CONTENT

สปริง คือ ขดสปริง หมายถึง Coil Spring เป็นขดลวดที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดต่างๆ ขดเป็นวง รูปทรงกระบอก

สปริงมีกี่ประเภท

การควบคุมระยะเวลาในการอบ (Time at Temperature) มีผลอย่างมากต่อคุณภาพสปริง โดยสรุปเป็น 3 กรณีหลัก:

การอบความร้อนเป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อปรับปรุงสมบัติทางกลของสปริง โดยเฉพาะสปริงที่ทำจากเหล็กกล้าและสแตนเลส ประกอบด้วย 3 ระยะหลัก:

ลวดทั้งสองประเภทนิยมใช้ทำสปริงในอุตสาหกรรม แต่มีส่วนผสมทางเคมีและคุณสมบัติต่างกัน ดังนี้:

สปริงต้องเป็นวัสดุที่มี ความยืดหยุ่นสูง และ ทนต่อการเสียรูป โดยวัสดุที่นิยมใช้มีดังนี้

ค่าคงที่ของสปริง มักใช้สัญลักษณ์ k คือค่าที่บอกความแข็งหรือความยืดหยุ่นของสปริง โดยวัดว่า ต้องใช้แรงมากแค่ไหนเพื่อยืดหรือกดสปริงให้ขยับไปจากตำแหน่งเดิม

สปริงเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเก็บและปล่อยพลังงานกล ได้โดยอาศัยคุณสมบัติความยืดหยุ่นของวัสดุ

สปริงแผ่น (Leaf Spring) **: ใช้ในระบบรองรับน้ำหนัก เช่น ในรถบรรทุกหรือรถยนต์.

สปริงแบบ2ขา (Torsion Spring) **: ใช้ในการหมุนหรือบิด เช่น ในเครื่องมือที่ต้องการแรงบิด.

สปริงแรงกด (Compression Spring) **: ใช้ในการกดหรือบีบ เช่น ในระบบกันสะเทือนของรถยนต์หรืออุปกรณ์ที่ต้องการแรงกด.

สปริงแรงดึง (Tension Spring) **: ใช้ในการดึงหรือยืดออก เช่น ในเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ต้องการแรงดึงกลับ.

วิธีการวัดค่าสปริงดึง

สปริงจะวัดค่าด้วยค่า K หรือเรียกว่า spring rate

สปริง มีลักษณะเป็นลวดมีเส้นผ่าศูนย์กลางหลายขนาด นำมาขดเป็นวง รูปทรงกระบอก มีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้

ความแตกต่างระหว่าง Tempering (การอบ отпу) และ Annealing (การอบอ่อน)ทั้งสองกระบวนการเป็น การอบความร้อน (Heat Treatment) แต่มีวัตถุประสงค์และผลลัพธ์ต่างกันโดยสิ้นเชิง:

การอบอ่อน (Annealing) มีความสำคัญสำหรับสปริงเพื่อ คลายความเค้น เพิ่มความเหนียว และปรับปรุงโครงสร้างผลึก โดยอุณหภูมิและอัตราการเย็นตัวจะกำหนดคุณสมบัติสุดท้าย

การออกแบบสปริงที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่ความเสียหายก่อนวัยอันควร โดยปัจจัยหลักมาจาก ความเค้นกระจุกตัว (Stress Concentration), การกระจายแรงไม่สมดุล, หรือการคำนวณสมบัติวัสดุผิดพลาด ดังนี้:

สปริงสามารถแตกหักได้จากหลายปัจจัย ทั้งในกระบวนการผลิตและระหว่างใช้งาน ดังนี้:

Hydrogen Embrittlement (HE) เป็นปรากฏการณ์ที่ ไฮโดรเจนแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างโลหะ ทำให้วัสดุเกิดความเปราะอย่างฉับพลัน แม้จะรับแรงน้อยกว่าความแข็งแรงปกติก็สามารถแตกหักได้ มักพบในกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับ กรด, ไฟฟ้า, หรือความชื้นสูง

การชุบหรือเคลือบสปริงด้วยสังกะสี (Zinc) เป็นหนึ่งในวิธีการป้องกันสนิมที่นิยมที่สุด เนื่องจาก ต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพดี โดยเฉพาะสปริงที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมชื้นหรือกลางแจ้ง

การปรับสภาพผิวสปริงช่วยเพิ่ม ความทนทาน, ป้องกันการกัดกร่อน, และยืดอายุการใช้งาน โดยมีวิธีหลักๆ ดังนี้:

การชุบสปริงเป็นกระบวนการที่สำคัญเพื่อเพิ่ม ความแข็งแรง และ ความทนทาน โดยทั่วไปนิยมใช้วิธีการชุบด้วย ความร้อน (Heat Treatment) ร่วมกับ การชุบแข็ง (Quenching) และ การอบотпу (Tempering)

Pre-Setting (หรือ Pre-Set) เป็นกระบวนการทางวิศวกรรมที่ใช้กับสปริงกด (Compression Springs) เพื่อ ปรับปรุงสมบัติทางกลและยืดอายุการใช้งาน โดยการอัดสปริงจนเกินจุดใช้งานจริงก่อนนำไปใช้

เลือกลวดเหลี่ยมเมื่อ: ต้องการความแข็งแรงสูง รับแรงบิดได้ดี และทำงานในพื้นที่จำกัด เลือกลวดกลมเมื่อ: ต้องการความยืดหยุ่น ต้นทุนต่ำ และใช้งานทั่วไป

Shot Peening เป็นกระบวนการทางวิศวกรรมพื้นผิวที่ใช้ การยิงเม็ดโลหะเล็กๆ (Shot) ด้วยความเร็วสูง ไปยังผิวสปริง เพื่อสร้าง ความเค้นอัด (Compressive Residual Stress) ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการล้า (Fatigue Life) และป้องกันการแตกร้าว

ความเค้นกระจุกตัว ปรากฏการณ์ที่ ความเค้น Stress เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว บริเวณที่มี การเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างฉับพลัน ของชิ้นงาน เช่น รอยหยัก, รู, หรือมุมคม ทำให้วัสดุเสี่ยงต่อการเสียหายแม้รับแรงเฉลี่ยไม่สูง