Jousiteräksen valinta: 65Mn, pii- ja kromi-vanadiinilajit

Mitä jousiteräksen täytyy tehdä

Jousi varastoi energiaa elastisesti, miljoonia kertoja. Hallitsevat ominaisuudet ovat korkea kimmoisuus- (myötö-) raja suhteessa vetolujuuteen, väsymiskestävyys ja painumisen kestävyys (pysyvä vajoaminen) — kaikki voimakkaasti pinnanlaadun ja hiilenkadon vaikuttamia, ei vain kemian.

Lajiportaat

Teräs	Perhe	Tyypilliset roolit
65Mn	Hiili-mangaani	Edulliset litteät ja kevyet kierrejouset, aluslevyt, pidikkeet
55Si7 / SUP7 luokka	Pii-mangaani	Lehtijouset, raskaammat kierrejouset
SUP9 luokka	Mangaani-kromi	Kierre- ja lehtijouset, jotka tarvitsevat parempaa karkenevuutta
51CrV4 / 6150	Kromi-vanadiini	Voimakkaasti kuormitetut kierre-, vääntö- ja venttiilijouset

Miksi pii ja vanadiini auttavat

Pii nostaa kimmoisuusrajaa ja, tärkeää kyllä, päästönkestävyyttä — piijousi pitää kuormansa tietyllä päästölämpötilalla paremmin kuin tavallinen hiilijousi, minkä vuoksi Si-Mn-teräkset hallitsevat lehtijousia. Kromi lisää karkenevuutta paksumpiin poikkileikkauksiin; vanadiini hienontaa raetta ja lisää väsymislujuutta, sovittaen 51CrV4/6150:n moottorin venttiilijousiin ja premium-jousituskäyttöön.

65Mn on karkeneva vain ohuissa poikkileikkauksissa ja on ensimmäinen menettämään kuorman lämmössä; se pysyy voittamattomana kustannuksissa pidikkeisiin, litteisiin jousiin ja maatalousosiin.

Kovuus ja lämpötila

Nuorutetut lehti- ja kierrejouset toimivat tyypillisesti ~42–50 HRC kaistalla — pehmeämpi uhraa kuormakapasiteetin, kovempi uhraa väsymisiän ja kutsuu hauraan vikaantumisen. Käyttölämpötilarajat seuraavat seostamista, suunnilleen: tavalliset hiili-/mangaanilajit rajoittuvat yleensä noin 100–120 °C, piilajit karkeasti 200 °C ja kromi-vanadiini noin 200–250 °C; sen jälkeen relaksaatio (kuorman menetys lämpötilassa) määrää ja erikoisseokset ottavat vallan.

Väsyminen on pintapeliä

Kuulapuhallus, valvotut hiilenkatorajat ja sileät siirtymät merkitsevät rutiininomaisesti enemmän kuin lajin päivitys: useimmat jousen väsymishalkeamat alkavat pintavioista. Spesifioi pinnan tila ja puhallus teräksen rinnalla.

Toimitusmuodot muuttavat lajikuvan

Jouset saapuvat tehtaalle levynä, tankona tai — hyvin yleisesti — lankana, ja langalla on omat teräsnimityksensä samojen kemiaperheiden päällä. Pienet tarkkuusjouset käyttävät kovavedettyä tai patentoitua hiililankaa (musiikkilanka on korkealaatuinen pää); öljypäästetyt Si-Mn- ja Cr-V/Si-Cr-langat palvelevat venttiili- ja kytkinjousia, joissa lanka toimitetaan jo nuorutettuna, joten kelaaja vain muovaa ja poistaa jännitykset. Suuret jouset kuumakääritään tangosta, sitten nuorutetaan valmiina kääreinä. "Jousiterästen" vertaaminen näiden muotojen yli ilman reitin huomioimista johtaa harhaan: venttiilijousen suorituskyky on yhtä paljon langan puhtauden ja pinnan tarkastuksen (pyörrevirtatestaus saumoille) kuin sen kromi-vanadiinikemian ansiota.

Asettaminen, esiasetus ja relaksaatio

Valmiit jouset usein esiasetetaan (scragged) — puristetaan kerran myötörajan yli, tarkoituksella — vapaan pituuden vakauttamiseksi ja käyttökelpoisen jännityksen nostamiseksi. Kuorman menetys ajan myötä lämpötilassa, nimeltään relaksaatio, on hiljainen spesifikaatio: se mitataan ja rajoitetaan moottori- ja korkealämpötilasovelluksissa, ja se, ei staattinen lujuus, yleensä poistaa muuten ehjän jousen käytöstä.