مواد به کار رفته در ساخت فنرها و نحوه بهبود خواص آنها

يكي از مطالب مهمي كه در رابطه با طراحي فنر بايد در نظر گرفته شود، انتخاب ماده مناسب است. به بیان دیگر، یکی از مراحل طراحی مفهومی شناخت جنس¬های موجود و محدودیتهای انتخاب جنس است. تعدادي از مواد رايج مورد استفاده در زير آمده است : 

1- سیم سخت کشیده شده 
ارزانترين فولاد فنر است كه بصورت سرد كشيده شده است. در حالت معمولي براي تنشهاي پايين و بارگذاري استاتيكي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين ماده براي دماهاي زير صفر و دماي بالاي 120 درجه مناسب نيست. 

2- سیم حرارت داده شده با روغن 
اين يك فولاد فنر همه منظوره، سرد كشيده شده، كوئنچ شده، عمليات حرارتي داده شده است. به هر حال اين ماده براي بارگذاري خستگي و يا بارگذاري ناگهاني در دماي زير صفر درجه و دماي بالاي 180 درجه مناسب نيست. 
هنگامي كه فنر در معرض شرايط تنش بالا قرار مي گيرد، آلياژهاي فولادي مفيد هستند. 

3- کروم - وانادیوم 
اين فولاد فنر آلياژي براي موقعيتهاي تنش بالا و در دماي بالا تا حد 220 درجه سانتيگراد استفاده مي شود. اين ماده براي مقاومت خستگي و دوام آوردن طولاني در برابر شوك و بارهاي ضربه اي عملكرد خوبي دارد. 

4- کروم سیلیکون 
اين ماده مي تواند براي فنرهاي در معرض تنشهاي بالا استفاده شود. همچنين در موارد عمر طولاني، بارگذاري شوك دار و دماي بالا تا حد 250 درجه سانتيگراد، عملكرد خوبي دارد.

5- سیم موسیقی 
اين ماده فنر به صورت وسيعي براي فنرهاي كوچك مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين بيشترين چقرمگي و مقاومت كششي را دارد و در برابر بارگذاري تكراري در تنشهاي بالا مي تواند مقاومت كند. به هر حال نمي¬تواند در دماهاي زير صفر و يا دماهاي بالاي 120 درجه سانتيگراد به كار برده شود. 
در حالت معمولي وقتي در باره فنرها حرف مي زنيم اين ماده به عنوان يك انتخاب رايج براي فنرها مطرح مي¬شود. 

6- فولاد ضد زنگ 
به طور گسترده در مواد فنر آلياژي استفاده مي شود. 
7- فسفر برنز/برنج 
مقاومت در برابر خوردگي و هدايت الكتريكي خوبي دارد. به همين دليل است كه در كليدهاي الكتريكي به عنوان اتصال دهنده استفاده مي شود. برنج مي تواند در دماهاي زير صفر نيز استفاده شود. 
در رابطه با پروسه هاي ساخت فنرها، اگر قطر فنر و قطر سيم فنر نيز بسيار كوچك باشند، در اينصورت فنر به صورت معمولي طي يك فرآيند كشيدن سرد با استفاده از يك دستگاه پرس توليد مي¬شود. به هر حال براي فنرهاي خيلي بزرگ كه هم قطر پيچش بزرگ و هم قطر سيم بزرگ دارند، بايد براي توليد از پروسه گرم استفاده شود. سيم آن در ابتدا بايد گرم شده و سپس از يك دستگاه پرس مناسب براي پيچاندن آن استفاده شود. 
فولاد سیم موسیقی AISI 1085، برای فنرهای با بالاترین کیفیت تا قطر3 میلیمتر استفاده می¬شود. برای قطرهای تا 12 میلیمتر AISI 1065 ممکن است به صورت سخت شده و حرارت داده شده و یا سرد کشیده شده استفاده شود. 
برای قطر سیم های بزرگتر و یا برای کاربردهای تحت تنش بالا، فولادهای کم آلیاژ که شامل کروم- وانادیوم، کروم- سیلیکون و سیلیکون- منگنز به صورت سخت شده و حرارت داده شده استفاده می شوند (50 to 53 Rc hardness معادل با 1600 تا 1700 مگاپاسکال مقاومت کششی نهایی). 

برای اکثر مواد فنر افزایش قطر سیم مقاومت کششی نهایی را کاهش داده و اگر مقاومت کششی نهایی بر حسب قطر سیم در صفحه شبه لگاریتمی رسم شود، برای اکثر مواد استفاده شده برای فنرها یک خط راست بدست می آید. 
بر اساس تحقیقات انجام شده، مقاومت برشی تسلیم برای اکثر مواد بین 35/0 تا 55/0 مقاومت کششی نهایی خواهد بود. هنگامی که اطلاعات خاصی در دسترس نباشد، مقدار 5/0 مقاومت کششی نهایی برای کربن سخت شده و حرارت داده شده و آلیاژهای سبک فولاد می تواند استفاده شود.