バネの破損箇所を読む：どこで折れたかが原因を特定する

両方の破片を集め、ルーペで破断面を観察してください。洗浄する前にこの作業を行ってください。 **疲労破壊**には2つの領域があります。き裂がゆっくり進展した、滑らかで平坦な、しばしばわずかに変色した領域。ときに細かい湾曲したビーチマーク（貝殻状模様）が見られ、き裂が停止と再開を繰り返したことを示します。もう一つは、残った金属が最終的に引きちぎられた、粗く、光沢があり、結晶状の領域です。滑らかな領域を見つけ、そこから逆にたどってください。それが起点を指しており、その起点こそが欠陥です。 **粗い領域が小さいほど、負荷は低い。** 穏やかな荷重で折れたばねは、残りが破断する前に長いき裂が進展していました。粗い領域が大きいばねは、き裂の発生後すぐに折れており、つまり負荷が大きかったことを意味します。 **脆性破壊**は、全体が粗く光沢があり、平坦で、線材に対して直角であり、滑らかな領域は一切ありません。これは単一の事象であり、ばねの場合、通常はめっきによる水素脆化、線材の過度な硬化、または明らかに非常に大きな過負荷を意味します。ばねにめっきが施されており早期に折れた場合は、めっきを疑ってください。 **延性破壊**は、鈍く、引きちぎられたような破面で、破断部付近で線材が明らかにくびれているか、ねじれています。破断前に変形しているのです。これは明確な過負荷であり、通常ばねにはへたりも見られます。 **特に起点を観察してください。** コイルの内側に起点があるのは疲労では通常のことです。外側にある場合は通常ではなく、ばねが逆方向に負荷されたか、座屈して擦れたことを意味します。光沢のある傷跡があれば何かが当たったか擦れたことを示し、ピット（孔食）があれば腐食が起点であったことを意味します。

**本体の中央、コイルの内部。** 通常の疲労破壊です。繰り返し応力が、それまでの繰り返し回数に対して高すぎます。荷重、予荷重、またはショットピーニングを修正してください（疲労の項を参照）。鋼材を疑う必要はありません。 **研削端から1〜2巻目。** 研削を疑ってください。焼け或いは過熱した端部は、バネが支持される正確な位置に引張残留応力を残します。また、座面の不均一も疑ってください。これにより、そのコイルが他より多くの荷重を受けます。 **圧縮バネの最終巻目。** 座面です。平坦でないか、縁が盛り上がっているか、バネが直角になっておらず座面上でがたついているかのいずれかです。 **引張バネのフック曲げ部。** バネ作業全体で最も一般的な単一の破損であり、通常は製造上ではなく設計上の問題です。曲げ半径が小さすぎます。同じフックの交換品でも同じ現象が起こります。延長フック、十分な曲げ半径、またはねじ込みインサートで対処してください。 **トーションバネの脚がコイルから出る部分。** 応力はこの移行部で最も高く、曲げ部の鋭さによって悪化します。また、バネの巻き方向が正しいかも確認してください。 **複数のコイルが折れている、またはコイルが平らに研削されている場合。** 単なる破損ではありません。バネが座屈したか、完全に圧縮されて（ソリッド状態）、何かに擦れています。ハウジングまたはロッドに対応する摩耗痕を探してください。 **セット内のすべてのバネが折れている場合。** システムの問題です。共振、衝撃荷重、または温度が原因の可能性があります。1本の破損はバネの問題ですが、5本の同一の破損は機械の問題です。

**孔食（ピッティング腐食）**は最も大きな問題です。孔食は鋭い切欠きであり、応力が最も高い表面で形成されます。ショットピーニングされたばねでは、本来働いていた圧縮層を除去してしまいます。湿気の多い場所で使用されるばねは、単に塗装するのではなく、その点を考慮して仕様を定めるべきです。塗膜は、変形する表面には定着しないからです。 **応力腐食割れ**は、応力と腐食性環境が同時に存在することで発生します。荷重のかかったばねには必ず応力が存在します。割れは分岐しながら線材を横断して進展し、破断面には疲労領域がないことがしばしばあります。塩化物環境でのステンレス鋼はその典型的な組み合わせであり、そのため湿潤環境での用途において「ステンレス」が自動的に正解とは限らないのです。 **フレッティング**は、二つの部品がミクロなレベルで擦れ合う箇所で発生します。二重巻きばねで隣接するコイル同士、あるいは端部コイルとその座面の間などが該当します。赤褐色の粉と光沢のない斑点として現れ、疲労割れの起点となることが非常に多いです。 **水素脆化**は、めっき工程、またはその前段の酸洗いに起因します。ばねは脆性的に破断し、多くの場合、組み付けから数日以内に、本来なら容易に支えられるはずの荷重で破損します。対策はめっき後のベーキング処理であり、予防策としてはそもそもばねにめっきが必要かどうかを検討することです。 **熱。** 溶接トーチやブレーキの近くにあったばねは焼き戻されており、元のばねの性質を保っていません。変色がないか確認してください。 **何かとの接触。** ハウジングに接触したばねは平坦な摩耗痕を生じます。コイル外側の平坦部は応力集中源であり、座屈した兆候でもあります。ばねに原因があると判断する前に、相手側の部品に対応する痕跡がないか確認してください。

6つの質問です。所要時間は5分ほどですが、修理で済むか、同じ故障の繰り返しになるかの分かれ目になります。 **1. 交換品は本当に同じばねですか？** 線径はマイクロメーターで、コイル径はノギスで測り、巻数も数えてください。見た目は正しくても、線径が0.1mm細いばねはばね定数が78%になります。ここでも効いてくるのは4乗の関係です。 **2. 取り付け時の長さはどれくらいですか？** カタログ上ではなく、実際に組み付けた状態で測ってください。座面の摩耗、シムの欠落、ブラケットの曲がりは、誤ったばねと同様に、作動長さ、ひいては荷重と応力を確実に変えてしまいます。 **3. 何かでばねが完全に密着するまで押し込まれることはありますか？** もしあり、それが設計上想定されていないなら、それが答えであり、ストッパーを設けることが対策です。 **4. 座面は平らで直角になっていますか？** ばねを平らな面に置き、その横に直角定規を当ててください。約3度を超えて傾いていれば、すべてのコイルの片側に荷重が偏ります。 **5. どこかが擦れていませんか？** コイルに光って見える擦れ跡があり、ハウジングやロッドにも対応する跡がないか確認してください。擦れは座屈か、クリアランス不足を意味し、どちらも再発します。 **6. なぜ今なのですか？** 機械が何年も問題なく動いていたのに、1か月で2本のばねが折損したのであれば、別の何かが変わっています。速度、荷重、温度、あるいは別の供給元などです。ばねは機械の状態を知らせているのです。 **それから、自由長と取り付け時の長さを必ず記録してから組み立てを完了してください。** 次回は、その記録があれば、この段階の作業全体が一回の引き算で済みます。