कॉइल स्प्रिंग्स की शक्ति और लचीलेपन का निर्धारण किस प्रकार होता है

कॉइल स्प्रिंग्स की शक्ति और लचीलेपन का निर्धारण किस प्रकार होता है

कॉइल स्प्रिंग्स का उपयोग आपके द्वारा चलाई जाने वाली कार से लेकर आपके द्वारा बैठी जा रही कुर्सी तक अनेक अनुप्रयोगों में किया जाता है। ऊर्जा के भंडारण और मुक्ति की क्षमता, आघात अवशोषण और बल के धारण करने की क्षमता उल्लेखनीय है। लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि एक में शक्तिशाली और कठोर क्या होता है, जबकि दूसरे में नरम और झुकने वाला क्या होता है? इस प्रश्न का समाधान भौतिकी, पदार्थ विज्ञान और इंजीनियरिंग की एक अत्यंत दिलचस्प घटना है।

महत्वपूर्ण रोल सामग्री के चयन का

परिभाषा के अनुसार, स्प्रिंग ऊर्जा का भंडारण है। जिस सामग्री से इसका निर्माण किया जाता है, उसकी प्रकृति इसके प्रदर्शन को निर्धारित करती है। सभी धातुओं को कुशल स्प्रिंग में नहीं बदला जा सकता।

उनमें से एक पदार्थ का लोच मापांक या यंग मापांक है। यह पदार्थ की प्राकृतिक कठोरता का एक माप है। अधिकांश स्प्रिंग स्टील में, यह मान काफी स्थिर होता है। इसका तात्पर्य है कि स्प्रिंग्स के एक निश्चित डिज़ाइन के साथ, उच्च-ग्रेड स्टील वास्तव में इसे अधिक लचीला नहीं बनाएगा, बल्कि इसे अधिक मजबूत और टिकाऊ बनाएगा।

पदार्थ की अंतिम तन्य शक्ति महत्वपूर्ण है। एक स्प्रिंग को आकार बदले बिना बार-बार लोडिंग और अनलोडिंग के चक्रों को सहन करने में सक्षम होना चाहिए। इसके लिए उच्च लोच सीमा की आवश्यकता होती है, अर्थात् सदैव तनाव का एक निश्चित स्तर होता है जिसके नीचे पदार्थ स्वत: अपना मूल आकार ग्रहण कर लेता है। लोकप्रिय स्टील में उच्च-कार्बन वाली स्टील और मिश्र धातु स्टील जैसे क्रोमियम-वैनेडियम या सिलिकॉन-मैंगनीज़ शामिल हैं, जिन्हें इस उच्च शक्ति को प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया द्वारा तैयार किया जा सकता है।

शक्ति का स्प्रिंग डिज़ाइन और ज्यामिति

हालांकि सामग्री क्षमता प्रदान करती है, लेकिन स्प्रिंग के भौतिक आयाम अंतिम विशेषताएँ देते हैं। कॉइल स्प्रिंग की भौतिकी एक उत्कृष्ट कृति है और कई कारक सामंजस्य में होते हैं।

एक प्रमुख कारक तार का व्यास है। यह संभवतः सबसे स्वाभाविक संबंध है। भारी ड्यूटी और मोटे तार से बना स्प्रिंग संपीड़न के लिए कहीं अधिक प्रतिरोधी होगा और पतले तार से बने स्प्रिंग की तुलना में कहीं अधिक मजबूत होगा। तार की मजबूती तार के व्यास के साथ बहुत अधिक बढ़ जाती है; वास्तव में, यह तार के व्यास की चौथी घात के समानुपाती होती है। इसका तात्पर्य है कि तार की मोटाई में थोड़ी सी वृद्धि सख्ती में बहुत बड़ी वृद्धि के लिए जाती है।

कुंडल व्यास का भी बहुत महत्व है। मान लीजिए कि हम एक मोटी छड़ और एक पतली छड़ को मोड़ते हैं। पतली छड़ आसानी से मुड़ जाती है। यही बात यहाँ लागू होती है। सभी कारक स्थिर रहने की स्थिति में, औसत कुंडल व्यास के बड़े होने पर स्प्रिंग छोटे कुंडल व्यास वाली स्प्रिंग की तुलना में अधिक लचीली होगी। कठोरता औसत कुंडल व्यास के घन के सीधे आनुपातिक होती है।

अंत में, क्रियाशील कुंडलियों की संख्या बहुत महत्वपूर्ण है। अधिक कुंडलियों वाली स्प्रिंग कम कुंडलियों वाली छोटी स्प्रिंग की तुलना में बहुत नरम होगी और भार को बहुत आसानी से विक्षेपित कर पाएगी। इसका कारण यह है कि भार अधिक संख्या में कुंडलियों के बीच बंट जाता है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक कुंडली को कम मात्रा में मुड़ना पड़ेगा। कुंडलियों की गतिविधि में वृद्धि का अर्थ है लचीलेपन में वृद्धि।

का प्रभाव विनिर्माण प्रक्रियाएँ

यह एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो तब के बीच स्प्रिंग की शक्ति को फंसा लेती है जब वह एक साधारण तार का टुकड़ा था और जब वह एक उच्च प्रदर्शन वाली स्प्रिंग बन जाती है।

स्प्रिंग के लिए सामग्री में तनाव पैदा करने में स्वयं सर्पिल प्रक्रिया भी योगदान दे सकती है। हालाँकि, वास्तविक परिवर्तन ऊष्मा उपचार के माध्यम से होता है। स्प्रिंग को घुमाए जाने के बाद कठोर एवं टेम्पर किया जाता है। इस तापीय प्रक्रिया से सर्पिलन के आंतरिक तनाव दूर हो जाते हैं और धातु की सूक्ष्म संरचना को अधिकतम किया जाता है, जिससे उसे अत्यधिक लोचदार सीमा और टिकाऊपन प्राप्त होता है। ऊष्मा उपचार के संबंध में अनुपचारित स्प्रिंग समय के साथ खराब हो जाएगी या स्थायी रूप से विकृत हो जाएगी।

शॉट पीनिंग एक अन्य प्रक्रिया है। इसमें स्प्रिंग की सतह पर छोटे गोल माध्यमों का प्रहार किया जाता है। इससे एक डिम्पल वाली सतह बनती है जो संपीड़न तनाव पैदा करती है, जिससे स्प्रिंग के थकान जीवन में भारी सुधार होता है। यह दरारों के शुरू होने और फैलने को खत्म कर देता है और स्प्रिंग को लाखों संपीड़न चक्रों के लिए उपयुक्त बनाता है।

संक्षेप में, कॉइल स्प्रिंग की मजबूती और लचीलेपन का कोई जादुई तत्व नहीं है। ये सही सामग्री का सावधानीपूर्वक और गणना के आधार पर चयन, सटीक ज्यामिति का निर्माण, और कुछ विशिष्ट निर्माण उपचारों के उपयोग का परिणाम हैं। इन तीन स्तंभों का व्यवस्थित संयोजन ही एक साधारण तार के लपेट को इतना जटिल और आवश्यक कार्य करने में सक्षम बनाता है।