فنر چیست؟
برای آشنایی با فنر در ابتدا لازم است تا یک تعریف برای آن ارائه کنیم. فنر یک جسم با قابلیت الاستیک است که انرژی مکانیکی را در خود ذخیره می‌کند و با حذف نیروی مخالف آن را آزاد می‌کند. بدین ترتیب با استفاده از فنر می‌توانید یک وسیله را بدون استفاده از موتور یا سایر وسایل برقی در جای خود نگهدارید. وقتی به فنر فکر میکنید، احتمالا اولین چیزی که به ذهن شما می‌رسد، فنرهای مارپیچ کلاسیکی است که به شکل استوانه‌ای از فلز ساخته می‌شوند. اما این شکل فنر معمولی ترین نوع فنر است و فنر ها به شکل های دیگری نیز ساخته می‌شوند. فنر ها جز پر کاربرد ترین وسایل هستند که از ساعت های درون دست شما گرفته تا ماشین هایی که سوار آن می‌شوید، حضور دارند.
تاریخچه فنر چیست؟
برای آشنایی با فنر ها لازم است تا تاریخچه استفاده از این وسیله را بدانیم. استفاده از فنر ها به زمان های بسیار دور بر می‌گردد و قدمت آن را می‌توان به زمان انسان های اولیه مرتبط دانست. در واقع شاید اولین استفاده ای که بشر از فنر کرد، مربوط به ساخت تیر و کمان باشد که برای شکار و یا جنگ استفاده می‌شد. این نوع فنر فاقد هر گونه سیم پیچ است. فنر های لول برای اولین بار در قفل در ها استفاده شدند. توانایی فنر برای ذخیره انرژی مکانیکی باعث می‌شود تا انرژی مورد نظر برای حرکت قفل تامین شود. اندکی بعد، استفاده از فنر ها در ساعت های جیبی آغاز شد. تنش قابل تنظیم و ثابت آنها در حفظ زمان دقیق در ساعت بسیار مفید بود. امروزه مردم از فنر ها در مجموعه ای وسیعی از کاربرد ها استفاده می‌کنند. در واقع فنر ها به یک جز لاینفک در زندگی ما تبدیل شده‌اند. از کوچک ترین اسباب بازی ها گرفته تا ماشین های سنگین، خودرو ها و تجهیزات ساختمانی، همه از فنر ها استفاده می‌کنند. با آشنا شدن با اهمیت فنر ها این سوال پیش می‌آید که آنها چگونه کار می‌کنند؟
اصول کار فنر ها چیست؟
شنایی با فنر بدون دانستن نحوه کارکرد آنها فایده ای ندارد. در واقع برای درک هر وسیله ای لازم است تا در ابتدا با نحوه کارکرد آن آشنا شوید. برای آشنا شدن با اصول کار فنر ها، بیایید به اولین نمونه فنر ها فکر کنیم: تیر و کمان. نحوه کار تیر و کمان بدین گونه است که کماندار زه کمان را رو به عقب می‌کشد و با اعمال نیرو آن را نگه می‌دارد. این انرژی مکانیکی در کمان ذخیره می‌شود. با این وجود، کمان تمایل دارد به حالت اولیه خود برگردد.
به همین دلیل وقتی کماندار زه را رها می‌کند، بلافاصله موقعیت کمان به حالت اولیه بر می‌گردد و تیر رو به جلو شلیک می‌شود. اگر کماندار نیروی زیاد تری را برای عقب کشیدن زه به کمان اعمال کند، تیر نیز با قدرت زیاد تری شلیک می‌شود. اما اگر کماندار زه را با نیروی کم تری بکشد، تیر نیز با سرعت کم تری شلیک می‌شود.فنر ها از چه موادی ساخته می‌شوند؟
در ادامه آشنایی با فنر ها، می‌خواهیم به این موضوع بپردازیم که فنر ها از چه موادی ساخته می‌شوند؟ مواد مختلفی می‌توانند به عنوان فنر استفاده شوند. در واقع اینکه از چه جنسی برای ساخت فنر استفاده کنید، بستگی به پارامتر های مختلفی دارد. به عنوان مثال کاربرد فنر مد نظر شما چیست؟ یا اینکه فنر تولید شده باید در دمای پایین کار کند یا اینکه دماهای بالا مد نظر است. همچنین پارامتر خوردگی نیز دیگر چیزی است که حتما باید در نظر گرفته شود. بعد از اینکه نوع کاربرد به صورت دقیق مشخص شد، می‌توان برای انتخاب جنس های مختلفی که برای ساخت فنر در دسترس شما قرار دارد اقدام نمود.
برای آشنایی با فنر باید بدانیم جنس این مواد از چیست؟ فنر ها معمولا از جنس فولاد های سخت ساخته می‌شوند. سازنده فنر می‌تواند به دو صورت فولاد مورد استفاده را سخت سازی کند. روش اول استفاده از فولاد پیش سخت شده قبل از تشکیل فنر است و روش دوم نیز بعد از ساخت فنر است. از فولاد A228 که به آن سیم موسیقی نیز گفته می‌شود، برای ساخت فنر های با کیفیت استفاده می‌شود. فولاد های زنگ نزن نیز می‌تواند برای ساخت فنر هایی به کار برده شود که در محیط های مرطوب استفاده می‌شوند. استفاده از فولاد زنگ نزن باعث می‌شود تا مقاومت به خوردگی فنر به شدت افزایش یابد. در نتیجه این موضوع می‌توانید از فنر ساخته شده برای مدت زمان طولانی تری استفاده کنید.
مراحل ساخت فنر
برای آشنایی با فنر و روش ساخت آن می‌توان فرآیند تولید فنر را به چهار مرحله تقسیم بندی نمود. اولین مرحله پیچاندن یک سیم به صورت سرد یا گرم است. برای افزایش انعطاف پذیری، معمولا سیمی که قصد داریم تا از آن فنر بسازیم را گرم می‌کنیم. در حالی که سیم همچنان داغ است آن را به دور یک محور پیچانده و بلافاصله درون روغن قرار می‌دهند تا به سرعت سرد و سفت شود. بعد از اتمام این مرحله، فولاد کاملا سخت شده است. فرآیند پیچش سیم باعث ایجاد تنش در آن می‌شود. به همین دلیل با قرار دادن آن در کوره و اجرای یک فرآیند عملیات حرارتی، سیم فنر تنش زدایی می‌شود. بعد از بیرون آوردن از کوره، فنر برای مدتی بیرون گذاشته می‌شود تا به آرامی سرد شود.