Al igual que con el alambre, existe una amplia gama de materiales de tiras disponibles para los fabricantes de resortes. Muchas piezas producidas en tiras no se utilizan principalmente como resortes, por lo que generalmente se usan muchas aleaciones de baja resistencia para la conformabilidad y la conductividad.
Los materiales de tiras están disponibles en diferentes grados de dureza, y algunos materiales de resorte se pueden tratar térmicamente para aumentar su resistencia y dureza.
Debido a la amplia gama de materiales disponibles, esta sección se ocupa únicamente del acero al carbono, el acero inoxidable y las aleaciones de cobre.
Figura 1: Ejemplo de producto de ballesta
Tabla de contenido
Acero al carbono
Hay varios grados de tiras de acero al carbono. Estos grados se clasifican según su contenido de carbono, método de fabricación y si se utiliza tratamiento térmico. Las tiras de acero al carbono recocido se utilizan donde se requiere conformabilidad, y el tratamiento térmico después del moldeo aumenta la resistencia y dureza del material. Si la conformabilidad no es un problema, entonces hay grados tratados térmicamente de acero para resortes y materiales laminados texturizados. Estos materiales se obtienen en estado rígido y se utilizan en aplicaciones como muelles de reloj y muelles de retención de cinturones de seguridad.
Los estándares británicos para acero recocido para resortes incluyen recocido BS5770, Pt 2, CS50, CS70 y CS95. En estado duro cubierto por la norma británica BS5770 pt 3. Hay CS70HT, CS80HT y CS95HT disponibles. El número de grado indica el porcentaje de carbono en la aleación (por ejemplo, CS70 tiene 0.7% de carbono).
Se obtiene material rodante texturizado. El material tiene un excelente acabado superficial, uniformidad de propiedades mecánicas y tolerancias de espesor precisas. Es un material de alta resistencia y se usa ampliamente en retenedores de cinturones de seguridad.
Si funcionan en un ambiente corrosivo, los resortes de acero al carbono requieren algún tipo de protección porque estos materiales se corroen fácilmente.
Acero inoxidable
Estos materiales son ampliamente utilizados por su resistencia a la corrosión, capacidad para soportar altas temperaturas y resistencia a la relajación.
El acero inoxidable generalmente se obtiene en un estado laminado duro, pero las piezas de tiras diseñadas para ser fabricadas con acero inoxidable deben tener en cuenta el efecto de la dureza del resorte.
El acero inoxidable es aproximadamente un 20% más débil que el acero para muelles tratado térmicamente del mismo tamaño. Debido a la dureza del acero inoxidable que se produce en el proceso de laminación en frío, el endurecimiento por trabajo hará que el acero inoxidable se vuelva ligeramente magnético.
Las normas británicas que cubren los materiales de tiras de acero inoxidable incluyen BS5770 Pt 4, 302525, 301521 y 316516. Todos estos grados se pueden obtener con diferentes niveles de dureza elástica, dependiendo del espesor del material.
Aleaciones de cobre
Las aleaciones a base de cobre se utilizan cuando se prefiere una alta conductividad eléctrica y térmica o la ausencia de magnetismo. Las aleaciones de cobre también exhiben una buena resistencia a la corrosión atmosférica, pero la mayoría de las piezas de tiras de aleación de cobre se utilizan como contactos eléctricos, por lo que muchas piezas de cobre están galvanizadas.
Existen tres aleaciones que encuentran un lugar para la fabricación de muelles cubiertos por la norma EN 1654. Son tiras de latón para muelles CuZn36, CuSn5, bronce fosforado CuSn6 y cobre berilio CuBe2.
La tira de latón para resortes CuZn36 y el bronce fosforado CuSn5, CuSn6 derivan su resistencia material del trabajo realizado en frío. El bronce fosforado con un alto contenido de estaño tiene una alta resistencia a la tracción y, por esta razón, es la aleación de cobre más utilizada. El cobre berilio CuBe2 es un material endurecido por precipitación. Dependiendo de la cantidad de tratamiento térmico realizado en la fábrica, se puede comprar con diferentes durezas. Es la aleación de cobre más cara, pero se puede utilizar para mayores tensiones de trabajo que otras aleaciones de cobre porque es capaz de endurecerse por precipitación.
Tabla 1: Tabla de referencia del material del resorte de tira plana
Comportamiento a la fatiga de materiales de placa plana
El rendimiento a la fatiga de los materiales de tiras se ve muy afectado por el estado de los bordes y las superficies. Es posible comprar materiales de tiras con apósitos o bordes redondeados que mejoran significativamente el rendimiento a la fatiga, pero si los componentes están estampados a partir del material, el acabado del borde depende del rendimiento de la herramienta.
Artículo escrito por David Banks-Fear y publicado con el amable permiso de MDF Southern Springs y Press Limited.
David Banks Fier Es miembro del Grupo del Foro de Diseño Mecánico. Es técnico e ingeniero de diseño autor y consultor con casi 40 años de experiencia. Él y su equipo de diseño pueden ayudar con problemas de diseño técnico con resortes, prensas y piezas de ingeniería de precisión. Correo electrónico: [email protected]