สาเหตุหลักที่ทำให้สปริงแตก (Spring Cracking)

สาเหตุหลักที่ทำให้สปริงแตก (Spring Cracking)

สปริงสามารถแตกหักได้จากหลายปัจจัย ทั้งในกระบวนการผลิตและระหว่างใช้งาน ดังนี้:


1. ปัญหาในกระบวนการผลิต (Manufacturing Defects)

(1) ข้อผิดพลาดในการอบชุบความร้อน (Heat Treatment Issues)

อุณหภูมิไม่เหมาะสม:
อบชุบแข็ง (Hardening) สูงเกินไป → เกรนโต → เปราะ
อบотпу (Tempering) ไม่เพียงพอ → ความเค้นตกค้างสูง
การเย็นตัวไม่สม่ำเสมอ → เกิด Microcracks
Decarburization (ผิวสปริงสูญเสียคาร์บอน) → ผิวอ่อนแอ
(2) ปัญหาจากการขึ้นรูป (Forming Problems)

Cold Forming ด้วยแรงดันเกิน → เกิดรอยร้าวเล็กๆ (Microfractures)
Hot Forming ที่อุณหภูมิไม่คงที่ → โครงสร้างผลึกไม่สม่ำเสมอ
รอยขีดข่วน (Surface Scratches) จากเครื่องมือ → เป็นจุดเริ่มต้นของร้าว

2. ปัญหาจากวัสดุ (Material Defects)

(1) เนื้อโลหะไม่สมบูรณ์

สิ่งเจือปน (Inclusions) เช่น ออกไซด์, ซัลไฟด์ → ลดความเหนียว
โพรงอากาศ (Porosity) จากกระบวนการหล่อ
(2) การเลือกเกรดวัสดุผิด

ใช้สแตนเลสเกรด SUS304 แทน SUS316 ในสภาพแวดล้อมเค็ม → เกิด Stress Corrosion Cracking

3. ปัญหาในการออกแบบ (Design Flaws)

รัศมีการโค้งน้อยเกินไป → ความเค้นกระจุกตัว (Stress Concentration)
ไม่คำนึงถึง Fatigue Life ในสปริงรับแรงซ้ำๆ

4. ปัญหาในการใช้งาน (Service Conditions)

(1) แรงเกินกำหนด (Overloading)

สปริงถูกอัด/ยืดเกินจุด Yield Strength → เปลี่ยนรูปถาวร → แตก
(2) การล้า (Fatigue Failure)

รับแรง cyclic ต่ำกว่า Yield Strength แต่สะสมจนร้าว (พบใน 80% ของการเสียหาย)
ปัจจัยเร่ง:
สภาพแวดล้อมชื้น/เค็ม
อุณหภูมิสูง
(3) การกัดกร่อน (Corrosion)

Stress Corrosion Cracking (SCC): เกิดในสปริงสแตนเลสในสภาพแวดล้อมมีคลอไรด์
Pitting Corrosion → สร้างจุดเริ่มต้นร้าว

5. สภาพแวดล้อมภายนอก (Environmental Factors)

อุณหภูมิสูงเกินไป → สูญเสียความแข็ง (Tempering Effect)
อุณหภูมิต่ำเกินไป → วัสดุเปราะ (Cold Brittleness)

วิธีป้องกันการแตกของสปริง

การผลิต

✔ ควบคุมอุณหภูมิและเวลาในการอบชุบ
✔ ตรวจสอบ Surface Finish ก่อนอบชุบ
✔ ใช้ Shot Peening เพิ่มความทน Fatigue

การออกแบบ

✔ หลีกเลี่ยง Stress Concentration ด้วยรัศมีโค้งที่เหมาะสม
✔ คำนวณ Fatigue Life ให้เพียงพอ

การใช้งาน

✔ หลีกเลี่ยงการใช้งานเกิน Spec
✔ ตรวจสอบสภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ/สารเคมี)


การวิเคราะห์รอยแตก (Fracture Analysis)

ลักษณะรอยแตกบอกสาเหตุ:
ร้าวแบบ Fatigue: มี Beach Marks
ร้าวจาก Overload: เนื้อหยาบ, เปลี่ยนรูปพลาสติก
Stress Corrosion: แบบแตกแขนง (Branching)

สรุป

สปริงแตกเกิดได้จาก "3P":

Process (กระบวนการผลิต)
Material (คุณภาพวัสดุ)
Application (การใช้งาน)