Hoe bepaal je het juiste materiaal voor een veer of veeroplossing?

Afhankelijk van de applicatie en de gestelde eisen wordt de keuze gemaakt voor het toepassen van een bepaald materiaal of een specifieke oppervlaktebehandeling. Mechanische-, thermodynamisch eigenschappen en corrosiebestendigheid spelen hierin een belangrijke rol, maar bij Alcomex wordt er uiteraard ook gekeken naar de verkrijgbaarheid en kosten. Een exotisch materiaal, dat weliswaar perfect zou zijn voor een bepaalde verentoepassing, is meestal veel te kostbaar of niet in draad verkrijgbaar.

Kennis van materialen en oppervlaktebehandeling

Binnen de afdeling techniek van Alcomex wordt altijd in samenspraak met draadproducenten gezocht naar opties om bestaande materialen te verbeteren. Door de jaren heen is de, binnen Alcomex gebruikte, draad dan ook aanzienlijk verbeterd (bijvoorbeeld hogere treksterktes versus de EN 10270-1). Hierdoor kunnen we hogere belastingen toestaan op de door ons ontworpen veren. Naast het verbeteren van de mechanische eigenschappen wordt ook gekeken of het mogelijk is om veren geschikt te maken voor een bepaalde applicatie door het toepassen van een specifieke oppervlaktebehandeling. Een simpel voorbeeld hiervan is het opdampen van goud; hiermee krijgen veren een laagje goud, wat een goede corrosiebestendigheid waarborgt (tevens is goud een prima geleider voor elektriciteit en is het redelijk slijtvast). Echter, is de belemmerende factor in dit voorbeeld de te hoge kosten voor de meeste toepassingen.

Het uitgebreide testprogramma van Alcomex

Omdat toepassingen steeds uitdagender worden, is kennis van materialen de laatste jaren steeds belangrijker geworden binnen Alcomex. Specifieke eisen met betrekking tot temperatuur- en corrosiebestendigheid en “voorspelbare levensduur” maken het noodzakelijk om gedragingen van materiaal te testen.

Binnen Alcomex hebben wij een uitgebreid testprogramma om de levensduur en relaxatie te bepalen. In samenwerking met onze partners, is het zelfs mogelijk om veren direct in de toepassing te testen. Een van de voorbeelden met betrekking tot het direct testen in de toepassing van de klant was de vraag: “Wat is de levensduur van een RVS 316 drukveer bij 80°C in waterdamp met 40% zwavelzuur (H2SO4)?” Uit de resultaten van de test bleek dat na 80 uur de RVS 316 veren zwaar waren gecorrodeerd en hierdoor niet meer in staat om voldoende kracht te leveren.

De oplossing die Alcomex in overleg met haar partner voor deze specifieke applicatie heeft gekozen was het gebruiken van gewoon verenstaal met een speciale coating. Hierdoor kwam de levensduur na het testen uit op ca. 2000 uur.

Veren die in een applicatie in aanraking komen met relatief hoge temperaturen is een andere uitdaging waar Alcomex regelmatig tegenaan loopt. Door veren continu te verhitten (ca 250°C) worden deze feitelijk constant spanningsvrij gegloeid, nu is spanningsvrij gloeien een onderdeel van het productie proces en dient dat een doel. Echter, continu verhitten tot 250°C is een ander verhaal. Bij nog hogere temperaturen lopen de mechanische eigenschappen, en hiermee de veerconstante (N/mm), heel snel achteruit. Met andere woorden de veren doen dan niet meer waarvoor ze bestemd zijn, uiteraard zijn hiervoor wel standaard materialen verkrijgbaar maar soms zijn zelfs die niet toereikend en moet de oplossing worden gezocht in het totaal ontwerp waar de veer een onderdeel van uitmaakt.

Veranderde Elasticiteitsmodulus onder temperatuur

(E(applicatie)=E20 * [1-r *(t-20)] => t [temp-applicatie] bij 20°C omgevingstemperatuur en r=0.25×10¯³ voor Verenstaal en r=0.4×10¯³ voor RVS).

In dit soort specifieke gevallen is het van belang om naar het gehele systeem te kijken en dan pas een keuze te maken voor het materiaal. Want vaak kan er door een simpele aanpassing in het ontwerp een bestaand materiaal voor de veren worden gekozen. Bijvoorbeeld het aanbrengen van koelribben of isolatie kunnen soms al voldoende zijn om de gewenste stand tijd van de veer te waarborgen.

Binnen ieder marktsegment zijn er specifieke technische eisen, bestaan er talloze applicatie, wat het onmogelijk maakt om deze allemaal te belichten. Wel kunnen we stellen dat in het bestaan van Alcomex het technische team al heel veel puzzels heeft opgelost. Daarnaast zijn we altijd opzoek naar nieuwe technieken en oppervlaktebehandelingen die we samen met onze jarenlange ervaring kunnen inzetten voor onze klanten.

Door: Marco Dekker | Hoofd Research & Development

 

Uw uitdaging aan ons voorleggen? Neem dan contact met ons op via onderstaand invulformulier.