1/4 압축 스프링: 재료와 안전한 사용

시장에 흔히 나오는 1/4 압축 스프링 종류

A1/4 압축 스프링명목상 외경(OD)이 1/4인치(6.35mm)인 나선형 스프링을 의미합니다. 하지만 "1/4"는 종종 외측(OD)을 의미하지만, 때로는 내경(ID)이나 와이어 직경을 의미하기도 합니다. 항상 사양을 확인하세요. 이 작은 스프링들은 볼펜, 작은 스위치, 가전제품 버튼, 밸브 메커니즘, 장난감, 의료 기기 등에 사용됩니다. 다음 유형들은 와이어 직경, 끝 스타일, 하중 등급에 따라 구분됩니다.

표준 1/4 외경 및 음악 와이어(0.020–0.048인치 와이어). 가장 흔한 일입니다. 외경은 6.35 mm(0.250인치)로 고정되어 있습니다. 와이어 직경: 0.020" (경량), 0.030" (중량), 0.038" (중량), 0.048" (초중량). 스프링 레이트는 0.5 N/mm(0.020" 와이어, 10코일)에서 25 N/mm(0.048" 와이어, 4코일)까지 다양합니다. 자유 길이: 0.5에서 3인치. 폐쇄형 끝과 접지 쪽 끝이 표준입니다. 공간이 좁은 경우 범용 압축에 사용됩니다. 제조사(Lee Spring, Century Spring)의 "LC-xxx" 또는 "C-xxx" 같은 산업 코드 번호도 이 패턴을 따릅니다.

1/4 내경 압축 스프링 (막대나 가이드 핀 위를 미끄러지기 위용). 여기서는 내경이 6.35 mm이므로 외경이 더 큽니다(일반적으로 와이어 직경에 따라 8–10 mm). 이 장치는 스프링이 1/4인치 샤프트나 볼트를 감싸야 할 때 사용됩니다. 와이어 직경: 0.028–0.062". 자동차 링크 스프링, 화기 트리거 스프링, 기계용 디텐트 스프링에서 흔히 사용됩니다. 스프링은 휘어짐을 방지하기 위해 경화된 강철 핀(보통 직경 6.35mm) 위에 위치합니다.

아주 가는 철사(0.010–0.018인치)로 된 작은 1/4 외경. 매우 낮은 힘(0.1–0.5 N/mm)에 대해서. 자유 길이: 0.25에서 1인치. 촉각 스위치, 멤브레인 버튼 조립체, 섬세한 기기에 사용됩니다. 코일이 너무 가늘어서 스프링이 얇은 금속 튜브처럼 보입니다. 이 스프링들은 과압으로 쉽게 손상되며(한 번의 과부하로 영구적으로 무너질 수 있습니다). 보통 음악 와이어나 베릴륨 구리로 만들어집니다.

원뿔형(테이퍼형) 1/4 압축 스프링. 외측은 아래쪽 1/4인치에서 위쪽 3/16 또는 1/8인치로 점차 가늘어집니다. 압축 시 작은 코일들이 큰 코일 안에 중첩되어 스프링이 매우 짧은 고체 높이(보통 자유 길이의 30–40%) 정도로 압축됩니다. 배터리 접점, 망원경 메커니즘, 공간이 제한된 펜에 사용됩니다. 스프링 속도는 일정하지 않으며, 활성 코일 수가 줄어들면서 스프링이 압축될수록 증가합니다.

1/4 압축 스프링 재료 정보

뮤직 와이어 (ASTM A228)– 기본 선택지. 뮤직 와이어는 고탄소강(0.70–1.00% 탄소, 0.60–1.00% 망간, 미량 실리콘)을 다이아몬드 다이를 통과시켜 높은 인장 강도를 달성합니다. 1/4 외방 스프링과 0.030" 와이어의 인장 강도는 2,200–2,400 MPa(320–350 ksi)입니다. 와이어는 도면 과정에서 매끄럽고 광택 나는 표면(반짝이는 회색)을 가지고 있습니다. 뮤직 와이어는 저렴하고 강도가 높아 범용 1/4 압축 스프링에 가장 일반적인 재료입니다. 하지만 쉽게 녹슬기 쉽습니다. 습한 실내 환경(습한 실내 환경, 습도 60%, 25°C)에서 음악 와이어 스프링은 코팅하지 않으면 6–12개월 후에 표면 녹이 눈에 띕니다. 야외 시공(비, 아침 이슬)에서는 녹이 2주에서 4주 이내에 나타나며, 6개월에서 12개월 후에 부식 피로로 인해 스프링이 고장(부러짐)될 수 있습니다. 녹이 허용되지 않는 용도(의료, 식품, 야외)에서는 '아연 도금'이라도 음악 와이어는 사용하지 마세요. 음악 와이어 스프링에 적용된 아연 도금(전기아연도금, 두께 5–12 μm)은 녹이 생기는 것을 지연시키지만, 코일 접촉 지점(스프링이 스스로 접촉하는 부분)에서는 마모됩니다. 50,000회 압축 사이클 후 접촉 지점의 아연이 사라지고 녹이 생기기 시작합니다.

크롬-실리콘 강 (ASTM A401)– 고피로 생활을 위해서. 크롬-실리콘 강은 0.50–0.70% 탄소, 0.60–0.90% 크롬, 1.80–2.20% 실리콘을 함유하고 있습니다. 실리콘은 탈산소 작용을 하며 고용액을 통해 강철을 강화합니다. 1/4 외경 스프링(0.030–0.048" 와이어)의 인장 강도는 1,900–2,100 MPa로, 뮤직 와이어보다 약간 낮지만 같은 응력에서 피로 수명은 3–5배 더 깁니다. 크롬 실리콘 스프링은 더 높은 온도도 견딥니다(음악 와이어는 최대 220°C, 음악 와이어는 120°C). 오랜 시간 압축 상태에서 움직일 때 처짐(스트레스 이완)에 덜 취약합니다. 크롬-실리콘 스프링은 100°C에서 1년 동안 고체 높이의 80%까지 압축하면 자유 길이의 5–8%가 손실됩니다; 같은 조건에서 뮤직 와이어 스프링은 15–25% 손실됩니다. 크롬-실리콘은 자동차 밸브 스프링과 고사이클 산업 메커니즘에 사용되는 재료입니다. 표면은 보통 진한 회색(샷 피닝으로 피로 수명을 개선)입니다. 비용: 음악 와이어보다 약 50–100% 더 높습니다.

스테인리스 스틸 (ASTM A313, 타입 302, 304, 316)– 부식 저항성을 위한 것입니다. 스테인리스 스프링은 오스테나이트 스테인리스 스틸 와이어로 만들어집니다. 0.030" 와이어의 인장 강도는 1,600–1,800 MPa로, 뮤직 와이어보다 30–35% 낮습니다. 따라서 동일한 스프링 크기에서 스테인리스 스프링은 약 20–30% 낮은 스프링 속도와 영구 고정 전 최대 하중 용량이 낮아집니다. 많은 저힘 용도(버튼, 래치)에서는 이 방식이 허용됩니다. 스프링 속도를 더 두꺼운 와이어나 코일 수를 줄이면 증가할 수 있습니다. 302형이 스프링에 가장 흔한 종류입니다. 304식은 약간 더 부드럽지만 더 쉽게 형성됩니다. 316형은 2–3%의 몰리브덴을 함유하고 있어 염화물(바닷물, 염분 분무)에 대한 저항성을 향상시킵니다. 316 스테인리스 1/4 압축 스프링은 해양 환경에서 2년간 사용해도 녹이 전혀 없습니다; 302 스프링은 약간의 부식이 있을 수 있습니다. 모든 스테인리스 스프링은 제조 후 표면에서 자유 철을 제거하기 위해 질산 또는 구연산 욕조를 통해 수동 처리해야 합니다. 패시베이션이 없으면 '스테인리스' 스프링은 와이어 커터가 남긴 철 잔여물 끝부분에서 녹이 슬 수 있습니다. 비용: 음악 와이어 3–5배.

인광 청동 (ASTM B159)– 전기적 및 경미한 부식에 대해. 인광 청동(구리에 주석 5%, 인은 0.2%)은 강철만큼 강하지 않습니다. 0.030" 와이어의 인장 강도는 700–1,000 MPa입니다. 스프링 레이트는 같은 크기에서 음악 와이어의 약 40% 정도입니다. 스프링이 전기를 통해야 하는 경우(배터리 접점, 릴레이 스프링)나 환경이 적당히 부식되지만 스테인리스 스틸이 필요 없는 곳(일부 화학 공장, 담수)에서 사용됩니다. 인광 청동은 불꽃이 번지지 않습니다(폭발 환경에서는 안전함). 또한 다른 금속에 부딪힐 때 갈림(달라붙음)을 방지합니다. 색깔은 황금빛 노란색입니다. 인광 청동은 경화성 작용이 있습니다; 과도한 응력(탄성 한계 이상으로 압축된)된 스프링은 형태로 돌아가지 않지만 금이 가지도 않고 단지 구부러진 상태를 유지합니다. 비용: 음악 전선의 약 두 배 정도.