어떤 오스테나이트계 테인리스강스프링 핀이 동적 하중에 가장적합한가?

모든 스프링 핀은 권장 구멍보다 사전에 정해진 직경으로 설계되었습니다. 슬롯티드 핀은 설치 중에 핀을 압축할 수 있게 해 주는 간격이 있도록 제조됩니다. 이점이 코일드핀과 다른점이며, 코일드핀은 틈새가 없고 솔기(이음매)가 존재합니다.조립이후에는 스프링핀은 장력에 의해 유지되고 홀에 머무르게 됩니다. 스프링핀은 제품 홀의 변형이나 손상을 줄수 있는 진동과 충격을 흡수하여 설계시 의도하였던 끼워맞춤 기능을 유지합니다. 슬롯티드핀은 책을 열고 닫는것처럼 틈새 반대편을 따라서만 굽혀질수 그림1:슬롯티드 핀및 코일드 핀그림2: 슬롯티드 핀의 높은 응력 영역있습니다. 이로써 한 곳에 모든 응력이 집중되어(그림2 참조) 빠른 피로를 유발하고 균열을 초래할 수 있습니다. (그림3 참조) 그와 유사하게, 일단 금속이 연성을 잃으면 구멍 내에서의 장력을 유지하기 위해 더 이상 회복할 수 없게 되고 유지력이약해질 수 있습니다.

비교하자면, 코일드 핀은 압축 응력을 핀 전체로 분산시켜 응력이 집중되는 지점이 없게 됩니다. 가해지는 하중 하에서, 코일드 핀은 그림4의 단면 전체로 하중을 분산시키고 충격과 진동을 흡수하면서 중심을 향해 휘면서 감깁니다. 코일드 핀은 솔기 부분에서 효과적으로 잠겨지고 내부 코일에서 움직임이 발생합니다. 이것은 두 가지 중요한 목적을 위해 수행됩니다. 곧, 응력이 핀의 단면 전체로 고르게 분산되도록 하며, 구멍 벽과 최대 접촉을 유지하기 위해 핀을 둥근 형태로 유지합니다.

그림5는 공칭 권장 구멍에 설치된 슬롯티드 핀의 모습입니다. 최소한의 틈이 여전히 남아있지만 움직일 수 있습니다. 이것은 가공 경화 및 피로를 막지는 못하지만 지연시키는 데는 도움이 될 수 있습니다. 이 예에서, 슬롯티드 핀이 하중 아래에 완전히 압축되면 솔기 버트와슬롯티드 핀이 솔리드 튜브처럼 작동하게 될 것입니다. 이로 인해 구멍이 손상될 수 있습니다. 

그림6에서 슬롯티드 핀은 지나치게 큰 구멍에 설치되어 있습니다. 이 예에서는, 틈이 더 넓어서 피로가 더 빨리 발생할 수 있으므로 움직임이 발생할 가능성이 더 큽니다.

그림7은 그림 5와 동일한 공칭 권장 구멍에 설치된 동일한직경의 코일드 핀의 모습입니다. 코일드 핀의 둥근 특성의탁월함이 즉시 드러납니다. 코일드 핀은, 슬롯티드 핀의 전형적인 ‘눈물 방울’ 모양이 아니라 그 원주의 최소 270도에 대한 접촉을 유지합니다. 틈이 구멍 벽과 상호 작용하여 재료가 벗겨지거나 깎일 위험을 방지하기 위해 필요한 꼭지점 솔기에 인접한 부분에서만 틈이 발생합니다. 이 영역을 쉼표 영역(그림 8)이라고 합니다.

요컨대, 오스테나이트계 스테인리스강은 설계 시에 고려해야 하는 한계들이 있지만, 일부 응용 분야에서 사용하기에 가장 비용 효율적이고 이상적인 재료일 수 있습니다. 가공 경화는 주요 우려 사항이지만, 다른 문제들에 대해서도 고려해야 합니다. 전류 부식/재료 적합성, 특정 부식 작용제/환경에 대한 저항력, 반사율, 자성, 그리고 기타 관련 사항은 덜 일반적이며 응용 분야에따라 다릅니다. 코일드 핀은 가능한 가장 넓은 범위의 조건에서 최적의 성능을 구현하도록 설계되었습니다. 슬롯티드 핀에 비해 코일드 핀이 가진 장점은 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 제품에서 가장분명하게 드러나지만, 그 장점은 모든 재료와 작업에 적용됩니다. 이 재료가 필요한 경우, 설계자는 핀이 동적 하중을 받을 때 항상 피로가 발생할 수 있음을 인식해야 합니다. 코일드 핀은 권장 설계 지침에 따라 설치할 때 우수한 피로 수명을 제공합니다.