فنرها ابزار کارآمد و موثری هستند که به طور مداوم در مکانیسم‌های مختلف برای مدت زمان طولانی استفاده می‌شوند. این وسیله نیز همانند دیگر اجزا نقطه ضعفی دارند که معمولا با نام خستگی فنر شناخته می شود. اگرچه استفاده از مواد با کیفیت در روند تولید فنر می‌تواند عمر آن را افزایش دهد اما هیچ فنری را نمی توان به طور مادام‌العمر استفاده کرد. خستگی در فنر یکی از پدیده ای غیر قابل اجتناب است و موجب کاهش عمر فنر می‌شود.
خستگی در فنر چیست؟
پدیده خستگی در فنر، یکی از مهم‌ترین فاکتورهای انتخاب نوع فنر است. معمولا خستگی در فنر به دلایل متعددی رخ می‌دهد. برخی از فنرها ممکن است در حین عملکرد، تحت فشار بارهای دینامیکی، تنش و بسیاری از عوامل خارجی، دچار خستگی شوند. برای مثال در فنرهای فشاری، خستگی در فنر هنگامی رخ می دهد که فنر به طور مداوم و برای مدت زمان طولانی (بدون استراحت) با نیروی فشار جمع شده و دوباره به حالت عادی باز می‌گردد. به این ترتیب پدیده خستگی در فنر در صنایع بسیار با اهمیت است زیرا معمولا فنرهای به طور مداوم و برای مدت زمان طولانی عملکردی تکراری را انجام می‌دهند.
برای مثال، هنگامی که یک ترک در ضعیف‌ترین نقطه فنر ایجاد شود، در پی تکرار عملکرد، ترک گسترش می‌یابد. این ترک تا حدی افزایش پیدا می‌کند که سطح باقی مانده (سالم) فنر، توانایی تحمل بار وارد شده را ندارد و به این ترتیب فنر به طور کامل از کار می‌افتد.
مراحل رشد ترک در خستگی را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد:
حد خستگی
حد خستگی به میزان تحمل فنر در برابر بیشترین مقدار تنش گفته می‌شود. درجه یا حد خستگی در فنر را می‌توان به روش‌های زیر افزایش داد:
۱. افزایش قطر خارجی سیم فنر
۲. کاهش قطر فنر
۳. افزایش تعداد حلقه‌های فنر
۴. استفاده از مواد با کیفیت
این تغییرات را صرفا می‌توان در روند طراحی و تولید فنر برای افزایش تحمل فنر در برابر نیروی خارجی انجام داد. علاوه بر این، شناسایی عوامل تاثیرگذار بر خستگی در فنر می‌تواند، به تعویق انداختن حد خستگی فنر کمک کند.
عوامل تاثیر گذار بر رفتار خستگی
۱. مواد به‌کار رفته در تولید فنر
استحکام و کیفیت مواد، بیشترین تاثیر را بر روی خستگی دارند. برای افزایش استقامت فنر در برابر خستگی، باید از مواد با کیفیتی که دارای استحکام بیشتری هستند در روند تولید فنر استفاده کرد. موادی که دارای انعطاف بیشتر هستند، در طولانی مدت عملکرد بهتری دارند و دیرتر به نقطه خستگی می‌رسند.
برای مثال در فنر پیچشی و فنر کششی، باید از موادی برای تولید فنر استفاده کرد که در برابر نیروی پیچشی و کششی، استحکام بیشتری دارد. در نتیجه، در پروسه انتخاب مواد برای تولید فنر، باید به کاربرد و نوع فنر نیز توجه کرد.
۲. خوردگی
خوردگی یکی از مشکلات اساسی است که تحت شرایط خاصی برای فنر رخ می‌دهد. خوردگی باعث می‌شود تا خستگی زودتر در فنر رخ دهد. فنرهای ساخته شده از فولادهای کربنی و کم آلیاژ به طور قابل توجهی در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند و می توانند خواص خستگی را کاهش دهند. فنرهای بکار گرفته شده در محیط‌های دارای رطوبت، بیشتر در معرض خوردگی قرار دارند و به این ترتیب باید از یک ماده مناسب و مقاوم در مقابل خوردگی ساخته شوند.
۳. درجه حرارت بالا
دما از دیگر عوامل تاثیرگذار بر خستگی فنر است. مقاومت فولاد کربن در برابر حرارت بسیار بالا است. در برخی موارد، فنرها در دستگاه‌هایی استفاده می‌شوند که در حین عملکرد، دمای بالایی را ایجاد می‌کنند. استفاده از فولاد مقاوم در برابر حرارت می‌تواند راه‌حل خوبی برای فنرهایی باشند که در دمای بالا عمل می‌کنند.
۴. خستگی حاصل از سایش
خستگی حاصل از سایش زمانی رخ می‌دهد که سطح دو جسم با همدیگر در تماس هستند و یک حرکت نسبی کوچک نسبت به یکدیگر داشته باشند. در چنین موقعیتی استحکام خستگی ماده به طرز قابل توجهی کاهش می‌یابد. سایش در نقاط مختلف فنر می‌تواند رخ دهد. معمولا سایش در انتهای حلقه‌های فنر فشاری، قلاب فنر کششی، بین حلقه‌های مجاور فنر پیچشی و انتهای ثابت فنر پیچشی اتفاق می‌افتد.
انتخاب فنر با کیفیت راهی برای کاهش درجه خستگی در فنر
اگر مقاومت و عمر زیاد فنر برای شما اهمیت دارند، حتما باید به کیفیت و طراحی دقیق فنر درهنگام خرید، دقت کنید. شرکت ابتکار فنر صنعت، با بکارگیری مهندسین متخصص، توانسته است با ارائه طراحی مناسب و استفاده از مواد با کیفیت، مقاومت انواع فنر را در برابر انواع نیروی خارجی افزایش دهد. این امر موجب شده است تا پدیده خستگی در فنر، کمتر در میان فنرهای تولید شده توسط این شرکت به چشم بخورند. شما می‌توانید قبل از ثبت سفارش خود، راهنمایی‌های لازم را از مشاوران ما دریافت کنید.