تنظیم و پیش‌تنظیم: چرا فنر بدون نرم‌تر شدن ضعیف می‌شود

**تنش‌زدگی (set) تغییر شکل دائمی ناشی از بارگذاری بیش از حد است.** فنری را فراتر از نقطه‌ای فشار دهید که سیم در پیچش تسلیم می‌شود، سیم دیگر به‌طور کامل به حالت اولیه برنمی‌گردد. اکنون فنر کوتاه‌تر شده است. نرخ آن تغییری نمی‌کند، زیرا نرخ به هندسه و مدول الاستیسیته بستگی دارد و هیچ‌یک از این دو تغییر نکرده‌اند. **این پدیده ابتدا در داخل کویل رخ می‌دهد**، دقیقاً به همان دلیلی که پله شاخص نشان داد: آنجا تنش بیشترین مقدار است. بنابراین تنش‌زدگی بسیار پیش از آنکه میانگین تنش به نقطه تسلیم برسد، آغاز می‌شود. **سه روش برای بارگذاری بیش از حد یک فنر.** *یک‌باره و شدید.* کسی آن را تا انتها فشرده کرده، یا مکانیزم با فنری که بیش از حد طراحی‌شده فشرده شده بود مونتاژ شده است. یک رویداد، و تمام تنش‌زدگی یک‌جا. *آهسته، در دمای بالا.* فولاد تحت تنش پایدار شل می‌شود و هرچه داغ‌تر شود سریع‌تر. فنری که در مکانی گرم فشرده نگه داشته شود طی ماه‌ها نیروی خود را از دست می‌دهد. به همین دلیل مشخصات فنر حداکثر دمای کاری را ذکر می‌کنند و چرا فنر سوپاپ موتور و فنر در با یکدیگر تفاوت دارند. *مکرر، درست زیر نقطه تسلیم.* چرخه‌های متعدد نزدیک به حد مجاز، در هر بار مقدار کمی تنش‌زدگی انباشته می‌کنند. طول آزاد به تدریج کاهش می‌یابد و سپس پایدار می‌شود. **تنش‌زدگی چیست NOT.** این خستگی نیست — خستگی ترک برمی‌دارد و می‌شکند، اما تنش‌زدگی فقط فنر را کوتاه می‌کند. سایش هم نیست. خوردگی هم نیست، هرچند خوردگی همه چیز دیگر را بدتر می‌کند. **و همیشه بد نیست.** انجام عمدی آن در کارخانه، موضوع مرحله ۳ است.

**ترفند.** فنر را بلندتر از آنچه لازم است بسازید، سپس آن را کاملاً فشرده (تا حد بسته شدن کامل) نگه دارید و رها کنید. در همان لحظه و در کارخانه، فنر ته‌نشینی خود را انجام می‌دهد و به طول آزادِ موردنظر واقعی بازمی‌گردد. نام تجاری تکرار این کار **scragging** است. **آنچه به دست می‌آورد.** دو چیز. نخست، فنر دیگر در حین کار ته‌نشینی پیدا نمی‌کند، زیرا در آن تنش همه ته‌نشینی‌اش را پیش‌تر انجام داده است؛ بنابراین طول آزادش اکنون پایدار است. دوم، و کمتر آشکار، تسلیم شدن لایه‌های سطحی باعث می‌شود یک **تنش پسماند** در سیم ایجاد شود که علامتش مخالف تنش کاری است. بار سرویس اکنون باید بر این تنش پسماند غلبه کند تا آسیبی وارد کند، پس فنر می‌تواند با ایمنی تنش کاری بالاتری نسبت به فنر پیش‌تنظیم‌نشده از همان جنس تحمل کند. **هزینه‌اش.** یک قطعه خام بلندتر، یک عملیات اضافی، و این واقعیت که طول آزاد نهایی دیگر یک تنظیم نیست بلکه نتیجه‌ای است؛ بنابراین باید اندازه‌گیری شود و طول قطعه خام تنظیم شود تا درست درآید. در تولید انبوه این یک هزینه راه‌اندازی است؛ در ساخت تک‌نمونه، حدس و گمان است. **کجا اهمیت دارد.** هر جا که فنر تنش بالایی دارد و باید نیروی خود را حفظ کند: فنرهای سوپاپ، فنرهای کلاچ، و هر فنری که برای عمر کامل مجموعه پیش‌بار شده است. فنرهای کاتالوگی برای مصارف عمومی اغلب پیش‌تنظیم نمی‌شوند، و این یکی از دلایلی است که یک فنر کاتالوگی نسبت به فنر ساخت اختصاصی دچار انحراف می‌شود. **جهت اهمیت دارد.** پیش‌تنظیم فقط در جهتی که انجام شده کمک می‌کند. فنر فشاری که با فشردن پیش‌تنظیم شده، در فشار قوی‌تر است و در جهت مقابل بهتر نیست. بنابراین فنری که از هر دو سو بارگذاری می‌شود نمی‌تواند پیش‌تنظیم شود، و این یکی از دلایلی است که فنری که از صفر عبور داده می‌شود مسئله طراحی دشوارتری است. **در محل پیش‌تنظیم نکنید.** فشردن یک فنر نصب‌شده تا حد بسته شدن کامل برای «تنظیم» آن، طول آزادی را که قصد از دست دادنش را نداشتید حذف می‌کند و نیرویی را که به آن نیاز داشتید از بین می‌برد. این یک عملیات کارخانه‌ای روی قطعه خام بزرگ‌تر است، نه یک تعمیر.

**فنر را در کسری پایین از تنش مجاز آن کار دهید.** ارزان‌ترین بیمهٔ موجود. فنری که در ۴۰٪ تنش مجاز باشد، در دمای اتاق طول خود را به‌طور نامحدود حفظ می‌کند؛ فنری در ۸۰٪ به تدریج تغییر شکل خواهد داد. **یک خیز کاری بلند به آن بدهید.** دفترچه این موضوع را توضیح می‌دهد: وقتی خیز کاری بزرگ باشد، همان مقدار نشست مطلق نیروی بسیار کمتری هزینه دارد. فنرهای بلند و نرم نیروی خود را حفظ می‌کنند؛ فنرهای کوتاه و سفت این کار را نمی‌کنند. **یک توقف‌گر نصب کنید.** اگر هیچ چیزی نتواند فنر را کاملاً فشرده کند، نمی‌تواند از یک رویداد اضافه‌بار واحد دچار نشست شود. این معمولاً تغییری ارزان‌تر از خرید فنر بهتر است. **دما را صادقانه بررسی کنید.** نه دمای محیط، بلکه دمای خود فنر، که ممکن است روی چیزی داغ قرار گرفته باشد. فنرهای فولاد کربنی معمولاً برای بار پیوسته به حدود ۱۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد محدود می‌شوند؛ بالاتر از آن باید جنس تغییر کند: به آلیاژ کروم‌سیلیسیم یا کروم‌وانادیم، یا به فولاد زنگ‌نزن، یا برای موارد بسیار داغ به اینکونل. نرخ فنر با دما نیز اندکی کاهش می‌یابد، زیرا مدول الاستیسیته نیز کاهش می‌یابد. **در جاهایی که اهمیت دارد، فنرهای پیش‌فشرده مشخص کنید** و این را روی نقشه ذکر کنید — «پیش‌فشرده تا حد کاملاً فشرده» یک دستور ساخت است، نه یک آرزو. **و طول آزاد را در زمان نصب ثبت کنید.** یادداشت شود، در سابقهٔ دستگاه. این کار بحثِ آینده دربارهٔ ضعیف شدن فنر را به یک اندازه‌گیری و یک تفریق تبدیل می‌کند، و این تمام هدف این پله است.