SCELTA DEL MATERIALE
Il primo passo per calcolare correttamente una molla a compressione è conoscere l’ambiente di lavoro e, in particolare, i seguenti parametri: temperatura di lavoro, esposizione ad agenti corrosivi, numero di cicli previsti e frequenza.
Questi fattori, infatti, determinano la scelta del materiale corretto.
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 avere una durata di 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.
SPAZIO DISPONIBILE e PUNTI DI LAVORO DELLA MOLLA A COMPRESSIONE
Una volta selezionato il materiale, possiamo considerare lo spazio a disposizione per la molla. Se nel progetto del dispositivo è già previsto un foro di alloggiamento o un perno sul quale la molla deve scorrere dobbiamo conoscere questi dati in modo da poterli soddisfare.
Ci servirà anche conoscere i punti di lavoro previsti e la forza che la molla deve fornire in quei punti. La prima forza F1 è quella alla prima lunghezza di lavoro L1, che è a molla montata e debolmente schiacciata: la molla libera sarà più lunga di questa misura. La seconda lunghezza di lavoro L2 è quella della molla al suo massimo carico F2. La molla di compressione sarà calcolata in modo che la lunghezza tutta compressa sia minore di L2. La corsa della S molla sarà data da L1 – L2. In alternativa, possono essere indicate le sole L2 ed F2 e 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.
Potrebbe non essere possibile rispettare tutti i vincoli forniti, spesso i carichi richiesti sono incompatibili con gli spazi disponibili. In questo caso calcoleremo due molle a compressione la prima fornisce il massimo carico possibile rispettando gli spazi disponibili, la seconda ha il minimo ingombro possibile rispettando i carichi richiesti.
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