Odczytywanie złamanej sprężyny: miejsce pęknięcia wskazuje przyczynę

Weź obie połówki, obejrzyj powierzchnie przełomu pod lupą. Zrób to przed czyszczeniem. **Przełom zmęczeniowy** ma dwie strefy. Gładka, płaska, często lekko przebarwiona strefa, w której pęknięcie rosło powoli, czasem z delikatnymi, zakrzywionymi liniami plażowymi pokazującymi, gdzie się zatrzymało i ruszyło ponownie; oraz szorstka, jasna, krystaliczna strefa, w której pozostały metal ostatecznie pękł. Znajdź gładką strefę i prześledź ją wstecz — wskazuje ona miejsce inicjacji, a miejscem inicjacji jest defekt. **Im mniejsza szorstka strefa, tym niższe obciążenie.** Sprężyna, która pękła przy łagodnym obciążeniu, miała długie pęknięcie, zanim reszta uległa. Sprężyna z dużą szorstką strefą pękła wkrótce po pojawieniu się pęknięcia, co oznacza wysokie obciążenie. **Przełom kruchy** jest szorstki i jasny na całej powierzchni, płaski, pod kątem prostym do drutu, bez żadnej gładkiej strefy. To pojedyncze zdarzenie, a w sprężynie zwykle oznacza kruchość wodorową po galwanizacji, źle zahartowany drut lub naprawdę ogromne przeciążenie. Jeśli sprężyna była galwanizowana i pękła wcześnie, podejrzewaj powłokę. **Przełom ciągliwy** jest matowy, rozdarty, a drut jest widocznie przewężony lub skręcony w pobliżu pęknięcia. Odkształcił się przed rozdzieleniem. To uczciwe przeciążenie, a sprężyna zwykle będzie także osiadła. **Przyjrzyj się szczególnie miejscu inicjacji.** Po wewnętrznej stronie zwoju jest to normalne dla zmęczenia. Po zewnętrznej stronie – nie, oznacza, że sprężynę obciążono w złym kierunku albo że wyboczyła się i ocierała. Jasna rysa oznacza, że coś ją uderzyło lub otarło. Wżer oznacza, że korozja zapoczątkowała pęknięcie.

**W środku korpusu, wewnątrz zwoju.** Zwykłe pęknięcie zmęczeniowe. Naprężenie zmienne jest zbyt wysokie jak na liczbę cykli, jakie sprężyna już wykonała. Napraw obciążenie, wstępne napięcie lub kulkowanie — zob. szczebel zmęczenia — a nie stal. **Jeden lub dwa zwoje od szlifowanego końca.** Podejrzewaj szlifowanie: przypalony lub przegrzany koniec pozostawia naprężenia resztkowe rozciągające dokładnie tam, gdzie sprężyna się opiera. Podejrzewaj też nierówne gniazdo, które obciąża ten zwój bardziej niż pozostałe. **Na skrajnym zwoju końcowym sprężyny ściskanej.** Gniazdo. Albo nie jest płaskie, albo ma podniesioną krawędź, albo sprężyna nie jest prostopadła i chwieje się na nim. **Na zagięciu haka sprężyny rozciąganej.** Najczęstsza pojedyncza awaria we wszystkich pracach ze sprężynami, zwykle wynikająca z konstrukcji, a nie z produkcji: promień zagięcia jest zbyt mały. Wymiana na sprężynę z takim samym hakiem da ten sam efekt. Napraw to, stosując wydłużony hak, większy promień lub wkładkę gwintowaną. **W miejscu, gdzie ramiona wychodzą ze zwoju, w sprężynie skrętnej.** Naprężenie jest najwyższe w miejscu przejścia, a pogarsza je każda ostrość w zagięciu. Sprawdź też, czy sprężyna ma właściwy kierunek nawinięcia. **Kilka zwojów pękniętych lub zwój starty na płasko.** To nie jest pęknięcie — sprężyna wyboczyła się albo zblokowała się i ociera o coś. Poszukaj pasującego śladu zużycia na obudowie lub pręcie. **Wszystkie sprężyny w zestawie pęknięte.** Problem układu: rezonans, obciążenie udarowe lub temperatura. Jedna awaria to sprężyna; pięć identycznych awarii to maszyna.

**Korozja wżerowa** jest najpoważniejsza. Wżer to ostre wgłębienie, tworzy się na powierzchni tam, gdzie naprężenia są największe, i na sprężynie poddanej śrutowaniu usuwa warstwę ściskającą, która wykonywała właściwą pracę. Sprężyny pracujące w wilgotnym otoczeniu należy projektować z tym na uwadze, a nie po prostu malować — farba nie utrzymuje się na powierzchni, która się odkształca. **Pękanie korozyjne naprężeniowe** wymaga jednocześnie naprężeń i agresywnego środowiska, a obciążona sprężyna zawsze ma naprężenia. Pęknięcia są rozgałęzione i biegną w poprzek drutu, a powierzchnia przełomu często nie ma strefy zmęczeniowej. Stal nierdzewna w obecności chlorków to klasyczne połączenie, dlatego „nierdzewna” nie jest automatycznie właściwym wyborem do zastosowań w wilgotnym otoczeniu. **Fretting** występuje tam, gdzie dwa elementy ocierają się mikroskopowo — zwoje o siebie w zagnieżdżonej parze lub zwój końcowy o swoje oparcie. Objawia się jako czerwononbrunatny proszek i matowa plama, i bardzo skutecznie inicjuje pęknięcia zmęczeniowe. **Kruchość wodorowa**, powstająca podczas galwanizacji lub wcześniejszego trawienia kwasem. Sprężyna pęka kruchym przełomem, często w ciągu kilku dni od montażu, przy obciążeniu, które powinna z łatwością wytrzymać. Remedium jest odpuszczanie (wygrzewanie) po galwanizacji, a profilaktyką — pytanie, czy sprężyna w ogóle wymaga powlekania. **Ciepło.** Sprężyna, która znalazła się w pobliżu palnika spawalniczego lub hamulca, została przehartowana i nie będzie już tą sprężyną, jaką była. Szukaj przebarwień. **Kontakt z czymkolwiek.** Sprężyna dotykająca swojej obudowy wyciera płaskie miejsce, a płaskie miejsce na zewnętrznej stronie zwoju jest koncentratorem naprężeń i oznaką, że sprężyna wyboczyła. Zanim uznasz, że winna jest sprężyna, znajdź pasujący ślad na drugiej części.

Sześć pytań. Zajmują pięć minut, a dzielą naprawę od powtórki. **1. Czy zamiennik to rzeczywiście ta sama sprężyna?** Zmierz drut mikrometrem, średnicę zwoju suwmiarką i policz zwoje. Sprężyna, która wygląda poprawnie, a ma drut cieńszy o jedną dziesiątą milimetra, ma 78% sztywności – znowu czwarta potęga. **2. Jaka jest jej długość montażowa?** Zmierz ją na miejscu, a nie w katalogu. Zużyte gniazdo, brakująca podkładka lub wygięty wspornik zmienia długość roboczą, a tym samym siłę i naprężenie, równie skutecznie jak niewłaściwa sprężyna. **3. Czy cokolwiek może ścisnąć ją do końca?** Jeśli tak, a nie była na to zaprojektowana, to jest twoja odpowiedź, a rozwiązaniem jest ogranicznik. **4. Czy gniazdo jest płaskie i prostopadłe?** Połóż sprężynę na płaskiej powierzchni z kątownikiem przyłożonym do niej. Pochylenie większe niż około 3 stopnie oznacza, że obciążona będzie jedna strona każdego zwoju. **5. Czy coś ociera?** Szukaj błyszczących śladów na zwojach i odpowiadających im śladów na obudowie lub trzpieniu. Tarcie oznacza wyboczenie lub za mały luz, a oba problemy powrócą. **6. Dlaczego akurat teraz?** Jeśli maszyna pracowała przez lata, a w ciągu miesiąca złamała dwie sprężyny, zmieniło się coś innego – prędkość, obciążenie, temperatura lub inny dostawca. Sprężyna informuje o stanie maszyny. **Następnie zapisz długość swobodną i długość montażową** przed zamknięciem. Następnym razem ten zapis sprowadzi cały ten szczebel do jednego odejmowania.