Il primo passo per effettuare correttamente il calcolo di una molla a compressione è conoscere l’ambiente di lavoro e, in particolare, i seguenti parametri: temperatura, esposizione ad agenti corrosivi, numero di cicli previsti e frequenza.
Questi fattori, infatti, influiscono notevolmente sulla scelta del materiale corretto, per i seguenti motivi:
TEMPERATURA
Non tutti i materiali possono lavorare correttamente a tutte le temperature. Ad esempio, il filo EN 10270-1 va bene per una temperatura di lavoro compresa tra i -20 e +80 °C, l’INOX AISI 302 ha un range tra -200 e +250 °C, per temperature superiori occorrono superleghe di nichel quali Inconel o Nimonic.
ESPOSIZIONE AD AGENTI CORROSIVI
Se l’ambiente di lavoro è molto aggressivo (ad esempio a contatto con acqua marina, acidi, metano…) le protezioni superficiali non sono più sufficienti ed occorre quindi un materiale in grado di resistere a questo ambiente.
NUMERI DI CICLI PREVISTI E FREQUENZA
Se una molla deve sopravvivere a milioni di cicli di lavoro, occorre saperlo in fase di progettazione: una molla che funziona bene in modo statico, potrebbe avere una bassa vita a fatica.
Anche in questo caso, esistono materiali più adatti di altri alle lunghe durate (EN 10270-2)..
Anche la frequenza è importante: fare 10 cicli al minuto è diverso da farne 10 al secondo o 10 all’ora.
Se la frequenza è nota, si può fare un’analisi di risonanza.
Una volta selezionato il materiale, possiamo considerare lo spazio a disposizione per la molla e chiederci se nel progetto del dispositivo sia già stato considerato un foro di alloggiamento o un perno sul quale la molla deve scorrere. In caso di risposta affermativa, dobbiamo conoscere questi dati in modo da poterli soddisfare, ove possibile.
Punti di lavoro e corsa della molla a compressione
Ci servirà anche conoscere i punti di lavoro previsti e quindi la corsa che deve fare la molla. La lunghezza L1 è a molla “scarica”, ovvero montata e debolmente schiacciata, tenendo conto che la molla libera sarà un pochino più lunga di questa misura. La lunghezza L2 è quella della molla al suo massimo carico e sarà calcolata in modo che la lunghezza tutta compressa sia minore di L2.
La corsa della S molla sarà data da L1 – L2 e, in alternativa, può essere indicata la sola L2 con la costante elastica desiderata. L2 deve essere la quota più bassa che può raggiungere la molla, anche occasionalmente: se si esce dal campo elastico anche una sola volta, la molla non tornerà più all’altezza libera e risulterà irrimediabilmente rovinata.
Lo spazio disponibile e i carichi delle molle a compressione
Potrebbe non essere possibile rispettare tutte le quote fornite, perché spesso i carichi richiesti sono incompatibili con gli spazi disponibili: in questo caso calcoleremo la molla che, rispettando gli spazi, è in grado di fornire il massimo carico e quella che, rispettando i carichi richiesti, ha il minimo ingombro.
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