Деформация — одна из ключевых проблем, которая может существенно повлиять на работу механизмов и качество изделий, где используются пружинные элементы. Понимание причин и последствий возникновения деформирующих сил помогает выбрать правильные меры и не только продлить срок службы изделий, но и повысить надёжность и безопасность всей системы, в которой они используются. Рассказываем, что такое деформированная пружина, почему она деформируется и к чему приводит.
Основные причины деформации пружин
Существует несколько видов деформации пружин, которые приводят к негативным последствиям:
- Пластическая.
- Усталостная.
- Кручение и изгиб.
- Ползучесть материала.
- Коррозионное разрушение.
Основное свойство пружины — способность к упругой деформации. Это нормальное рабочее состояние, когда она сжимается или растягивается под нагрузкой, но после прекращения воздействия сил возвращается в исходное положение. Такое изменение не несёт негативных последствий.
Понимание основных причин деформации пружины позволяет своевременно принимать меры по их профилактике. При чрезмерных нагрузках или длительной эксплуатации элемент может деформироваться, то есть он не возвращается в исходное положение или смещается относительно оси. Это негативно сказывается на его работоспособности и сроке службы.
Основные причины, по которым пружины подвергаются деформации, – это:
- перегрузки;
- циклические нагрузки;
- неправильный выбор пружины;
- плохое качество материала;
- нарушение условий эксплуатации;
- ошибки монтажа;
- длительное статическое нагружение.
Превышение допустимой нагрузки
Перегрузка приводит к пластическим деформациям или преждевременному износу металла. Подобное состояние возникает, когда нагрузки превышают предел упругости материала и пружина не восстанавливает первоначальную форму после прекращения воздействия. Причиной является перегрузка, слишком сильное растяжение или сжатие, неправильный выбор типоразмера под условия эксплуатации. Вследствие пластической деформации происходит изменение геометрии пружины, потеря упругих свойств, снижение эффективности её работы.
Усталость материала
Усталостная деформация (усталость материала) возникает при многократном циклическом нагружении, даже если уровень нагрузки не превышает пределов упругости. Причиной являются повторяющиеся циклы сжатия и растяжения, что приводит к микротрещинам и постепенному ухудшению свойств металла. В результате снижается упругость, образуются трещины, возможен разрыв изделия.
Термическое воздействие
В процессе эксплуатации в пружинных элементах, которые подвергаются воздействию высоких температур под постоянной нагрузкой, возникает медленная и постепенная деформация. Это следствие влияния статических сил, действующих на элемент в течение длительного времени. В результате происходит постепенное удлинение или укорочение пружины, что приводит к снижению её упругих характеристик.
Коррозия и химическое повреждение
Данный вид деформации не является типичным для пружинных элементов, тем не менее его нельзя игнорировать. Активные коррозионные процессы влияют на структуру металла, приводя к ослаблению и последующему деформированию пружины. Такое происходит с изделиями, которые эксплуатируются в условиях агрессивных сред, высокой влажности, в присутствии химических веществ без должной защиты. В итоге уменьшается прочность металла, образуются трещины, ухудшаются упругие свойства.
Неправильная установка и эксплуатация
Некоторые пружины работают в условиях чрезмерного кручения или изгиба, что может привести к перекосам и локальным деформациям. Так происходит вследствие неправильного монтажа, избыточных нагрузок, использования элемента не по назначению. Последствиями этого являются локальные повреждения, снижение прочности, нарушение работы механизма.
Дефекты материала или изготовления
Некачественная сталь или дефекты производства ухудшают характеристики пружинного элемента. В процессе производства важно чётко соблюдать технологию изготовления, не допуская превышения температуры закалки, времени выдержки заготовок и учитывая другие нюансы. Единственным способом избежать подобных ситуаций является выбор надёжного производителя, который обеспечивает строгий контроль качества продукции и ориентируется на государственные стандарты. Наличие сертификата является закономерным требованием при поиске поставщика пружинных элементов.
Последствия эксплуатации деформированной пружины
Деформированные пружины не могут выполнять свои функции корректно, что ведёт к ряду негативных последствий, в числе которых:
- снижение эффективности работы механизмов. Пружина теряет упругость и не обеспечивает необходимое усилие;
- увеличение износа других узлов. Нарушение работы пружины приводит к дополнительным нагрузкам на смежные детали;
- повышенный уровень шума и вибраций. Деформация вызывает нестабильную работу и шумовые эффекты (скрип, стуки);
- риск поломки и аварийных ситуаций. Разрыв пружины может привести к выходу из строя всего механизма;
- увеличение затрат на ремонт и обслуживание.
Как предотвратить деформацию?
Для обеспечения длительного срока службы пружин необходимо соблюдать ряд правил и рекомендаций. В первую очередь нужно грамотно подбирать пружинный элемент с учётом нагрузки, условий эксплуатации (рабочий диапазон температур, присутствие агрессивных химических веществ). Чтобы изделие и, соответственно, весь механизм (или конструкция) прослужили долго и без деформаций, необходимо использовать пружины с хорошим запасом прочности.
Во-вторых, требуется строгий контроль качества сырья и технологии производства. Подтверждением того, что продукция соответствует общепринятым нормам и стандартам, является сертификат. Сертифицированные пружины в полной мере обладают заявленными производителем свойствами, а значит, в процессе эксплуатации конечного изделия неприятных сюрпризов не будет.
Чтобы обеспечить длительную безремонтную эксплуатацию пружинного механизма, необходимо избегать перегрузок, воздействия ударов и вибрации. Защиту от коррозии гарантируют антикоррозионные смазки и покрытия, а контроль температуры и влажности в рабочей среде позволяет исключить саму причину ржавления и разрушения металла.