How is the spring rate calculated?

The spring rate k for a helical compression spring is k = Gd⁴/(8D³n), where G is the shear modulus, d is wire diameter, D is mean coil diameter, and n is the number of active coils. This formula assumes round wire and negligible pitch angle.

What is the Wahl correction factor?

The Wahl factor Kw accounts for curvature and direct shear effects in helical springs. Kw = (4C-1)/(4C-4) + 0.615/C, where C = D/d is the spring index. It increases the calculated shear stress, especially for small spring indices (tight coils).

What spring index C should I target?

A spring index C = D/d between 4 and 12 is typical. C 12 can lead to tangling and buckling. C = 6–10 is optimal for most applications.

What is solid height and why does it matter?

Solid height is the length of the spring when fully compressed so all coils touch. It equals (total coils) × wire diameter. The spring must never be compressed to solid height in service, or permanent set (plastic deformation) will occur.

Which shear modulus G should I use?

Common values: Music wire (ASTM A228) G ≈ 79.3 GPa, Stainless 302 G ≈ 69 GPa, Chrome-vanadium G ≈ 77.2 GPa, Phosphor bronze G ≈ 41.4 GPa. G varies slightly with temperature and wire diameter.

Herramienta de ingeniería gratuita #064

Calculadora de diseño de resortes helicoidales de compresión

Diseñe resortes helicoidales de compresión. Ingrese el diámetro del alambre, el diámetro de la bobina, la longitud libre, las espiras activas y el módulo de corte para calcular la rigidez del resorte, la carga máxima, el esfuerzo cortante y la altura a tope.

Rigidez del resorte k Factor de Wahl Cálculo Automático

Diámetro del alambre d (mm)

Diámetro medio de la bobina D (mm)

Longitud libre L₀ (mm)

Espiras activas n

Material (Módulo de corte G)

Tipo de extremo

Preajustes rápidos

Resultados

Rigidez del resorte k

—

Carga máxima a tope (F_tope)

—

Esfuerzo cortante máximo τ (con Kw)

—

Altura a tope

—

Índice del resorte C

—

Factor de Wahl K_w

—

Perfil del resorte

Rigidez del resorte

Esfuerzo cortante con corrección de Wahl

Factor de Wahl

donde C = D/d es el índice del resorte.

Altura a tope

Material	G (GPa)	Uso Típico
Alambre musical (A228)	79.3	Uso general, alta vida útil a fatiga
Cromo-vanadio	77.2	Alto esfuerzo, cargas de impacto
Acero inoxidable 302	69.0	Resistencia a la corrosión
Bronce fosforoso	41.4	Eléctrico, no magnético
Cobre berilio	44.8	No chisporroteante, conductor

Ejemplo: resorte de alambre musical

Datos: d = 4 mm, D = 30 mm, L₀ = 80 mm, n = 10, G = 79300 MPa

C = 30/4 = 7.5

k = 79300 × 4⁴ / (8 × 30³ × 10) = 79300 × 256 / 2,160,000 = 9.39 N/mm

Altura sólida = (10+2) × 4 = 48 mm → Recorrido = 80 − 48 = 32 mm

F_tope = 9.39 × 32 = 300.5 N

⚠️ Nota: Nunca compriman un resorte hasta su altura sólida en servicio. Diseñen el recorrido de trabajo para ≤80% de la deflexión disponible. Verifiquen pandeo si la longitud libre/diámetro medio > 4.