De invloed van temperatuur en corrosie op veren

Een van de uitdagingen waar wij als verenproducent weinig invloed op hebben, is de combinatie van de gevraagde levensduur en de omstandigheden waarin de veer moet werken. Afhankelijk van de systeemeisen bepalen wij als eerste welk materiaal voldoende bestand is tegen corrosie en of dit toepasbaar is in de applicatie. Tegelijkertijd bepaalt Alcomex, binnen het opgegeven temperatuurbereik, of het gekozen materiaal nog voldoende mechanische eigenschappen heeft om te functioneren. Hiervoor blijkt de juiste combinatie vinden veelal een lastige opgave.

In diverse literatuur zijn materiaalgegevens beschikbaar en de meest voorkomende zijn:

Materiaal Werkstofnummer Normaal temperatuurbereik
Koolstofstaal (C75, C85, C100) 1.1248 / 1.1269 / 1.1274 [Temp -40°C tot +120°C]
Roestvast staal (301, 316, 17-7 PH) 1.4310 / 1.4401 / 1.4568 [Temp -150°C tot +250°C]
Inconel (X750, 718, 625, 600) 2.4669 / 2.4668 / 2.4856 / 2.4816 [Temp -200°C tot +550°C]
Hastelloy (C4, C276) 2.4610 / 2.4819 [Temp -100°C tot +500°C]
MP35N Body implantable [Temp -200°C tot +320°C]
Berylliumkoper 2.1247 [Temp -190°C tot +160°C]
Fosforbrons 2.1020 [Temp -190°C tot +80°C]
Messing 2.0321 [Temp -190°C tot +120°C]

 

Materiaal en oppervlaktebehandeling als oplossing

Na de eerste doorlichting wordt gekeken in welke toepassing de veer gebruikt gaat worden. Het kan voorkomen dat de werkomgeving van de veer zo corrosief kan zijn, dat bepaalde materialen simpelweg “oplossen”. De sterkte van veren en veerproducten wordt in grote mate bepaald door de dikte van de draad in relatie tot de treksterkte [N/mm2]. De dikte van de draad en treksterkte hebben consequenties op de veerconstante, dus het functioneren van de veer en tevens invloed op de levensduur. Door een ander materiaal te kiezen, kun je vaak wel een probleem oplossen. Let wel, in applicaties die kosten gedreven zijn is dit vaak te duur, omdat bepaalde, meer exotische materialen gewoon niet in draad- of bandstaal verkrijgbaar zijn.

Als alternatieve oplossing voor een specifiek medium kan vaak worden gekozen voor een oppervlaktebehandeling. De meest voorkomende oppervlaktebehandelingen zijn: verzinken, fosfateren, vernikkelen, verchromen, poedercoaten, vertinnen en verzilveren/vergulden. Al deze oppervlaktebehandelingen voegen specifieke eigenschappen toe aan de veer, waardoor de levensduur wordt verlengd en het product geschikt wordt gemaakt voor de applicatie, met als basis dat de mechanische eigenschappen niet negatief worden beïnvloed.

Waterstofbrosheid bij veermaterialen

Het toepassen van oppervlaktebehandelingen is niet zonder risico en indien dit niet goed wordt uitgevoerd kan dit leiden tot het bros worden van de materialen. Dit fenomeen wordt waterstofbrosheid genoemd en komt voor in alle gevallen waarbij waterstof zich kan ontwikkelen op het oppervlak van het staal. Het effect van waterstofbrosheid op staal is dat het staal breekt bij een veel lagere trekkracht dan normaal, ondanks dat het staal normale duurzaamheidswaarden heeft bij normale levensduurtesten. Waterstofbrosheid kan worden veroorzaakt door processen voor oppervlaktebehandelingen en treedt op als veren worden bloot gesteld aan niet-geoxideerde zuren of kathodische reiniging en coating. Opmerking: bladveren die na het vormen zijn gehard zijn hiervoor gevoelig.

Het risico van bros worden neemt af naarmate de treksterkte en hardheid afnemen. Doorgaans treedt er geen brosheid op bij staal met een treksterkte < 1000 N/mm ² of een hardheid < 30 Vickers. De meeste waterstof kan door een additionele warmtebehandeling (doorwarmen) worden verwijderd. De dikte van het materiaal bepaald de temperatuur en de tijd van deze warmtebehandeling:

Materiaaldikte < 3 mm 170°C – 180°C, 5 uur
Materiaaldikte < 12 mm 190°C – 210°C, 4 uur

Het uitvoeren van oppervlaktebehandelingen is vrijwel nooit zonder risico. Alcomex voert deze behandelingen altijd uit in samenspraak met gespecialiseerde partners, om de kwaliteit van onze veerproducten en -oplossingen te waarborgen.

Door: Marco Dekker | Hoofd Research & Development

 

Een specifieke uitdaging met betrekking tot hoge temperaturen of een hoge mate van corrosie? Neem dan hier contact met ons op.