ばねの疑問・お悩み相談室 お客様から寄せられる“ばねの困った”を解決する
				Q&A掲示板です。誰でも気軽に閲覧&ご質問いただけます。

疑問・お悩み相談室

お世話になります。コイルばねの応力のことで、ご質問させてください

キーワード
コイルばね
JIS
許容応力
ショットピーニング
設計応力
圧縮コイルばね
許容ねじり応力
疲労強度
疲労 試験
最大負荷
車両用

【ご相談内容】 ばね初心者

お世話になります。
コイルばねの応力のことで、ご質問させてください。

「コイルばねのショットピーニング方法と疲労強度の研究」
https://www.jstage.jst.go.jp/article/hpi1972/38/4/38_4_216/_pdf/-char/ja

という論文の中で、SUP7で、線径;φ12.5,コイル平均径;φ110,有効巻数; 5.39,
総巻数; 6,89,自由高さ; 440mm,ば ね 定 数;33.3N/mmの圧縮コイルばねで疲労
試験を行ったとあり、その時の応力条件が735±441[MPa]とあります。
最大負荷として、1176[MPa]になるかと思います。

線径が12.5のSUP7なので、許容応力は 御社のページにも説明があるように

コイルばね:設計応力の取り方


730[MPa]程度で、さらに安全率を掛けると、もっと小さくなると思うのですが、
実際のバネでは1176[MPa]もの応力が発生していて、一発では破壊しないと
いうのが、うまく理解できません。

他の資料を見ても、車両用のコイルばねなどでは、設計応力が1100[MPa]
程度であるとの記述もあり、線径が10[mm]以上だと思うので、JIS B 2704の
許容ねじり応力よりも、随分大きいなぁ、という印象です。

ばねに関しては素人なので、何か見落としている、あるいは勘違いしている
のかも知れませんが…。

実際のコイルばねが、JISの許容ねじり応力よりも大きな応力で使用出来ている
ことの理屈を教えて頂けますと幸いです。
宜しくお願い致します。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ばね初心者さま

ご投稿ありがとうございます!
記載頂いている「コイルばねのショットピーニング方法と疲労強度の研究」論文にも
記載がございますが、許容応力を定める際には、材料の引張強さが重要になってきます。
(引張強さなどの機械特性が高ければ、疲労強度が向上します)

弊社HP記載の情報はJIS 規格を参考にした資料になっておりますが、同論文では高強度材の
微小クラックによる感受性を低減させるため、ショットピーニングによる疲労強度の向上を
研究されたものですので、材質はSUP7ですが、焼戻し温度を低く設定し、あえて引張強さを高くした
ものであります。
したがいまして、引張強度が向上した分、最大応力と応力振幅が高く設定されています。
ご指摘されている自動車の懸架ばねも、高強度材が使用されているので、応力設定も高くなっています。

また、許容応力を超えて圧縮した際に、一発で破壊しないとありますが、破壊に至らないとしても
塑性変形を起こしたり、目視で確認できないクラック(破壊)が生じている可能性はあります。
その後の繰り返し動作によって、微細クラックが広がり、折損に至るという流れです。

よろしくお願いします!!

【返答】 ばね初心者

ご丁寧な回答を頂きまして、ありがとうございました。
要約しますと、

熱処理によって、JISが規定している引張強さよりも、大きな引張強さ
の材料を使っているから

ということになると理解しました。
そうしますと、あと1つだけ知りたいことがありまして、熱処理によって、
どの程度の引張強さになるのか?ということについての公知の資料等は
あるのでしょうか?
そのようなものがあるのであれば、それを教えて頂けないでしょうか?
もしくは、それらはいわゆる企業秘密的なもので、特に標準等は無い、と
いうことなのでしょうか?

何度も恐縮ですが、宜しくお願い致します。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ばね初心者さま

材質よって、熱処理条件に応じて、目安の特性はあります。

資料については、JIS適合材であれば各JISハンドブックなどにも記載がございます。
その他、メーカー規格材や特殊な熱処理をした場合の特性については、各企業の
技術資料として管理されていると思います。

当社も材質毎に熱処理条件とその特性は、技術資料として管理しています。

宜しくお願いします!!

返答するコメントを入力


<a href="" title="" rel="" target=""> <blockquote cite=""> <code> <pre> <em> <strong> <del datetime=""> <ul> <ol start=""> <li> <img src="" border="" alt="" height="" width="">




※ご質問と回答は一般公開されますので特定される内容には十分お気をつけください。

  • ばねの設計依頼 お問い合わせ窓口