Fjærer går hundretusenvis av ganger etter hverandre tilbake til opprinnelig form, også etter høy belastning – det gjør alt av minnemetall. Andre ståltyper formpresser vi, og de forblirformet. Derfor: Hva er fjærstål?
Bildet øverst: Rolls-Royce Silver Shadow hadde Citroëns hydropneumatiske oppheng, som Maserati, Peugeot, Mercedes og andre brukte på lisens. (Foto: Classicpromenade.com)
Av Stein Bekkevold
Først: Stål er jern – med lavt innhold av karbon, godt under en prosent. Det finnes hundrevis av ståltyper, dette er fortsatt vårt mest allsidige bilmetall ved siden av aluminium. Vår aldrende lærebok i materialteknikk sier at «fjærstål er ulike ståltyper til mange produkter, som sverd, sagblader, fjærer osv. De er ofte lavlegerte manganstål, eller stål med middels karboninnhold, og har svært høy flytegrense. Dette gjør at fjærstål går tilbake til opprinnelig form selv med betydelig bøying eller vridning. Vi kan kalle dem minnemetall.»
Mange slike er etterglødet. Denne etterbehandlingen gjør – sammen med stålets sammensetning – at fjæra går tilbake til gammel form etter kraftig, gjentatt bøying eller vridning. Dette styres av krystallstruktur og legeringselementer.
Mangan er viktig. Da våre avanserte forfedre på 800-tallet lagde supersverd av myrmalm, kan mangan fra myras grunne utløp ha vært den hemmelige ingrediensen som skapte vikingsverd som Jarnbite og Steinbite. Langskip seilte i ekspor fulle av jernbarrer – norsk stål var etterspurt vare i mange hundre år, sammen med tørrfisk og skinn av mår og ekorn. I en eksportflåte på ti skip kunne ni være fulle av varer, det tiende var fullt av bevæpnede menn, vaktene …
Citroën C5 var først med det tredje, oppgraderte hydropneumatiske systemet. (Foto: Citroën)
Høyfast
Fjærstål har fasthet fra 540 MPa, som i ganske moderne karosseristål, og opp i skikkelig høyfast med 1200-1500 MPa – MPa er trykk i Newton per m2 – mega-Pascal. Noen legeringer er mer tilpasset fjærer enn andre: Ett heter 1070, og er renset jern med 0,7 prosent karbon og 0,8 prosent mangan – og spor av fosfor og svovel.
En annen type har like lite karbon – som i gode stål, men enda mindre svovel og fosfor – det er altså ekstra renset, en tredje variant har også 0,9 prosent krom – men enda mindre karbon. Et dyrt fjærstål for fly og superbiler inneholder også silisium – mens enda en variant er rustfri, med 18 prosent krom og 8 prosent nikkel, og 0,15 prosent karbon – men hele 2 prosent mangan. Et rustfritt manganstål. For Rolls og de der …
Kjernen i Hydramatique (H2 osv) er høytrykks, mineralsk hydraulikkvæske og fire kuleformete stål trykkreservoarer – fjær og støtdemper i ett; hemmeligheten bak komforten. (Foto: Citroën)
Martensitt
Vår lærebok: «En fjær må tåle stor elastisk formendring for ikke å bli varig endret. Derfor har de høy flytegrense, fasthet. Dette oppnås ved martensittisk herding eller kraftig kalddeformasjon ved valsing til bladfjær – og når tykk ståltråd kaldtrekkes og formes varm over sylindrisk spindel/kolbe til skrufjær.
Behandling og opplegering kan gi fasthet over 1500 MPa. Stålet må dessuten være så seigt i struktur at bruddforlengelsen – strekking til brudd – ligger helt oppe på 8 prosent; mer vanlig for stål er vesentlig lavere». Enda et poeng er at fjærer må tåle utmatting – som når binders bøyes frem og tilbake til brudd, så overflaten må være ripefri – og godt polert – og heller ikke være myknet av avkulling – noe metallurgene besørger.
Stålet må poleres fordi brudd i metall kommer av feil i overflaten – minisprekker som vokser dramatisk – etter gjentatt påkjenning – med metallets lydhastighet (+ 4000 m/s) til kollaps.
En type skrufjær som burde brukes oftere i nye bilmodeller er den progressive. Legg merke til at stigningen øker litt mot navet slik at første del av fjæringsveien er en tanke mykere; smart! (Foto: INTRAX)
Skrufjær
Typisk er skruform med åpen eller lukket konfigurasjon – sylindrisk formede fjærer er IKKE spiralfjærer – de er skruer. Formen lar dem ta opp og lagre maksimal energi. Emnet, en tykk ståltråd på ca ti millimeter i diameter eller mer, er rund eller firkantet. Rund tråd gir bedre spenningsfordeling, firkantet gir økt stabilitet og bæreevne. Avstanden mellom hver vikling kan være konstant eller økende. Konstant gir jevn spenningsfordeling, mens økende – i progressive fjærer – gir økt fleksibilitet og bæreevne først i fjæringsveien – med mykere fjæring.
Endeviklingene er åpne eller lukkede. Åpne gir lavere innbygghøyde og økt sidestabilitet, lukkede gir bedre lastfordeling og beskyttelse. Fjærer lages i spesialfabrikker, og bilbygger bestiller dem direkte, med bilens spesifikasjoner og bruksområde i teknisk underlag.
