Qual é a diferença entre pinos de mola em espiral de liga de aço e aço carbono?

Teoricamente, o objetivo do tratamento térmico dos pinos de mola é obter uma microestrutura 100% martensítica. Embora isso não seja viável na prática, um processo de tratamento térmico eficaz otimizará a composição martensítica dentro do material. A martensita é formada quando o material é temperado rapidamente o suficiente para impedir a difusão do carbono. Se o processo de têmpera for muito lento, os átomos de carbono escapam da geometria atômica desejada e se formam microestruturas menos desejáveis (perlita, bainita).

A etapa final do tratamento térmico é o revenimento. Isso é feito depois que os pinos são temperados à temperatura ambiente. A têmpera ocorre em temperaturas abaixo de 1000 °F (540 °C) (abaixo da temperatura eutetóide crítica). A têmpera melhora a ductilidade e a resistência da martensita, pois os pinos ficam frágeis imediatamente após serem resfriados. O processo de têmpera deve ser realizado abaixo da temperatura na qual o metal se transforma em austenita. Essas baixas temperaturas aliviam a tensão interna, diminuem a fragilidade e mantêm a alta dureza. Molas (ou seja, Pinos Elásticos Espirais) temperadas em temperaturas mais altas resultam em maior perda de dureza e resistência, mas apresentam elasticidade aprimorada. Portanto, a receita de tratamento térmico é parte integrante do processo de fabricação do pino elástico espiral.

O tratamento térmico é um dos processos mais críticos na produção de pinos elásticos espirais, pois afeta diretamente o desempenho e a vida útil da montagem que utiliza o pino. Variações aparentemente pequenas no tempo (minutos) e na temperatura (± 10 °F (± -12 °C)) podem ter um impacto drástico na qualidade de um pino de mola. Por esse motivo, é fundamental que os fabricantes de fixadores tenham medidas de controle eficazes em vigor.

Os pinos elásticos espirais de aço carbono devem ser temperados a temperaturas ambientes em poucos segundos para atingir uma composição martensítica elevada. Por outro lado, o aço liga permite um tempo de têmpera muito mais longo (~1 minuto) para atingir uma composição martensítica elevada. O tempo de têmpera é afetado negativamente à medida que o pino de mola fica maior e tem mais massa. Especificamente, a parte externa dos pinos alcançará uma composição martensítica elevada, mas a parte interna dos pinos não. Os Pinos Elásticos Espirais com diâmetros de Ø.500” / Ø12 mm (ou menos) podem ser temperados rapidamente o suficiente para usar aço carbono. No entanto, os pinos elásticos espirais com diâmetros maiores requerem o uso de aço-liga para que toda a composição do pino tenha a oportunidade de alcançar uma composição martensítica ideal.

Os projetistas devem considerar os Pinos Elásticos Espirais de aço carbono e liga de aço como aproximadamente equivalentes ao consultar o catálogo de um fabricante de pinos de mola. No entanto, tenha cuidado com os pinos elásticos de grande diâmetro (>Ø.500” / Ø12 mm) feitos de aço carbono, pois eles apresentam riscos mecânicos. O tratamento térmico é uma das etapas mais críticas na fabricação de pinos de mola, por isso é recomendável que os fabricantes de fixadores realizem o tratamento térmico internamente para ter controle total. Embora este artigo ofereça diretrizes gerais de projeto, é recomendável consultar engenheiros de aplicação especializados no projeto e fabricação de Pinos Elásticos Espirais para garantir que o material adequado seja selecionado para cada montagem específica.