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ばねのへたり

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ばねのへたりとは

 ばねを使用していると、必ず「へたり」というものが発生します。
「へたり」とは、ばねは弾性限以下では元の形状に戻るのだが、弾性限以下の応力でもある一定の荷重を長時間負荷し続けると永久変形が生じる現象で、簡単に述べるとばねに必要以上の荷重をかけてしまうと元の状態に戻らないことを「へたり」というのです。


ちなみに、人間の場合にも「へたり」というものが起こり、人間がマラソンで数十㎞走った際、徐々にエネルギーを消費しへばってしまうことが「へたり」にあたります。

へたりを低減させるには

機械要素としてのばねを使用する際、へたりと疲労は極力、あってはいけないものです。
使用しているうちに「疲労」も起こり、「破壊」に繋がる原因になってしまいます。

へたりを削減させる方法としては以下の方法があります。

1.ばね自体の改善
 ばねは材質・線径・内径・外径・長さ・巻数・ピッチ等・荷重・耐久性・めっきなどを決めて製作します。もし、「へたり」を少なくしたい場合は、例として線径を太くする、巻き数又はピッチを調整する方法があります。


2.ばねの材料を強いものにする
 ばねの強さは材質によっても大きく変化します。ばねの強度は一般的に「引張り強さ」という部分で見ます。同じ線径で材質の違うばねの「引張り強さ」を比較した時、以下の表の用になります。




上記表に記載されている材質の「引張り強さ」を比べてみると、SWP-A(ピアノ線A種)が最も強く
続いてSW-C(硬鋼線)、その次にSUS-304(ばね用ステンレス線)となっています。
SUS-304などばね用ステンレス線は、耐食性、耐熱性、非磁性に優れたものになっていますが、ほかの材質と比べたとき、「引張強さ」は平均的にも低く、強度を重視するのであれば、硬鋼線でめっきや塗装で耐食性などの対策を行い、使用した方がいい場合もあります。
 どうしても材料の特性を重視したい場合は、1でも述べたように、線径で対策する方法を選択た方がいいかもしれません。


3.残留応力を除去する
 残留応力とは外力又は熱勾配がない状態で、金属内部に残っている応力です。
これには有害な残留応力もあり、処理工程を行わず、そのまま使用すると、「へたり」、「疲労」などが早期に発生し、「破壊」の原因になってしまいます。

この有害な残留応力を「低温焼きなまし(テンパー)」で除去します。

>詳しくはこちら ~バネの熱処理~


4.セッチングを行う
ばねに過荷重をかけて、あらかじめへたらすことにより、使用時のへたりを緩和します。

>詳しくはこちら ~ばねのセッチング~






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関連項目

 

>ばね設計 「ばね設計手順 7つのポイント」

 

>ばね設計 「ばね材料選択 5つのポイント」

 

>ばね設計「押しばね設計 5つのポイント」

 

>ばね設計「引きばね設計 5つのポイント」

 

>ばね設計「ねじりばね設計 7つのポイント」

 

>ばねのJIS規格

 

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組立(アセンブリ).jpg  

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>ばねの二次加工

 
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