Fjærer er rare metallsaker som hundretusenvis av ganger etter hverandre får tilbake formen etter høy belastning. Andre stål formpresser vi, og de forblir i sin nye form. Så hva er fjærstål?
Bildet: Det er ikke enkelt – metallurgisk sett – å lage fjærer som holder, men våre dagers metallurger er flinkere enn forgjengerne – her ser du en ekte spiralfjær (en skrufjær har sylindrisk form) i en T-Ford, og innenfor den sitter hovedfjæra av bladstål. (Foto: Ford)
Av Stein Bekkevold
Fjærstål er flere typer stål (renset, legert jern) laget for sverd, sagblad, hjuloppheng og mye annet. De er ofte lavlegerte manganstål, middels legerte karbonstål eller høykarbonstål med høy flytegrense (fasthet). Og mange er etter-glødet. Dette gjør at ting av fjærstål går tilbake til gammel form selv etter kraftig bøying eller vridning.
Og fjærstål lages med fasthet fra 540 MPa, likt med godt karosseristål, og opp i skikkelig høyfast med 1200-1500 MPa – MPa er enheten for trykk i Newton per m2 – mega-Pascal.
Dyrere fjærstål
Hvilke triks bruker metallurgene? Noen legeringer passer bedre i fjærer enn andre: Et vanlig fjærstål type 1070 inneholder rent jern med under 0,7 prosent karbon, men hele 0,8 prosent mangan – og spor av fosfor og svovel etter rensingen.
Neste kategori har like lite karbon – typisk for gode stål, men har enda mindre svovel og fosfor, mens en tredje variant har 0,9 prosent krom i tillegg – men litt mindre karbon enn søsknene.
Et enda dyrere fjærstål for fly og sånt inneholder også silisium – og nok en variant er nesten rustfri, med 18 prosent krom og 8 prosent nikkel, men bare 0,15 prosent karbon – og hele 2 prosent mangan.
Fjærbrudd
I vår loslitte lærebok leser vi: En fjær må tåle stor elastisk formendring for ikke å bli varig endret når lasten forsvinner. Derfor lages de gjerne av stål med høy flytegrense, høy fasthet; styrke. Dette krever spesiell (martensittisk) herding eller høytrykks kalddeformasjon når plater valses til bladfjærer – og når tråd kaldtrekkes (rullformes) til skrufjærer. Behandling og opp-legering kan gi fasthet opp i +1500 MPa.
Og stålet må være så seigt at bruddforlengelsen – strekking til brudd – ligger på 8 prosent. Enda et poeng er at fjærer må tåle utmatting – det skjer når binders bøyes frem og tilbake til brudd, så overflaten må være ripefri – polert – og ikke være myknet av avkulling – noe metallurgene greit fikser.
Grunnen til at stålet må poleres er at brudd i metall ofte kommer av feil i overflaten – minisprekker som vokser med metallets lydhastighet (+ 4000 m/s) til brudd. Og fjærbrudd er noe fælt herk, det vet de som har kjørt en sliten veteran med trøtte dempere altfor fort på dårlig vei …
