CONTENT
สปริง คือ ขดสปริง หมายถึง Coil Spring เป็นขดลวดที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดต่างๆ ขดเป็นวง รูปทรงกระบอก
สปริง มีลักษณะเป็นลวดมีเส้นผ่าศูนย์กลางหลายขนาด นำมาขดเป็นวง รูปทรงกระบอก มีคุณสมบัติยืดหยุ่นได้
สปริงแรงดึง (Tension Spring) **: ใช้ในการดึงหรือยืดออก เช่น ในเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ต้องการแรงดึงกลับ.
สปริงแรงกด (Compression Spring) **: ใช้ในการกดหรือบีบ เช่น ในระบบกันสะเทือนของรถยนต์หรืออุปกรณ์ที่ต้องการแรงกด.
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
สปริงแบบ2ขา (Torsion Spring) **: ใช้ในการหมุนหรือบิด เช่น ในเครื่องมือที่ต้องการแรงบิด.
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:
1.M1911 Recoil Spring: วิวัฒนาการและกลไกแห่งตำนาน 2.สปริงในกลไกนาฬิกา: หัวใจแห่งการบอกเวลา 3.ประวัติศาสตร์ของสปริงในนาฬิกา: จากยุคแรกเริ่มสู่เทคโนโลยีสมัยใหม่ 4.Constant Force Spring ในตลับเมตร: วิศวกรรมเล็กๆ ที่เปลี่ยนโลกการวัด 5.เหตุผลที่ต้อง "กลับด้าน" Constant Force Spring ในตลับเมตร
สปริงถูกนำไปใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน เนื่องจากคุณสมบัติในการกักเก็บพลังงานและคืนรูปได้ดี นี่คือตัวอย่างการใช้งานสปริงในแอปพลิเคชันต่างๆ แยกตามหมวดหมู่:
ลวดสปริงที่ใช้ในทางการแพทย์ต้องมี ความปลอดภัยต่อร่างกายมนุษย์ ความแม่นยำสูง และทนต่อสภาพแวดล้อมในร่างกาย เช่น ทนต่อของเหลวในร่างกาย (เลือด, น้ำเหลือง) และไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื้อเยื่อ
ลวดสปริงที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศต้องมี ความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และทนต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้ว เช่น อุณหภูมิสูง, การสั่นสะเทือนรุนแรง, และแรงกดดันมหาศาล
สปริงกันสะเทือน (ช็อคอัพ) ที่ดีสำหรับรถยนต์ต้องมีความสมดุลระหว่าง ความทนทาน ประสิทธิภาพ และความนุ่มสบาย พร้อมรับแรงกระแทกได้ดี ต่อไปนี้คือปัจจัยสำคัญที่กำหนดสปริงกันสะเทือนคุณภาพสูง:
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