פחמן וסגסוגת מוקשית ומורפית, 0.35 לנירוסטה אוסטניטית | – |
- תיל פסנתר (ASTM A228), d = 0.10–6.5 mmA = 2211, m = 0.145
- תיל משוך בקור (ASTM A227), d = 0.7–12 mmA = 1783, m = 0.190
- Cr-Si מחוסם בשמן (ASTM A401), d = 1.6–10 mmA = 1974, m = 0.108
- נירוסטה 302 (ASTM A313), d = 0.3–2.5 mmA = 1867, m = 0.146
- G לפלדת קפיצים / נירוסטה≈ 80 / 69 GPa
- פח קפיץ מוקשה ומורפה≈ 42–50 HRC
דוגמה: תיל פסנתר Ø2 mm: Rm = 2211 / 20.145 ≈ 2000 MPa, ולכן המאמץ המותר בקפיץ הוא כ־τ ≈ 0.45 · 2000 = 900 MPa.
נוסחאות בסיסיות להערכה ראשונית. לתכנון סופי יש לבדוק מול התקן ונתוני היצרן.
סוגים נפוצים
- תיל משוך בקור (EN 10270-1)
- תיל פסנתר
- פלדת סגסוגת מוקשית (51CrV4, 54SiCr6)
- נירוסטה לקפיצים (1.4310)
