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스프링 절단에 대한 소견
Date : 2008-01-14
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다음은 다운 스프링에 대해 제가 가장 많이 받는 질문들 입니다.
 
1. '스프링을 절단해서 다운을 하면 훨씬 더 저렴하고 원하는대로 낮출 수 있는데 굳이
    다운 전용 스프링을 써야 하는 이유를 모르겠다.'
 
2. '스프링은 뭘로 절단하나?'
 
3. '절단부의 장착 각도 조절을 위해 산소로 열을 가해서 휘면 안되는가, 각도를
   안 맞추면 빠질거 같은데...' 먼저 1번... 스프링 설계의 대략적인 요소만 보자면 차량의
  중량, 강선의 선경, 중심경, 유효권수, 자유장, 압축변이량, 피치등 입니다. 우선 이걸로
  순정 스프링 대비 강성값을 얼마나 할것인가가 결정됩니다. 물론 소재도 열간이 아닌
  냉간으로 바뀌죠. 이 데이타에 의해 스프링 정수가 결정되고 허용 하중이 보여집니다.
  이 때 스프링을 자르면 스프링 정수가 엄청 높아지면서 허용 하중도 커지며 차중을
  비롯한 가속하중, 코너링 하중등이 매우 커집니다. 모나미 볼펜 스프링이 메롱일 때
  늘여서 반 자르면 엄청 세지는것과 같죠. 이런 이유 또는 경험치에 근거하여 많은 분들이
  긴 스프링을 잘라 다운하고 고하중이 지속적으로 걸리는 경기에도 사용하고 있습니다.
   그러나 문제는 <허용 응력>입니다. 예를 들어서 제가 설계한 무쏘 3다운용 스프링의
  스프링 정수는 5.2kg/mm이며, 그에 따른 최대 응력은 100kg/mm2 정도 입니다. 그리고
  2인치업의 경우 스프링 정수는 4.7kg/mm, 최대 응력은 116kg/mm2 정도 입니다. 그런데
  이걸 3인치 다운을 위해 절반으로 자를 경우 스프링 정수는 13kg/mm으로 일반 다운
  스프링의 3배가 되므로 아주 하드한 스프링으로 변신하지만, 문제는 최대 응력이
  176kg/mm2로 허용치인 120kg/mm2에서 과도한 오버 스펙이 되어버린다는 겁니다.
  스프링 설계시엔 소재의 최대 허용치 180의 60% 정도,거기서 또 80%를 초과하지 않도록
  120정도를 한계로 보는데, 그 한계을 크게 오버해서 과도한 하중을 받는 스프링은 어느
  한순간 얼음 조각 깨지듯 부러져 나가는데 그게 언제가 될지 누구도 장담 못하는겁니다.
  물론 특별한 용도를 위해 오버한 스펙으로 처음부터 만드는 경우, 선경이라든지 권수,
  피치, 스프링의 형태등 여러가지 조건을 따져보고 만들게 되지만 기 생산된 스프링의
  단순 절단은 정말 극구 말리고 싶습니다. 다음으로 2번 절단 방법과 3번 마무리...
  저도 약간의 강성 증가나 차고 보정을 위해 제가 설계한 스프링은 허용 한계치 내에서
  조금씩 자르는 경우가 있습니다. 신제품 개발시에는 아예 첨부터 절단 보정을 염두에
  두고 설계하여 양산 스펙을 만들기도 하구요. 절단은 절단기 컷팅등으로 빠르게 하는게
  그나마 좋습니다. 그라인더 절단시에도 오래 끌면 열을 먹는데, 더우기 산소 절단이라면
  지속적인 열이 가해져서 열풀림 현상이 나오므로 스프링의 기능이 손실되어 큰 문제가
  됩니다. 때문에 산소는 절단이나 끝 선 마무리를 위한 휨에도 절대 사용하시면 안됩니다.
  열이 가해진 스프링은 역시 매우 쉽게 부러지므로 초기 생산시의 후처리 과정을 다시
  반복해야만 정상적인 스프링의 역할을 할 수 있습니다. 순정스프링이나 튜닝스프링 모두
  처음부터 설계된 허용치를 넘으면 위험하므로 되도록 개조는 생각하지 마시는게 좋고,
  피치못할 절단시에도 허용의 한계가 있다는걸 잊지 마시기 바랍니다. 오늘 쓴 글이
  스프링 장사를 위한 반 협박처럼 보일지도 모른다는 생각도 합니다. 그러나 저 말고도
  튜닝 스프링 만드는데는 수두룩하니까 기왕이면 정상적으로 설계된 스프링을 쓰시라고
  강력하게 권해 드립니다. 특별한 사양이 필요하시면 만들어 달라고 하시거나, 직접 만드
  실거라면 최소한 주변의 기계 전공하신분들께 부탁해서 허용 한계치안에서 안전하게
  만드시길 권해드립니다. 다시 강조하지만 변수가 매우 많은 차량용 스프링의 임의
  개조는 매우 위험한 선택입니다.
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