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疑問・お悩み相談室

金属材料のばね係数

キーワード
ばね定数
弾性係数
疲れ特性
金属材料

【ご相談内容】 山田です

質問1、材質の違いによって異なると思いますが、
一般に金属材料のばね係数は、疲労していくとどのように変化していくのですか?

質問2、ばね定数と弾性係数の違いってなんですか?同じようなものに感じますが。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ご質問①
材料の疲れ特性は通常、繰返し作用する応力の大きさと破壊までの繰返し回数(疲れ寿命の関係)、
いわゆるS-N曲線の形で表されます。
応力が低いほど破壊までの繰返し回数は大きくなりますが、
鋼などでは、ある応力以下では疲れ破壊が起こらない限界の応力、疲れ限度が存在します。
※ご参考に、S-N曲線の例を添付致します。

ご質問②
・「ばね定数」
ばねに単位あたりの変形(たわみ)を与えるのに必要な力又はモーメントの事です。
例:ばね定数=10N/mm→1mmたわむのに必要な力は10N
・「弾性係数」
材料に力を加えると、その力に見合っただけ伸びます。
その伸びる割合は材料によって異なりますが、一定の値をもっています。
例として鋼の場合ですと、約21000kg/mm2になり、銅の場合は約12000kg/mm2になります。
同じ力が加わった時、鋼の方が銅に比べて伸びにくいことを示します。

すなわち、機械部品として外力が加わった時にたわみますが、
その割合を「ばね定数」といい、「ばね定数」はその材料の「弾性係数」と、
材料の形状寸法とで決まります。

【返答】 ばね初心者

コイルばねが錆びていた場合、ばね定数はどのように変化するでしょうか?
金属が錆で硬化するので、縮みづらくなるためばね定数は増加してしまうと考えましたが、正しいでしょうか?

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ばね初心者さま

ばねの使用限度内では、錆によるバネ定数の変化は考慮しない程度と考えます。
但し、錆がひどい場合は、硬化や材料径の減少等によりバネ定数は変化する可能性が考えられます。

※通常、さびた状態での使用いたしません。
上記が原因で早期折損につながる可能性が高くなるので、錆が見られる場合には、錆のないばねへの
交換を推奨します!

宜しくお願いします!

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