기술정보

SPRING 이란 ?????

1.스프링이란 ?

    스프링이란 힘(외력)을 가하면 형태가 변하되, 그 힘을 제거하면 원형으로 되돌아가게 하는 목적으로 만들어진 탄력성이 있는
    기계요소이다.
    물체가 가지고 있는 탄성을 최대한으로 이용할 수 있도록 적당한 형상으로 만들어 그 것으로 얻어지는 에너지의 흡수 또는 축
    적의 능력을 최대한으로 발휘할 수 있도록 고안된 것이 스프링이다.

2.스프링의 종류와 용도

열간 코일링 스프링(Hot Wound coil spring)

통상 선지름이 10~90mm 소재를 열간에서 코일링되는 스프링.
형상적으로는 원통형으로 코일링하는 것이 가장 많고 통형, 원추형, 장고형등이 있으며 용도로는 자동차, 철도차량
산업기계, 콘트롤밸브, 방진장치등에 사용된다.

냉간 코일링 스프링(Cold Wound coil spring):

통상 선지름이 0.1~10mm 소재를 열간에서 코일링되는 스프링.
형상적으로는 원통형으로 코일링하는 것이 가장 많고 통형, 원추형, 장고형, 인장형, 토-숀형 스프링이 있으며 용도로
는 자동차엔진밸브, 철도차량 및 차량용 산업기계, 콘트롤밸브, 방진장치등에 사용된다.

스프링의 재료	종 류	내 용
열간 성형용 스프링강	스프링강	열간 성형용 스프링강
	고합금 스프링강	마르텐사이트계 스텐레스강과 석출경화형 스텐레스강이 쓰여지고 있다
	내열스프링강	스프링의 내열성, 강도, 인성이 특히 높은 오일템퍼선
냉강 성형용 스프링강	피아노선 (PW1,PW2,PW3,SWPA,SWPB)	화학성분이 균일하고, 편석이 없으며, 불순물, 비금속 개재물, 함유가스를 적게하게 위하여 순도가 높은 원료를 전기로에 용해한 선재(2종은 1종에 비해 인장강도가 높으며 그응력에 견딜 수 있는 곳에 사용되며 특히 3종은 자동차의 내연기관에 사용)
	경강선 (Hsw1,2,3(K.S),SWC(JIS)	피아노선에 비하여 약간의 불순물을 함유하며 비금속 개재물과 함유가스외에 탈탄과 흠도 많으며 피아노선에 비해 품질이 균일(일정)하지가 않다. (응력, 회전수, 진폭 등이 낮아도 가능한 것에 주로 사용)
	오일템퍼선 (swo, swosc)	최종공정에서 담금질, 뜨임처리를 하여 정하여진 기계적 성질을 부여한 것이므로 높은 인장강도 및 인성을 얻을 수 가 있다.
	스텐레스 강선	스프링용으로 사용하는 목적은 내식성, 내열성, 비자성에 있으며, 주로 우리가 사용하는 조직은 오스테나이트계 스텐레스 강선
강 대		고탄소강, 저합금강 및 스테인레스강
스프링용 비철금속	인청동	CU - Sn 계
	양 백	니켈실버 C-U-Ni-Zn의 삼원합금
	베리늄 동합금
	동티타늄 합금

3.스프링의 재료
스프링은 재료의 탄성을 최대한 이용하며, 재료가 고탄성 재료일수록 제품의 우수성을 가진다. 즉, 재료에 어떤 힘을 가하여
형상을 변화(변형)시킨 뒤 그힘을 제거하였을때 본래의 형상으로 되돌아오는 최대의 힘에 해당되는 응력

4.스프링의 설계에 사용하는 기본식

1) P = (k) x δ
.δ = H - H1, H - H2

2) L = πDN

3) (k) = {G x (d)⁴} / 8ND³

4) 응력(Z) = [(k) x 8D x F] / πd³
. (K) = [(4C-1)/(4C-4)+(0.615/C)]
. (C) = D / d

5) 밀착고(m)
. m = (N + 1) x d ......(무연마 일 때)
. m = (N-0.5) x d ......연마 ¾ 일때

6) 초장력(Pi)
          . Pi = [πd³] / [3/D] x τi   또는
          . Pi = = P1-(P2-P1) = 2P1 - P2
          . 정수(k) = P2 - P1 / (δ2 - δ1)

          . C = D / d
          . τi = G / (100 x C)

7) 인장스프링 하중(P)
P = (k x δ) + Pi

8) 자유높이 공차를 설정하는 방법
(자유높이 공차 = 하중공차 / 스프링정수)

스프링설계 기호
기호	내 용	단위	비고
N	재료의 유효감김수
D	재료의 유효경	mm
d	재료의 지름	mm
k	스프링정수	kg/mm
c	스프링지수
δ	스프링의 처짐	mm
G	가로탄성계수	kg/㎟
L	스프링전개장	mm
H	스프링자유높이	mm
K	응력수정계수
P	스프링에 걸리는 하중	kg
Pi	스프링의 초장력	kg
m	스프링 밀착높이	mm
τi	비틀림 응력	kg/㎟

5.스프링의 설계에 사용하는 기본식
    1. 유효권수(Na)은 3이상, 스프링지수(C=D/d)는 4~10사이로 선택
    2. 종횡비(자유높이와 코일평균지름의 비) 0.8~4사이로 선택
    3. 하중은 변위(δ)의 20~80% 사이에서 지정하며, 이 때 변위(δ)는 4mm 이상
    4. 스프링정수(k)는 시험하중 지점의 30~70% 사이에 2개의 하중점
    5. 피치(P)의 제한은 0.5 D이하, 요구하는 상대부품의 작동범위 등.