Ανάλυση Δυσκολίας Σχεδιασμού

Τα περισσότερα ελατήρια μορφοποιημένα από σύρμα είναι αποκλειστικά προσαρμοστικά εξαρτήματα με μοναδικά γεωμετρικά σχήματα. Δεν υπάρχουν τυποποιημένοι τύποι υπολογισμού ελατηρίων που μπορούν να εφαρμοστούν απευθείας. Κάθε σχεδιασμός απαιτεί ανεξάρτητη μηχανική ανάλυση, επαλήθευση δύναμης-μετατόπισης και έλεγχο κόπωσης, γεγονός που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μηχανική εμπειρία και την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA).

Το μεταλλικό σύρμα παρουσιάζει ελαστική ανάκαμψη μετά την κάμψη, ενώ ο ρυθμός ανάκαμψης διαφέρει σημαντικά ανάλογα με τη διάμετρο του σύρματος, την ποιότητα του υλικού, τη γωνία κάμψης και την εσωτερική ακτίνα κάμψης. Για την επίτευξη ακριβούς μορφοποίησης απαιτούνται επαναλαμβανόμενες ρυθμίσεις της διαδικασίας και αντιστάθμιση, γεγονός που αυξάνει τον αριθμό των επαναλήψεων σχεδιασμού και το κόστος δοκιμαστικής παραγωγής.

Η κατανομή τάσεων στις γωνίες κάμψης είναι εξαιρετικά ανομοιόμορφη, με εμφανή συγκέντρωση τάσεων στην εσωτερική πλευρά των καμπύλων. Υπό δυναμικά κυκλικά φορτία, είναι πολύ πιθανή η εμφάνιση ρωγμών κόπωσης στα σημεία κάμψης, γεγονός που καθιστά την επαλήθευση της διάρκειας ζωής κόπωσης πολύ πιο περίπλοκη σε σύγκριση με τα τυπικά ελατήρια σπειροειδούς μορφής.

Οι μορφές σύρματος λειτουργούν συνήθως ως λειτουργικά εξαρτήματα σύνδεσης. Οι διαστασιακές τους ανοχές επηρεάζουν άμεσα τη δύναμη ασφάλισης, τη δύναμη εισαγωγής/εξαγωγής, την ακρίβεια θέσης και την αξιοπιστία της συναρμολόγησης. Απαιτείται αυστηρός έλεγχος των διαστάσεων σε πολλές θέσεις κάμψης, γεγονός που θέτει υψηλότερες απαιτήσεις όσον αφορά την ακρίβεια του σχεδιασμού.

Κάθε υλικό σύρματος έχει ένα ελάχιστο επιτρεπόμενο ακτίνα καμπυλότητας που καθορίζεται από την ελαστικότητα και τη σκληρότητά του. Σχέδια που υπερβαίνουν το όριο διαμόρφωσης θα προκαλέσουν ρωγμές ή υπερβολική εργασιακή ενίσχυση κατά την παραγωγή. Οι σχεδιαστές πρέπει να κατανοούν πλήρως τα όρια διαδικασίας των διαφορετικών υλικών για να διασφαλίσουν την κατασκευασιμότητα.