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.

Ferramenta de Engenharia Gratuita #064

Calculadora de Projeto de Mola Helicoidal de Compressão

Projete molas helicoidais de compressão. Insira o diâmetro do fio, diâmetro da espira, comprimento livre, espiras ativas e módulo de cisalhamento para calcular a constante da mola, carga máxima, tensão de cisalhamento e altura sólida.

Constante da Mola k Fator de Wahl Cálculo Automático

Diâmetro do Fio d (mm)

Diâmetro Médio da Espira D (mm)

Comprimento Livre L₀ (mm)

Espiras Ativas n

Material (Módulo de Cisalhamento G)

Tipo de Extremidade

Predefinições rápidas

Resultados

Constante da Mola k

—

Carga Máxima em Sólido (F_sólido)

—

Tensão de Cisalhamento Máxima τ (com Kw)

—

Altura Sólida

—

Índice da Mola C

—

Fator de Wahl K_w

—

Perfil da Mola

Constante da Mola

Tensão de Cisalhamento com Correção de Wahl

Fator de Wahl

onde C = D/d é o índice da mola.

Altura Sólida

Material	G (GPa)	Uso Típico
Fio Musical (A228)	79.3	Uso geral, alta vida útil à fadiga
Cromo-Vanádio	77.2	Alta tensão, cargas de impacto
Aço Inoxidável 302	69.0	Resistência à corrosão
Bronze Fósforo	41.4	Elétrica, não magnética
Cobre Berílio	44.8	Antispark, condutiva

Exemplo — Mola de Aço Musical

Dados: 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 → Curso = 80 − 48 = 32 mm

F_sólido = 9,39 × 32 = 300,5 N

⚠️ Nota: Nunca comprima uma mola até a altura sólida em serviço. Projete o curso de trabalho para ≤80% da deflexão disponível. Verifique a flambagem se comprimento livre/diâmetro médio > 4.

Calculadora de Projeto de Molas Helicoidais de Compressão | Ferramenta Online Gratuita #064

Resultados

Constante da Mola

Tensão de Cisalhamento com Correção de Wahl

Fator de Wahl

Altura Sólida

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