Indice di molla: perché un filo spesso su una bobina piccola oppone resistenza

Quando una molla elicoidale viene spinta lungo il proprio asse, il filo non viene né allungato né piegato nel suo insieme: viene **torto**. Ogni piccolo tratto di filo porta una coppia torcente, e la molla si deforma perché l'intero filo si avvolge leggermente lungo la propria lunghezza. Questo porta alla semplice formula delle tensioni, che è semplicemente quella della torsione di una barra circolare: τ = 8FD/πd³. **Due fattori la rendono errata.** *Taglio diretto.* Il carico spinge anche il filo lateralmente, e questo taglio si somma alla tensione di taglio torsionale su un lato del filo e si sottrae sull'altro. È un effetto modesto, ma si somma sempre dove non dovrebbe: all'interno della spira. *Curvatura.* Il filo sulla parte interna di una spira ha un raggio più piccolo di quello sulla parte esterna, quindi, a parità di torsione, è sottoposto a una deformazione maggiore. Più la spira è stretta rispetto al filo, peggiore diventa la situazione. **Il fattore di Wahl racchiude entrambi** in un unico moltiplicatore che dipende solo dall'indice. È sempre maggiore di uno, ed è il motivo per cui una molla quasi sempre cede su INSIDE di una spira. **Osservando una molla rotta lo si può vedere.** La cricca inizia sulla superficie interna, dove la tensione è massima e dove si concentrano anche eventuali segni di trafilatura o vaiolature da ruggine. Una molla è un componente con un punto peggiore noto, il che è insolito e utile.

**Misurate il filo con un micrometro, non con un calibro**, e misuratelo in due punti ad angolo retto. Il filo per molle è tondo entro una tolleranza stretta, ma una molla che è stata sovraccaricata può avere una spira appiattita, e un calibro su un filo curvo legge un valore troppo alto. **Misurate il diametro OUTSIDE della spirale**, perché è quello che potete effettivamente raggiungere, poi sottraete un diametro del filo per ottenere il diametro medio: D = D_esterno − d **Non due.** Questo è l'errore aritmetico più comune nel lavoro sulle molle. Il diametro medio passa per il centro del filo, quindi è il diametro esterno meno un intero filo, oppure il diametro interno più un intero filo. **Poi C = D/d**, e saprete immediatamente tre cose: quanto è sollecitato il filo per un dato carico, se la molla potrebbe essere stata avvolta a freddo, e se una sostituzione che state considerando appartiene alla stessa famiglia. **Un rapido controllo di plausibilità su qualsiasi molla vi venga consegnata:** un indice inferiore a 4 su una molla economica prodotta in serie è molto improbabile, quindi se il vostro calcolo dà 2,8, verificate di non aver sottratto il diametro del filo due volte.

**Il mandrino è più piccolo della spira che si vuole ottenere.** Il filo tende a riprendere la forma originale una volta rilasciato, di una quantità che dipende dal materiale e dall'indice. Un punto di partenza approssimativo per l'acciaio per molle trafilato a freddo è un mandrino circa del 10-15% più piccolo del diametro medio desiderato; poi si regola misurando ciò che si è ottenuto in realtà. Nessuno ci riesce al primo tentativo. **Il ritorno elastico cresce con l'indice.** Una spira stretta è per lo più deformazione plastica e si scarica vicino alla dimensione del mandrino. Una spira larga è più vicina al comportamento elastico e si apre in modo sensibile. Per questo lo stesso mandrino e la stessa tecnica danno un errore diverso su molle diverse. **Tenere il filo ben teso.** La tensione del filo mentre viene alimentato sul mandrino determina il passo e mantiene le spire serrate l'una contro l'altra. Un'alimentazione lenta produce un passo irregolare, che a sua volta produce una costante elastica irregolare lungo la molla. **Avvolgere nella morsa, con il mandrino bloccato e il filo guidato attorno ad esso**, e non viceversa. Ruotare il mandrino a mano mentre si tiene il filo è molto più controllabile che cercare di avvolgere il filo attorno a un'asta fissa. **Lasciare le estremità lunghe** e tagliarle dopo. Una spira che termina esattamente dove si voleva non si è mai vista. **Un filo duro non può essere avvolto con un indice basso e poi usato così com'è.** Sotto circa C = 4 la parte esterna della curva supera la duttilità del filo e la superficie si crepa. Queste cricche si trovano sul lato in tensione, che diventa l'esterno della spira, quindi sono visibili con una lente d'ingrandimento. Controllare prima di montarla. **E una molla avvolta con filo ricotto non è ancora una molla** — deve essere temprata e rinvenuta successivamente, altrimenti acquisirà una deformazione permanente alla prima utilizzazione. Il filo armonico e il filo trafilato a freddo sono forniti già con la resistenza finale, motivo per cui vengono avvolti a freddo e poi solo distensionati.