Cosa sono le Wave Springs e perché usarle?

Dan Carney | 12 febbraio 2021

Abbiamo chiesto all'ingegnere marketing di Smalley Justyna Rapacz di informarci sulla progettazione delle molle ondulate e sulla loro utilità per gli ingegneri che progettano prodotti. Ci siamo rivolti a Smalley in quanto inventore della molla ondulata avvolta sul bordo per fornirci una spiegazione autorevole dei vantaggi di questo tipo di molla.

Novità dal design: cos'è una molla ondulata?

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Justyna Rapacz: Una molla ondulata è un tipo di molla di compressione realizzata in filo piatto con un design unico a "onde multiple per giro". Questo design innovativo è il motivo per cui una molla ondulata può offrire la stessa forza elastica di una tradizionale molla elicoidale a filo tondo ma al 50% della sua altezza operativa.

DN: Quali sono le principali applicazioni delle molle ondulate?

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Justyna Rapacz: Dai diametri piccoli a quelli grandi, dai carichi leggeri a quelli pesanti, dall'acciaio al carbonio ai materiali esotici, le molle ondulate sono state la soluzione affidabile e salvaspazio per decine di migliaia di applicazioni. Dai prodotti di consumo quotidiano come lo smartwatch al polso ai dispositivi medici salvavita come gli strumenti chirurgici robotici fino agli ambienti estremi come i pozzi petroliferi nelle profondità della superficie terrestre, fino all'altezza di Marte, non c'è praticamente alcun limite per le sorgenti delle onde.

Un'applicazione comune che sfrutta i vantaggi di una molla ondulata è una valvola di flusso. Sebbene molti sistemi di molle possano essere progettati nelle valvole, gli ingegneri spesso scelgono le molle ondulate per la loro capacità di risparmiare spazio e il comportamento di compressione lineare attraverso l'80% dell'intervallo di compressione. Queste caratteristiche uniche consentono un controllo più preciso e ripetibile sia del flusso che della pressione.

All'aumentare della pressione del fluido, una molla ondulata Crest-to-Crest controlla con precisione lo spostamento lineare del pistone.

DN: Quali sono i vantaggi dell'utilizzo delle molle ondulate?

Justyna Rapacz: Che tu abbia vincoli di spazio, necessiti di maggiore flessibilità di progettazione o desideri soddisfare un requisito di carico specifico, l'aggiunta di una molla ondulata al tuo kit di strumenti di progettazione può aprire un mondo di nuove possibilità di progettazione. Le molle ondulate ottimizzano lo spazio nel tuo assemblaggio fornendo la stessa forza elastica di una normale molla di compressione, ma ad un'altezza operativa ridotta.

I principali vantaggi delle molle ondulate includono:

Una molla elicoidale convenzionale (r) rispetto a una molla ondulata (l).

DN: Quali sono i compromessi, se ce ne sono? Costo?

Justyna Rapacz: Le molle ondulate sono la molla di compressione ideale quando lo spazio è un vincolo; tuttavia, non sono la soluzione ideale per applicazioni con corse elevate e/o accompagnate da requisiti di carico relativamente elevati. Le molle ondulate sono progettate solo per compressione, quindi nelle applicazioni in cui è richiesta estensione o torsione, è necessario specificare una molla alternativa.

Dal punto di vista dei costi, le molle ondulate possono farti risparmiare denaro quando prendi in considerazione l'intero assemblaggio. Le molle ondulate possono ottimizzare lo spazio nell'assieme fornendo la stessa forza della molla in uno spazio più piccolo, con una conseguente riduzione complessiva delle dimensioni dell'assieme, del peso, dei tempi di produzione e del costo del materiale. Sebbene le molle ondulate possano potenzialmente avere un prezzo pezzo più elevato rispetto alle molle elicoidali, è possibile notare un risparmio complessivo sui costi quando si progetta una molla ondulata nella propria applicazione.

DN: In che modo la scelta del materiale incide sulle prestazioni della molla?

Justyna Rapacz: La selezione del materiale giusto è fondamentale per ottenere prestazioni ottimali della molla. Ci sono diversi fattori da considerare durante la selezione del materiale della molla, come l'ambiente operativo, il ciclo di vita e il budget. Le molle ondulate standard sono disponibili in acciaio al carbonio e acciaio inossidabile 17-7.

Justyna Rapacz, ingegnere marketing di Smalley.

DN: Quali sono le vostre previsioni per un maggiore utilizzo delle molle ondulate in futuro?