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Le molle possono essere create con diversi design per soddisfare un'esigenza. Il luogo di utilizzo gioca un ruolo importante nella scelta dell'opzione giusta. Tutte le molle vengono sollecitate quando sono sottoposte a un carico. La molla deve essere in grado di sopportare la quantità di sollecitazioni che si verificano in quella particolare configurazione. In caso contrario, le sollecitazioni causeranno la deformazione della molla. Non manterrà il design originale e non funzionerà come dovrebbe.
Le molle possono essere realizzate con un'ampia varietà di materiali. Il tipo di materiale specifico influisce sulla resistenza complessiva della molla. Determina anche la quantità di sollecitazioni che può sopportare. Si tenga presente che il riscaldamento del filo della molla ne modifica anche la forma.
Uno dei tipi più comuni è quello delle molle a compressione. Quando sono in piena compressione, le spire si toccano. Il diametro del filo moltiplicato per il numero di spire non può essere superiore allo spazio disponibile. In caso contrario, la molla fermerà il movimento in gioco, sarà un arresto meccanico.
Ogni volta che una molla di compressione viene utilizzata in un ambiente con temperature elevate, deve essere più lunga. Un uso comune in queste condizioni è la progettazione di un motore. La lunghezza maggiore garantirà il corretto funzionamento della molla di compressione, anche in presenza di calore estremo. In questo scenario, la molla assume il carico e si accorcia. Allo stesso tempo, le spire attive avranno un diametro maggiore. Questo può rappresentare una sfida quando la molla si trova in un'area ristretta.
Prestare attenzione al limite di estensione indicato sulle molle di trazione. Se vengono utilizzate oltre tale limite, non manterranno la loro forma. Non saranno in grado di tornare alla forma originale con tutte le spire chiuse. Quando vengono utilizzate in ambienti ad alta temperatura, spesso hanno spire molto strette e prive di gioco. Questo per evitare che il calore possa indebolire la molla.
Il diametro delle spire diminuisce quando una molla di torsione assume un carico. Può agire anche come un arresto meccanico. Questo è possibile se all'interno della bobina c'è qualcosa che ferma l'azione della molla.
Esistono molti tipi di materiali utilizzati per creare le molle. I più utilizzati sono le varie leghe di acciaio. Queste includono:
A volte, però, è necessario ricorrere ad altri materiali per creare le molle. Tutto dipende dal risultato desiderato. Cosa deve fare la molla e quanto carico deve gestire? Esistono metalli esotici utilizzati per creare molle che rispondono a esigenze particolari. Tra questi vi sono:
Il filo musicale è un tipo di acciaio ad alto tenore di carbonio. Viene spesso utilizzato quando è necessaria un'elevata resistenza. Il prezzo è ragionevole e la qualità è eccellente. Le corde di pianoforti e chitarre sono spesso realizzate con il filo musicale. Anche molte piccole molle vengono create con questo filo. Non può essere placcato, ma si contrae quando viene riscaldato.
Comunemente chiamato OT, il filo temperato ad olio è realizzato con acciaio di qualità. È poco costoso e spesso viene utilizzato quando il risultato non deve essere uniforme o offrire molta resistenza. Può essere placcato e non cambia quando viene riscaldato. Il filo OT può essere di forma rettangolare o quadrata per creare il risultato giusto per un determinato uso.
Se avete bisogno di qualcosa di qualità superiore a OT, la soluzione potrebbe essere il cromo silicio o il cromo vanadio. Sono più resistenti e offrono una molla di qualità superiore. Possono essere utilizzati in ambienti ad alta temperatura. Uno degli usi più comuni di questi materiali è la creazione di molle per valvole nei veicoli. Possono essere placcati e non cambiano quando vengono riscaldati.
È un materiale eccellente per le molle perché non arrugginisce. Vengono spesso utilizzate in ambienti con presenza di vapore o acqua. Esistono due tipi di acciaio inossidabile utilizzati per creare le molle. Il 17-7 non cambia quando viene riscaldato, mentre il 302 presenta una certa espansione.
Diversi materiali per le molle sono un buon concetto, ma bisogna tenere presente che non possono essere placcati. Tra questi vi sono:
Queste leghe sono spesso utilizzate per creare molle per ambienti ad alta temperatura. Possono essere utilizzate in presenza di campi magnetici. Non si corrodono, quindi sono una buona scelta per gli ambienti umidi. Anche se costano di più rispetto ad altri materiali, sono in grado di resistere in condizioni difficili. Non si alterano a causa del calore.
Grazie alla sua leggerezza, il titanio viene spesso utilizzato negli aerei. È molto resistente e durevole, ma è costoso. Ci sono anche precauzioni speciali da prendere quando si lavora con questo materiale. Ad esempio, il filo può diventare esplosivo in caso di sollecitazioni eccessive. Il titanio non può essere placcato e non si modifica con il calore.
Quando è necessario un materiale forte per creare la molla, è necessario valutare la quantità di carico che può sostenere. Questo è l'ordine di resistenza, con il più forte in cima alla lista:
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Transworld Engineering Ltd. fornisce soluzioni produttive attraverso la vendita di macchinari di alta qualità e il supporto ingegneristico per i produttori di molle e gli utenti finali nel mercato britannico ed europeo.
Per assistere i nostri clienti, mettiamo a disposizione un database di informazioni relative alle molle e alle soluzioni di produzione di molle. Questo articolo rappresenta la prima parte di questo database.
La nostra prima parte analizza i diversi tipi di molla. Ognuno di essi ha una serie di applicazioni e svolge una funzione di base diversa. Esistono differenze fondamentali tra i vari tipi di molla, il modo in cui sono realizzati, i materiali con cui possono essere fabbricati e le loro applicazioni.
"Una molla a compressione resiste a un carico spinto contro o su di essa".
Le molle a compressione sono forse il tipo di molla che si vede più spesso nella vita quotidiana. Si trovano negli oggetti domestici, nei motori, nel controllo della produzione e hanno molti usi domestici e commerciali.
Le molle a compressione offrono una certa flessibilità di movimento e la forza che esercitano cerca di riportare l'oggetto o gli oggetti a cui sono collegate nella loro posizione originale.
Le molle a compressione sono utilizzate nella maggior parte delle forme di automazione, nelle automobili, nei treni e negli aerei. Forniscono funzionalità banali come i fermi delle porte. Possono fornire una funzionalità di base di assorbimento degli urti. Forniscono al carico una libertà di movimento sufficiente a prevenire le sollecitazioni fisse dovute alle vibrazioni, cercando sempre di riportare il carico nella sua posizione ideale.
Foro e asta. In genere, una molla a compressione è ancorata con un'asta che attraversa il suo centro, all'interno del diametro. Questo stelo impedisce alla molla di distorcersi, rigonfiarsi o incastrarsi sotto carico.
La lunghezza libera di una molla si riferisce alla lunghezza del materiale della molla srotolata.
Le molle a compressione possono essere prodotte in diverse forme. Coniche, convesse, concave e a tubo.
"Una molla di trazione viene utilizzata per unire le cose o per porre 2 oggetti attaccati alla molla sotto un carico fisso diametralmente opposto".
Le molle di trazione sono più comunemente utilizzate in situazioni in cui è necessario consentire un certo grado di movimento tra due oggetti o un oggetto e il suo punto di ancoraggio, dove la forza della molla incoraggia gli oggetti a ritornare alla loro vicinanza originale.
Ad esempio. In una porta di garage tradizionale "basculante", la chiusura della porta allunga la molla. Chi chiude la porta sente la tensione nonostante la gravità sia dalla sua parte. La porta vuole tornare in posizione aperta. Solo in posizione verticale il meccanismo si blocca, lasciando la molla estesa e il meccanismo di blocco che impedisce l'apertura della porta.
È la tensione iniziale che determina la tenuta della molla. Questa tensione iniziale può essere manipolata per ottenere i requisiti di carico di una particolare applicazione. Le molle sono normalmente dotate di ganci, occhielli o altre geometrie di interfaccia alle estremità che si collegano ai componenti opposti. Vengono spesso utilizzate per fornire una forza di ritorno ai componenti che si estendono in una posizione di azionamento.
L'inverso è vero quando si apre la porta. Una volta avviata, con lo slancio del primo sollevamento, la porta torna facilmente in posizione di apertura.
"Le molle di torsione forniscono una forza rotante (tangenziale) e sono in genere ancorate a entrambe le estremità e forniscono una resistenza radiale (coppia) al movimento".
Questi ancoraggi, talvolta noti come gambe, forniscono una resistenza radiale. A differenza delle forze laterali che altri tipi di molle forniscono o resistono, le molle di torsione forniscono o resistono alle sollecitazioni di flessione.
Un buon esempio di uso quotidiano che può far pensare a questo è la comune lavagna a fogli mobili dell'ufficio. La clip sul lato o sulla parte superiore della lavagna utilizza una molla di torsione, una gamba attaccata alla lavagna stessa, l'altra alla clip. Quando il fermaglio viene sollevato, esercita una pressione che assicura che, una volta che la carta viene posizionata tra il fermaglio e la lavagna, la pressione assicura che la carta rimanga fissata.
Le molle di torsione forniscono una coppia angolare attorno alla loro circonferenza. Questa forza è misurata in chilogrammi per grado attorno alla circonferenza.
Le molle di torsione hanno una deflessione massima. Questa è la quantità di forza necessaria per sollecitare eccessivamente la molla. È il punto in cui la molla cede in termini di movimento eccessivo o di sollecitazione del materiale all'interno della molla stessa, che di solito la danneggia in modo permanente.
Il carico massimo è la quantità di forza che può essere esercitata su una molla prima che venga raggiunta la massima deflessione.
Il design delle molle si basa su tre principi fondamentali.
Queste regole prevedono alcune avvertenze.
In primo luogo, si applicano alle molle realizzate con lo stesso materiale. A seconda del tipo di molla, esistono materiali adatti a diverse applicazioni che offrono proprietà diverse. Le regole di cui sopra si applicano alle molle realizzate con lo stesso materiale.
Lo stesso vale per l'età e la durata di utilizzo di qualsiasi molla. A causa delle sollecitazioni d'uso, il materiale di qualsiasi molla si degrada in relazione alla sua capacità di funzionare nel tempo. I diversi materiali offrono durate di vita diverse a seconda del caso d'uso.
Il limite di resistenza è definito per i materiali ferrosi (acciaio e ferro) come il livello di sollecitazione al di sotto del quale il materiale può essere sottoposto a cicli infiniti senza cedimenti. (Shigley et al., 2003)
http://mech.sharif.edu/~mechengdesign/Shigley's%20Mechanical%20Engineering%20Design_TextBook.pdf
Se la molla è realizzata con il materiale giusto per la sua applicazione, si può prevedere una durata di vita più lunga. Ad esempio, una molla in acciaio inossidabile può garantire sia la resistenza alla corrosione che una durata di vita superiore a quella dell'applicazione o del dispositivo in cui viene utilizzata.
Tuttavia, il materiale corretto per ogni molla in una determinata applicazione può variare. Di solito esiste un materiale migliore per il lavoro da svolgere.
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