Pod katerimi pogoji bo pojav lezenja torzijskih vzmeti iz nerjavečega jekla pomembnejši

Lezenje je počasna, trajna plastična deformacija trdnega materiala pod stalno obremenitvijo skozi čas. Za torzijske vzmeti iz nerjavečega jekla , se lezenje kaže kot postopno zmanjševanje obnovitvenega navora (tehnično znano kot sprostitev napetosti pri stalni deformaciji) ali stalno povečevanje kota deformacije pri konstantni obremenitvi. Ta pojav neposredno vpliva na dolgoročno natančnost in zanesljivost vzmeti. S strokovnega vidika na pomemben pojav lezenja pri torzijskih vzmeteh iz nerjavnega jekla vplivajo predvsem sinergijski učinki naslednjih treh integriranih dejavnikov.

1. Učinek kritične temperature

Temperatura je glavni dejavnik, ki določa, ali bo prišlo do znatnega lezenja. Medtem ko se lezenje teoretično pojavi pri kateri koli temperaturi, njegova hitrost bistveno vpliva na inženirske aplikacije šele, ko preseže določeno mejno vrednost.

Korelacija tališča: Tradicionalna teorija kovinskega materiala kaže, da lezenje običajno postane pomembno okoli 0,4 Tm​ nad absolutno temperaturo taljenja materiala. Nerjavna jekla (kot je serija 300) imajo višje tališče, a ker je vzmetna žica pod velikim pritiskom, je dejanska temperatura, pri kateri pride do lezenja, veliko nižja.

Delovna temperatura nerjavnega jekla: Na splošno je priporočena najvišja delovna temperatura za momentno vzmet za standardna avstenitna nerjavna jekla (kot je SUS 304 ali 302) približno 250 °C do 300 °C.

Ko je delovna temperatura pod 100 °C, je stopnja lezenja izjemno nizka in jo je mogoče zanemariti.

Ko delovna temperatura preseže 150 °C, zlasti v območju od 200 °C do 300 °C, se gibanje dislokacij in difuzija prostih mest v nerjavnem jeklu aktivira s toplotno energijo, pospeši plastično deformacijo in povzroči, da postane opazno lezenje.

2. Katalitični učinek visokih ravni stresa

Pri enakih temperaturnih pogojih so uporabljene ravni napetosti primarna gonilna sila, ki pospešuje lezenje. Za torzijske vzmeti se ta napetost posebej nanaša na upogibno napetost.

Napetost in meja tečenja: Lezenje je edinstveno v tem, da se pojavi pri stopnjah napetosti, ki so daleč pod mejo tečenja materiala. Bolj ko se napetost približuje meji elastičnosti, višja je hitrost lezenja.

Zasnova vzmeti: če največja delovna napetost preseže kritični odstotek sorazmerne meje materiala iz nerjavnega jekla (npr. 60 % ali 70 %), se lahko pri načrtovanju torzijske vzmeti v daljšem obdobju kopiči lezenje, kar povzroči znatno dimenzijsko nestabilnost, tudi pri sobni temperaturi. Visoka obremenitev zagotavlja aktivacijsko energijo, potrebno za premagovanje mrežnega upora, kar pospešuje pojav dislokacijskega lezenja.

Sprostitev napetosti: Pri aplikacijah s stalnim odklonom visoka obremenitev neposredno vodi do pospešene sprostitve napetosti. Ta sprostitev se na koncu pokaže kot izguba navora, kar je glavni razlog, da vzmet ne more ohraniti predvidene funkcije.

3. Trajno trajanje obremenitve

Lezenje je tipična časovno odvisna deformacija. Dlje ko je vzmet obremenjena, večja je kumulativna lezenje.

Tri stopnje lezenja: Postopek lezenja je običajno razdeljen na tri stopnje:

Primarno lezenje: Hitrost deformacije se postopoma zmanjšuje. To je stopnja, v kateri prevladuje deformacijsko utrjevanje, ko je vzmet prvič obremenjena.

Sekundarno lezenje: Hitrost deformacije ostane v bistvu konstantna. To je stopnja ravnovesja med utrjevanjem in mehčanjem (tj. obnovitvijo) in predstavlja večino življenjske dobe vzmeti.

Terciarno lezenje: Hitrost deformacije se močno poveča do zloma. Pri praktični uporabi momentnih vzmeti ta stopnja na splošno ni dovoljena.

Dolgotrajna statična obremenitev: Za aplikacije statične obremenitve, ki zahtevajo vzdrževanje fiksnega kota za daljša obdobja, kot so vzmeti ventilov ali določeni vpenjalni mehanizmi, je čas ključnega pomena. Celo pri relativno nizkih obremenitvah in temperaturi lahko kumulativne obremenitve v letih ali celo desetletjih povzročijo, da trajna nastavitev vzmeti preseže tolerance.

4. Vpliv mikrostrukture materiala

Mikrostruktura in proizvodni proces žice iz nerjavečega jekla odločilno vplivata na odpornost proti lezenju.

Utrjevanje v hladnem: vzmetna žica iz nerjavnega jekla je običajno izpostavljena visokemu odstotku hladnega vlečenja, da se doseže visoka trdnost. Visoka gostota dislokacij, uvedenih pri hladni obdelavi, izboljša odpornost proti lezenju pri sobni temperaturi. Ko pa se temperatura dvigne, se lahko te dislokacije začnejo obnavljati, kar zmanjša učinkovitost sproščanja stresa.

Utrjevanje z izločanjem: nekatere vrste nerjavnega jekla visoke trdnosti (kot je nerjaveče jeklo 17-7 PH) uporabljajo mehanizem za izločanje. Pravilna toplotna obdelava in staranje lahko tvorita drobne oborine, ki učinkovito pripnejo dislokacije in znatno izboljšajo odpornost proti lezenju pri povišani temperaturi.