세팅과 프리세팅: 스프링이 더 부드러워지지 않고 약해지는 이유

**세트는 과부하로 인한 영구 변형이다.** 스프링을 와이어가 비틀림으로 항복하는 지점을 넘어 누르면, 와이어는 원래대로 완전히 복원되지 않는다. 이제 스프링은 더 짧아진다. 그 강성(rate)은 변하지 않는데, 강성은 형상과 탄성계수에 의존하며 둘 다 변하지 않았기 때문이다. **세트는 코일 안쪽에서 먼저 일어난다.** 앞의 인덱스 단계에서 설명한 것과 정확히 같은 이유인데, 그곳이 응력이 가장 높은 곳이기 때문이다. 따라서 세트는 평균 응력이 항복점에 도달하기 훨씬 전에 시작된다. **스프링이 과부하를 받는 세 가지 경우.** *한 번, 강하게.* 누군가 스프링을 완전히 압착했거나, 설계 의도보다 더 많이 압축된 상태로 기구가 조립되었다. 한 번의 사건으로 세트가 한꺼번에 발생한다. *천천히, 고온에서.* 강은 지속적인 응력 하에서 이완되며, 온도가 높을수록 더 빨리 이완된다. 뜨거운 곳에서 압축 상태로 유지된 스프링은 몇 달에 걸쳐 힘을 잃는다. 이것이 스프링 규격에 최대 사용 온도가 명시되는 이유이며, 엔진 밸브 스프링과 문 스프링이 전혀 다른 물건인 이유이기도 하다. *반복적으로, 항복점 바로 아래에서.* 한계 근처에서 많은 사이클을 반복하면 매번 약간씩 세트가 누적된다. 자유 길이가 점차 줄어들다가 안정된다. **세트가 아닌 것: NOT.** 피로는 아니다. 피로는 균열이 생겨 파손되지만, 세트는 단지 짧아질 뿐이다. 마모도 아니다. 부식도 아니지만, 부식은 다른 모든 것을 더 나쁘게 만든다. **그리고 세트가 항상 나쁜 것은 아니다.** 이를 공장에서 의도적으로 수행하는 것은 3단계의 주제이다.

**요령.** 스프링을 필요한 것보다 길게 만든 다음, 완전히 압축(솔리드 상태)하고, 잠시 유지한 후 놓아줍니다. 이때 공장에서 그 자리에서 세트가 생기며, 원래 원했던 자유 길이로 돌아옵니다. 이 과정을 반복하는 공정의 상품명은 **스크래깅(scragging)**입니다. **얻는 효과.** 두 가지입니다. 첫째, 스프링은 이미 그 응력에서 생길 세트를 모두 만들었기 때문에 사용 중에 더 이상 세트가 생기지 않습니다. 따라서 자유 길이가 안정됩니다. 둘째, 덜 명확하지만, 표층을 항복시키면 와이어 내부에 작동 응력과 반대 부호의 **잔류 응력**이 남습니다. 사용 하중은 손상이 생기기 전에 먼저 이 잔류 응력을 극복해야 하므로, 프리셋하지 않은 동일 재료의 스프링보다 더 높은 작동 응력을 안전하게 견딜 수 있습니다. **비용.** 블랭크가 더 길어지고, 공정이 하나 추가되며, 최종 자유 길이가 설정값이 아니라 결과값이 된다는 점입니다. 따라서 길이를 측정하고 맞을 때까지 블랭크 길이를 조정해야 합니다. 양산에서는 셋업 비용이지만, 단품 제작에서는 사실상 추측에 가깝습니다. **중요한 경우.** 스프링에 높은 응력이 걸리고 힘을 유지해야 하는 모든 곳입니다. 예를 들어 밸브 스프링, 클러치 스프링, 조립체 수명 동안 예압이 걸리는 스프링 등이 있습니다. 일반 용도의 카탈로그 스프링은 프리셋되지 않은 경우가 많으며, 이것이 카탈로그 스프링이 목적에 맞게 제작된 스프링과 달리 변형(드리프트)하는 이유 중 하나입니다. **방향이 중요합니다.** 프리셋은 실시한 방향에서만 효과가 있습니다. 눌러서 프리셋한 압축 스프링은 압축 방향에서는 더 강해지지만 반대 방향에서는 더 나아지지 않습니다. 따라서 양방향으로 하중을 받는 스프링은 프리셋할 수 없으며, 영점을 통과하며 반복 하중을 받는 스프링이 더 어려운 설계 문제가 되는 이유 중 하나입니다. **현장에서 프리셋하지 마십시오.** 설치된 스프링을 '세트를 주기 위해' 완전히 압축하면 의도하지 않은 자유 길이가 줄어들고 필요한 힘을 잃게 됩니다. 이것은 수리가 아니라, 과대 크기의 블랭크에 대해 공장에서 수행하는 공정입니다.

**스프링을 허용 응력의 낮은 비율로 사용하십시오.** 이것이 가장 저렴한 보험입니다. 허용 응력의 40%에서 작동하는 스프링은 상온에서 무기한 원래 길이를 유지하지만, 80%에서는 길이가 변형(드리프트)됩니다. **긴 작동 변위를 주십시오.** 노트에서 그 근거를 제시합니다. 작동 변위가 크면 같은 절대 세트(영구 변형)라도 훨씬 적은 힘의 손실만 생깁니다. 길고 부드러운 스프링은 힘을 유지하지만, 짧고 뻣뻣한 스프링은 그렇지 못합니다. **스토퍼를 설치하십시오.** 스프링이 완전히 압축되는 것을 막을 장치가 없다면, 단 한 번의 과부하로도 영구 변형이 생길 수 있습니다. 이는 보통 더 좋은 스프링으로 바꾸는 것보다 저렴한 변경입니다. **온도를 정확히 확인하십시오.** 주변 온도가 아니라, 뜨거운 물체에 접촉해 있을 수 있는 스프링 자체의 온도를 확인해야 합니다. 탄소강 스프링은 보통 지속 하중에서 약 120 °C까지로 제한됩니다. 그 이상에서는 크롬-실리콘 또는 크롬-바나듐 합금, 스테인리스강, 또는 고온이 심한 경우 인코넬로 재료를 바꿔야 합니다. 탄성 계수가 온도에 따라 낮아지므로 스프링 상수(강성)도 온도가 올라가면 약간 떨어집니다. **중요한 곳에는 프리셋 스프링을 지정하고**, 도면에 이를 명시하십시오. '솔리드까지 프리셋'은 바람이 아니라 제조 지시사항입니다. **그리고 장착 시 자유 길이를 기록하십시오.** 기계의 기록에 적어 두십시오. 이렇게 하면 스프링이 약해졌는지에 대한 나중의 논쟁이 한 번의 측정과 한 번의 뺄셈으로 바뀌며, 이것이 이 단계의 전부입니다.