نابض (زنبرك)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مقدمة تاريخية

وجدت النوابض (الزنبركات) المعدنية في العصر البرونزي وذلك كما هو الحال بالنسبة لمعظم الميكانيزمات الأساسية، وقد تم استخدام نوابض بسيطة جدا وغير لولبية عبر التاريخ حتى أن أغصان الأشجار المرنة استخدمت كنوابض. و يمكن القول أن النوابض وجدت قبل وجود المعادن، حيث استعمل الخشب سابقا كعنصر ذو بنية مرنة في أقواس الرماية و المنجنيقات في العمليات الحربية. خلال القرن الثالث قبل الميلاد طور المهندس الإغريقي (كاتسيبوس) من الإسكندرية طريقة لصناعة برونز نابضي و ذلك بزيادة نسبة القصدير في الخليطة و التقسية بواسطة الضرب بالمطرقة، و حاول استخدام مجموعة من النوابض الورقية لصناعة منجنيق عسكري، لكنها لم تكن قوية كفاية، و خلال القرن الثاني قبل الميلاد قام المهندس (فيلو) من بيزنطة بصناعة منجنيق مشابه لكنه أفضل من السابق.

استعملت الأقفال بشكل واسع في الإمبراطورية الرومانية القديمة وقد استخدمت هذه الأقفال صفائح معدنية مقوسة لتحافظ على الأبواب مغلقة حتى تضغط الصفائح بواسطة المفاتيح. التطور التالي في تاريخ النوابض حدث في العصور الوسطى. فقد اخترع (فيلارد ديهونيكورت) منشار آلي في عام 1250م استخدم عجلة مائية لدفع نصل المنشار باتجاه واحد وفي الوقت نفسه ينحني الطرف المقابل, و عندما يعود إلى الحالة المسترخية يقوم بسحب نصل المنشار في الاتجاه المعاكس.. وقد طورت النوابض اللولبية في وقت مبكر من القرن الخامس عشر. وذلك باستبدال نظام الأوزان الذي استخدم بشكل واسع في تشغيل الساعات بنظام النوابض الملفوفة. و قد أصبحت النوابض الدقيقة ضرورية جدا في عصر النهضة الأوروبية وذلك في صناعة الساعات الدقيقة حيث شهد القرن الخامس عشر تطورا كبيرا جدا في علم و فن صناعة الساعات. كما أن الأسلحة النارية كانت أيضا مجالا مهما شجع على تطور صناعة النوابض.

و في القرن الثامن عشر كانت الحاجة لكمية كبيرة من النوابض الدقيقة و ذات السعر المنخفض، حيث كانت صناعة النوابض يدوية في غالب الأحيان أما بالنسبة للوقت الحالي فان النوابض تصنع بشكل واسع من سلك الموسيقى (ASTM A228 (0.8 0.95% C)) أو ما شابه. طورت منهجيات التصنيع حاليا بشكل كبير بحيث نجد اليوم النوابض منتشرة في كل مكان و سمحت التقنيات الموجهة بالحاسوب بإنتاج صفائح أو أسلاك نابضيّة حسب الكمية المطلوبة خلال أسابيع.

تعريف النابض (الزنبرك) و قانون هوك

النوابض هي من العناصر الميكانيكية الأساسية و التي تشكل أساس لعدة أنظمة ميكانيكية. يمكن تعريف النابض بأنه عنصر مرن يبذل قوة مقاومة عندما يتغير شكله. معظم النوابض خطية و تخضع لقانون هوك:

F=KΔ حيث Fقوة رد الفعل، Δ هي الإزاحة، و K هو ثابت النابض.

أنواع النوابض

أولاالنوابض السلكية اللولبية

النوابض القابلة للانضغاط (Compression Springs):

النوابض القابلة للانضغاط

هي نوابض ذات ملف حلزوني مفتوح تقاوم القوى الضاغطة المطبقة باتجاه محورها. نوابض الانضغاط اللولبية تستخدم لمقاومة القوى الضاغطة المطبقة أو لتخزين الطاقة في أنظمة الدفع. تمتلك النوابض القابلة للانضغاط أشكال متنوعة وتستخدم بشكل عام في الأنظمة الآلية و التطبيقات الفضائية و غيرها. إن أغلب نوابض الانضغاط هي عبارة عن نوابض اسطوانية مستقيمة مصنوعة من سلك دائري المقطع. و لكن هناك العديد من الأشكال الأخرى لهذه النوابض تتضمن النوابض المخروطية, النوابض البرميلية, نوابض الساعة الرملية، النوابض الاسطوانية. و يمكن أن تكون هذه النوابض يمينية أو يسارية الالتفاف.

الأبعاد الأساسية لهذه النوابض هي كما يلي :

•الطول الحر, الأصغري, الأعظمي، الطول الصلد (الطول الصلد للنوابض القابلة للانضغاط هو بالتعريف طول النابض عندما يتعرض لحمولة كافية لجعل لفاته متماسة مع بعضها البعض وبالتالي فإن تطبيق أي قوة إضافية لا يؤدي إلى انحراف النابض)

•القطر الوسطي للنابض, القطر الخارجي و القطر الداخلي.

•عدد اللفات الفعلية, عدد اللفات الفعالة.

oثابت النابض

يعبر هذا الثابت عن التغير في القوة (الحمل) بدلالة الانحراف أو الانتقال للنابض. ويمكن تحديد هذا الثابت كما يلي :

1.إجراء انحراف للنابض تقريباً بمقدار 20% من الانحراف المسموح به و نقيس القوة (P1) و طول النابض (L1).

2.إجراء انحراف للنابض تقريباً بمقدار 80% من الانحراف المسموح به و نقيس القوة (P2) و طول النابض (L2). ويجب الانتباه إلى عدم تلامس اللفات عند الطول L2 (ماعدا النهايات المتراصة)

3.حساب الثابت (R) (N/mm)

R = (P2 - P1) / (L1 - L2 )

oنهايات النوابض يوجد أربعة أنواع نهايات لنوابض الانضغاط اللولبية, عادية, عادية مجلوخة, متعامدة, متعامدة مجلوخة. تنتج النهايات العادية عن قطع اللفات وترك النهايات كما هي بنفس الخطوة, تعتبر هذه النهاية رخيصة التصنيع و اقتصادية و لكنها لا تعطي مركزية لمحور النابض مع سطح الاستناد. و النهاية المجلوخة تعتبر أفضل من ناحية التمركز حيث أن سطح اللفة يكون عامودياً على محور النابض, أما النهاية المتعامدة فاللفة الأخيرة فيها تكون مستوية, و بالتالي هناك تغير في الخطوة و تأمين للتمركز. و النهاية المتعامدة المجلوخة تؤمن تمركز محور النابض بشكل جيد و هي مكلفة اقتصادياً بعض الشيء, كما أنه نتيجة الجلخ يصبح قطر السلك في اللفة الأخيرة صغيراً جداً (أقل من mm 0.5) لذلك ينصح في بعض الحالات وحسب الشروط باستعمال النهايات المتعامدة فقط.

النوابض القابلة للتمدد (Extension Springs):

النوابض القابلة للتمدد

وهي نوابض ذات ملف حلزوني مغلق (أو مفتوح) تتحمل حمولات الشد. و يجب أن يراعى عند تصميمها الإجهادات الابتدائية، الإجهادات على الخطافات، طرق اللف الخاصة، تسامح الشد الأعظمي عند التركيب. وهي النوابض التي تمتص الطاقة عن طريق مقاومتها لقوى السحب. عادة ً تصنع النوابض القابلة للتمدد من أسلاك ذات مقطع دائري تلف مع شد ابتدائي. استخدامات هذه النوابض تتضمن المسجلات و الموازين و الأبواب و الغسالات و التطبيقات التي تتطلب نماذج متنوعة من أدوات الشد. أنواع مختلفة من النهايات تستخدم لوصل هذه النوابض بمصادر القوة. و توجد هذه النوابض بأشكال مختلفة و متعددة.

أما بالنسبة للثوابت و الأبعاد التصميمية لهذه النوابض فهي كما يلي :

•الطول, الأصغري, الأعظمي.

•القطر المتوسط , القطر الخارجي الأعظمي , القطر الداخلي الأصغري.

•قياس السلك, مادة السلك.

•عدد اللفات.

•تصميم النهايات – اتجاه اللف يميني أو يساري.

•القوة التي يستطيع النابض تحملها.

•طول التمدد الأعظمي.

oالشد الابتدائي : إن غالبية النوابض القابلة للتمدد يتم لفها مع شد ابتدائي. حيث يكون هذا الشد هو القوة الداخلية التي تثبت اللفات بإحكام مع بعضها البعض. و بخلاف النوابض القابلة للانضغاط – التي تكون ذات تحميل و انحراف ابتدائي يساويان الصفر – فإن النوابض القابلة للتمدد يمكن أن تكون ذات تحميل مسبق عند انحراف يساوي الصفر. إن هذا التحميل المسبق الذي يدعى الشد الابتدائي يمكن أن يتغير ضمن حدود حيث ينقص بزيادة دليل النابض (و هو نسبة قطر النابض إلى قطر سلك النابض) حيث هناك لكل دليل نابض مجال للإجهاد بحيث يمكن أن يثبت بدون مشاكل. و إذا احتاج المصمم إلى نابض قابل للتمدد بدون شد ابتدائي فيجب عليه تصميم النابض بوجود فراغ بين اللفات. بخلاف النوابض القابلة للانضغاط فإن هذه النوابض لا تملك نقطة توقف صلد لمنع التحميل الزائد. و بسبب ذلك فإن مستويات الإجهاد للنوابض القابلة للتمدد أقل منها في النوابض القابلة للانضغاط. هناك نوع خاص من النوابض القابلة للتمدد تدعى النوابض المتداخلة حيث تملك هذه النوابض نقطة توقف صلد و تشكل نوع من النوابض القابلة للانضغاط مزود بخطاف خاص.

ثابت النابض

1.يمد النابض إلى الطول (L1) حتى تتباعد لفات النابض ثم تقاس القوة (P1).

2.يمد النابض إلى طول ثاني أكبر من الأول (L2) و تقاس أيضاً القوة (P2).

3.يتم حساب الثابت بتقسيم فرق القوى على فرق الأطوال كما يلي :

(R = (P2 - P1)/(L2- L1

oقياس الشد الابتدائي

1.تحديد الطول الابتدائي الدقيق (Li) للنابض عن طريق تطبيق قوة كافية على النابض تؤدي إلى شده دون أن تتباعد لفاته.

2.يمد النابض إلى الطول (L1) كاف لفتح لفات النابض ثم تقاس القوة(P1) .

3.يمد النابض إلى الطول (L2) للحصول على انحراف مساو للانحراف الحاصل في الحالة الأولى ثم تقاس القوة (P2).

4.نظراً لأن الإنحرافين متساويين, فإنه يمكن إثبات أن الشد الابتدائي يعطى بالعلاقة :

Pi = 2P1 - P2

oمواصفات نهايات النوابض القابلة للتمدد

التنوع في النهايات التي يمكن استخدامها في النوابض القابلة للتمدد غير محدود و ذلك حسب التصميم المطلوب حيث يمكن أن تحوي هذه النهايات على شرار, أو على عيون تضييق أو توسيع على جانب النابض أو في مركزه , أو حلقات تمدد , أو خطافات أو عيون متنوعة حسب الموقع و المسافات بالنسبة جسم النابض, و حتى نهايات ذات شكل مستطيل. معظم حالات الانهيار للنوابض القابلة للتمدد تحدث في منطقة النهاية. و لإطالة عمر هذه النوابض يجب أن يكون مسار السلك ناعماً و تدريجياً حتى الوصول إلى النهاية. كما يجب تقليل تركيز الإجهادات إلى الحد الأدنى. الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء لسلك النابض هو 1 1/2 مرة من قطر السلك. في الماضي كان يتم تشكيل الكثير من النهايات في عمليات ثانوية. أما الآن – بوجود الآلات الحديثة التي يتم التحكم بها بواسطة الكمبيوتر – فإن العديد من النهايات يتم تشكيلها مباشرةً أثناء عملية اللف.

النوابض القابلة للفتل(Torsion Springs):

النوابض القابلة للغتل

وهي نوابض تعطي ضغط في اتجاه دائري (عزم دوران) يسمى أيضا النابض المحرك أو (نابض الطاقة) وهي وشائع حلزونية يمينية أو يسارية بحيث يلتف عند التحميل من الموقع الحر نحو الموقع الملفوف. إن تحميل النابض يؤدي إلى انخفاض في قطره و زيادة في طوله، هذه التغيرات في شكل النابض يجب أن تكون محسوبة بشكل دقيق لمعرفة الانحناء الذي سيتعرض له ساعد النابض. كما يجب ترك فراغ طفيف بين حلقات النابض و ذلك من أجل منع الاحتكاك بين هذه الحلقات و الذي قد يؤدي إلى تعديل عزم الفتل و مقدار الانحراف. والنوع الخاص من نوابض الفتل المسمى بنابض الفتل المزدوج يملك فراغ بين الملفات لتقليل الاحتكاك. حيث أن نوابض الفتل المزدوج تتألف من ملفين أيمن و أيسر متصلان ببعضهما البعض ويعملان بالتوازي. إن النوابض الحلزونية التي تستخدم لتطبيق عزم دوران أو لتخزين الطاقة التدويرية تدعى غالبا بنوابض الفتل أو الفتل المزدوج. عزم الدوران هو بالتعريف القوة التي تؤدي إلى الدوران. هذا وتستعمل هذه النوابض في مفصلات الأبواب وفي مقلّع السيارات وتستعمل عندما يتطلب الأمر تأمين عزم دوران في كثير من الآليات. وهي تلف كنوابض الانضغاط و الشد ولكن مع تشكيل النهايات بحيث تصلح لنقل عزم الدوران وغالبا ما تكون اللفات متجاورة بجانب بعضها البعض. إن العزم المطبق على اللفات يسبب الانعطاف على السلك. إن العزم المطبق يجب أن يسعى دائما لإغلاق اللفات على بعضها البعض وليس إبعادها عن بعضها البعض, لأن الإجهادات المتبقية نتيجة عملية لف النابض تتوافق ضد عزم الاغلاق. والعزم المطبق يجب ألا يعكس اتجاهه أبدا أثناء العمل. الحمولات الديناميكية على النوابض يجب أن تكون متراوحة أو متكررة ولكنها غير منعكسة مع نسبة إجهادات موجبة.

R≥ 0 ……….. R=σ min / σ max

يجب تثبيت هذه النوابض قطريا في ثلاث نقاط على الأقل عند قطر اللفة لامتصاص رد الفعل. هذا التثبيت يتم عادة بوضع قضيب ضمن اللفات. حيث يجب أن يكون قطر القضيب حوالي 90% من أصغر قطر داخلي للفات وذلك لتجنب انعطافه أثناء تطبيق القوة. من أجل تصنيع نوابض الفتل اللولبية يجب تحديد المواصفات الأساسية لهذه النوابض وهي : الزاوية بين نهايتي النابض- الحمل المطبق على هاتين النهايتين- ذراع العزم - الانحراف الزاوي عن الوضع الحر- قطر السلك- قطر اللفة الخارجي – عدد اللفات- كما يجب تحديد القوة بالزاوية بين النهايات بعد تطبيق هذه القوة. بما أن الحمولة تسبب الانعطاف فإن الأسلاك المربعة أو المستطيلة تعطي مردودا أكبر إذا اعتبرنا الصلابة في واحدة الحجم. ومع ذلك تصنع معظم نوابض الفتل من أسلاك دائرية المقطع بسبب انخفاض الكلفة الاقتصادية وكثرة تنوع المواد المتوفرة.

تشكيلات سلكية (Wire Forms):

التشكيلات السلكية هي أطوال و أشكال خاصة من الأسلاك مشكلة و محنيّة لأغراض معينة. و ليس هناك حدود لإمكانيات الأشكال الممكن إنتاجها بهذه الطريقة، مثل الخطاف مثلا، كما يوجد عدة أشكال أخرى.

ثانياالنوابض المسطحة:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

النابض الصفائحي(LEAF SPRING)

النابض الصفائحي

يمكن تصميم النابض الصفيحي المبين بالشكل بحيث يكون له خواص متقدمة. و هو نابض غير خطي، مفيد جدا للآليات و الشاحنات و التي يجب أن تتناسب فيها استجابة النوابض مع مجال واسع من التحميل. تستخدم النوابض الصفيحية بشكل أساسي لامتصاص الصدمات في السيارات و القطارات و المطارق و المكابس الميكانيكية، حمل وزن الآلية و تامين المقاومة والاستقرار الكافيين ضد انقلاب و تأرجح الآلية و مقاومة آثار الانعطاف الجانبية و تامين مقاومة للصدمات.

النابض المنبسط Flat Stock Spring :

يستخدم هذا النوع من النوابض في شروط فراغ مقيدة في العديد من المنتجات مثل الزواجل الكهربائية (الريليات) و المفاتيح. يمكن استخدام العديد من المواد منها الفولاذ النابضي عالي الكربون، فوسفور برونز، بيريليوم نحاس، فولاذ مقاوم للصدأ(ستانلس ستيل)، نيكل فضة، و مواد أخرى. تعتمد المعادلات المستخدمة لحساب النوابض المستوية على معادلات حساب الجوائز المعيارية بحيث يكون الانحراف أو التشوه صغيرا في هذه الحالة و لا يتجاوز %25 من طول النابض.

فولاذ النوابض

فولاذ النوابض هو خليطة معدنية ذات إجهاد حد خضوع عالي جدا MPa) 1000- 1400) يصنع عادة من الفولاذ المقسى أو المقسى و المراجع لكن معظم النوابض تصنع من الفولاذ الملدن (المخمر) و من ثم يتم تقسيتها و مراجعتها بعد عملية التشكيل. وهذا يسمح للعناصر المصنوعة من فولاذ النوابض أن تعود إلى شكلها الأصلي على الرغم من الفتل أو الانحناء الذي تتعرض له. و فولاذ النوابض حرفيا، هو الفولاذ المستخدم في صناعة النوابض يمتلك هذا النوع من الفولاذ 0.95%-0.4% كربون مع أو بدون وجود عناصر خلائطية أخرى و بالتالي هناك فولاذ كربوني و فولاذ خلائطي، غالبا ماتصنع المواد النابضية من الفولاذ الكربوني عالي الكربون أو الفولاذ الخلائطي أو الفولاذ المقاوم للصدأ(الستانلس ستيل)، خلائط النحاس و خلائط النيكل. الفولاذ النابضي الكربوني الأكثر استخداما هو ASTM A228 (0.8 0.95% C) حسب الترميز الأمريكي و المعروف باسم "music wire" أو "سلك الموسيقى" أما المكون الأساسي لمعظم خلائط فولاذ النوابض هو السيليكون مثال على ذلك فولاذ النوابض المستخدم في السيارات (AISI 9255 DIN , UNI 55Si7 AFNOR 55S7 ) يحتوي على 1.50%-1.80% سيليكون 0.70%-1.00% منغنيز 0.52%-0.60% كربون. إن معظم العناصر المصنوعة من فولاذ النوابض تقسى و تراجع حتى قساوة 45 على مقياس روكويل C. تمتلك هذه الأنواع من الفولاذ إجهاد خضوع مرتفع، كما يمكن درفلتها على البارد لتحسين حد المرونة بكل أفضل، و هذا النوع من الفولاذ غير قابل للحام بسبب زيادة نسبة الكربون فيه. كما يمكن أن يصنع من مواد مثل المطاط و اليوريتان نوابض اسطوانية غير ملفوفة. و تم تطوير بعض المواد السيراميكية لصنع نوابض تتحمل درجات الحرارة العالية جدا، كما يتم حاليا اختبار ألياف الزجاج ذات الاتجاه الواحد لإمكانية استخدامها في صناعة النوابض. التيتانيوم هو الأكثر كلفة ثم فولاذ كروم سليكون و كروم فاناديوم ثم سلك الموسيقى ثم الفولاذ المراجع بالزيت.

اختيار مواد النوابض

بشكل أساسي إن بيئة العمل للنابض تعتبر من أكثر الاعتبارات أهمية في اختيار مادة النابض الملائمة. من أجل الاختيار الناجح لمادة النابض يجب أن تكون هذه المادة ملائمة للبيئة المحيطة ومقاومة لتأثيرات الحرارة و التآكل دون حدوث انخفاض زائد في أداء النابض. إن التآكل و درجات الحرارة المرتفعة تخفض من وثوقية النابض. وبالتالي يجب تحديد تأثير الحرارة على مواد النوابض.

على الرغم من أن هناك مواد محددة تم اعتبارها كمواد نابضية، إلا أنها ليست خلائط مصممة لهذا الغرض. المواد النابضية هي خلائط عالية المقاومة، و التي تبدي عادة أعلى مقاومة في نظام الخليطة. مثلا : في الفولاذ يمكن اعتبار الفولاذ متوسط و عالي الكربون كمواد نابضية، و يمكن أيضا بالنسبة للخلائط النحاسية اعتبار خليطة البيريليوم-نحاس كمواد نابضية، و بالنسبة للتيتانيوم يمكن استخدام الخليطة Ti-13V-11Cr-3A1 المشكلة على البارد و المزمنة. تمتلك المادة المعدة لتصنيع النوابض عادة مواصفات مقاومة عالية و حد مرونة مرتفع لأن النابض هو بنية مرنة مصممة لتحمل تشوهات كبيرة أي يجب أن تمتلك المواد النابضية مجال مرونة واسع. و يوجد عوامل أخرى مثل مقاومة التعب و التكلفة و توفر المواد و قابلية التشكيل و مقاومة التآكل و الخواص المغناطيسية و الناقلية الكهربائية يمكن أن تكون هامة و يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار في ضوء التكلفة\الفائدة. و تتعرض النوابض دائما تقريبا لحمولات التعب وقد يكون عدد الهزات المطلوبة خلال حياة النابض قليلا لا يزيد عن بضعة آلاف من المرات كنوابض الأقفال لكن نابض صمام محرك السيارة يجب أن يعيش ماليين الهزات دون انهيار ولذلك يجب أن يصمم مثل هذه الصمامات لحياة لانهائية. و تتعرض أجزاء الآلات كالأعمدة مثلا إلى حمولة التعب على شكل إجهادات منعكسة تماما ولكن النوابض اللولبية لا تستخدم كنوابض انضغاط ونوابض شد في نفس الوقت بل أنها في الواقع تخضع لحمولة مسبقة عند تركيبها وتكون الحمولة العاملة إضافية وهكذا فإن الشكل يعبر عن ظروف تحميل النوابض الطبيعية ويكون أسوأ ظرف تتعرض له النوابض هو عندما لا تكون هناك حمولة مسبقة. يجب التأني بعملية اختيار المادة المناسبة للحصول على أفضل النتائج الممكنة كما أن خواص السطح لها تأثير كبير على مقاومة التعب و غالبا لا توضح هذه الناحية في المواصفات المحلية، إلا أنه من المهم استخدام مواد تتصف بخواص سطح ممتازة (خشونة منخفضة و سطح مستوي...) للتطبيقات الحاوية على إجهادات تعب. في الخلائط الفولاذية و التي تشكل فيها تكلفة المعالجة جزء كبير من الكلفة الإجمالية، يمكن أن تتراوح جودة السطح في مجال كبير نسبيا. يمكن أن يصل عمق العيوب السطحية إلى %3.5 من قطر السلك في الأنواع التجارية (ASTM A-227 & A-229). كما يمكن الحصول على عدة مستويات متوسطة للجودة، و المستويات العليا للجودة المتمثلة بنوابض الصمامات و النوابض الموسيقية يفترض أن لا تحتوي سطوحها على العيوب. تجدر الإشارة إلى أن لعملية الكربنة و النترجة و العمليات المماثلة تأثير سلبي على السطوح و مقاومة النابض للتعب، و من ناحية أخرى فإن جودة سطح المادة يكون تابعا للعناية و الحذر في عمليات الإنتاج و المعالجات اللاحقة و بالتالي فإن تكلفة المنتجات ذات السطوح الجيدة و المقاومة لحمولات التعب تكون أكبر من تكلفة المنتجات التجارية يوجد عدد محدود من الخلائط الصالحة للاستعمال لتصنيع النوابض. يجب أن تتمتع المادة النابضية المثالية بمقاومة شد عالية و بحد خضوع عالي و عامل مرونة منخفض من أجل الحصول على إمكانية تخزين طاقة كبيرة ( المساحة تحت الجزء المرن من مخطط الإجهاد- انفعال ). من أجل الحمولات الديناميكية للنابض فإن خاصية مقاومة التعب للمادة لها الأهمية الأولى. وهناك عوامل أخرى يجب أن تؤخذ في عين الاعتبار كالكلفة, توفر المادة, قابلية التشكيل, مقاومة التآكل, النفوذية المغناطيسية و الناقلية الكهربائية. وبالتالي فإنه يجب اختيار مواد النوابض بحذر و ذلك للحصول على حل وسط بين هذه العوامل. إن المقاومة العالية للشد و نقطة الخضوع تتحقق عادة في خلائط الفولاذ ذي الكربون المتوسط أو العالي. أما بالنسبة للفولاذ غير القابل للصدأ فهناك خلائط قليلة منه تصلح لتصنيع النوابض نظرا للتبعثر في قيمة عامل يونغ (E). بالنسبة لخلائط النحاس فإن خليطة البريليوم – نحاس وخليطة الفوسفور- برونز تصلح عادة لتصنيع النوابض. النوابض الصغيرة التي تتحمل قوى قليلة تصنع عادة بالسحب على البارد و تكون أسلاك دائرية المقطع أو مستطيلة المقطع أو من صفائح رقيقة مدرفلة على البارد.

أما النوابض التي تستعمل في القوى الكبيرة مثل نوابض تعليق السيارات فإنها تصنع بالسحب على الساخن أو بالطرق. مواد النوابض تخضع عادة للتقسية من أجل الحصول على المقاومة المطلوبة. أبعاد المقاطع الصغيرة تقسى بعملية السحب على البارد, أما المقاطع الكبيرة فتقسى بالمعالجة الحرارية. تستعمل عادة درجات حرارة منخفضة (°C 510- 175) بعد التشكيل للتخلص من الإجهادات المتبقية و استقرار الأبعاد. تستعمل درجات حرارة عالية للسقاية والمراجعة للنوابض التي تشكل بالتلدين. لمعظم التطبيقات, تكون الإجابة على سؤال هل المادة مغناطيسية أو لا عن طريق استخدام مغناطيس دائم. ولكن في بعض التطبيقات فإن مستويات منخفضة جدا من السلوك المغناطيسي يمكن أن تكون ضارة. لذلك فإنه من الأفضل معرفة النفوذية المغناطيسية للمواد المختارة و نظرا لأن النفوذية يمكن أن تتغير بالتشكيل على البارد, فإن يمكن توقع بعض الاختلاف. بشكل عام تكون المواد ذات النفوذية المنخفضة غالية الثمن, لذلك يجب على المصممين اختيار هذه المواد فقط عندما تكون هناك حاجة ضرورية لها. غالبا ما يكون الستانلس ستيل المقوى بالنتروجين- منغنيز اختيارا جيدا لأنه يملك متانة جيدة وذو كلفة معتدلة.

مستقبل النوابض

إن التطور السريع في صناعة الحواسب و الأجهزة الخلوية دفع مصنعي النوابض إلى تطوير هذه الصناعة لإنتاج نوابض صغيرة جدا، إن النوابض التي تدعم المفاتيح في لوحات المفاتيح ضرورية، لكن هناك تطبيقات أقل وضوحا أيضا، فعلى سبيل المثال طور صانعو معدات الاختبار المستخدمة في منتجات أنصاف النواقل تقنية وصل بواسطة النوابض الميكروية. تستخدم المعدات الطبية نوابض صغيرة جدا و قد طورت نوابض لولبية لكي تستخدم في النهاية المدخلة في عمليات التنظير و القثطرة هذه النوابض مصنوعة من أسلاك بقطر 0.03 mm و قطر النابض 0.092 mm أي ما يعادل قطر الشعرة البشرية. إن الشركة اليابانية التي طورت هذا النابض تحاول أن تجعله أصغر. إن أقصى تصغير للنوابض أنجز حتى الآن تم في عام 1997 بواسطة الكيميائي النمساوي (برنارد كروتلر)، حيث صنع نابضا جزيئيا بواسطة 12 ذرة كربون و ربط جزيئة فيتامين B12 إلى كل نهاية من السلسة بواسطة ذرة كوبالت في الحالة الحرة تأخذ السلسة شكلا متعرجا، و عند وضعها في الماء تنثني على بعضها و بإضافة مركب (سيكلودكسترين) يؤدي إلى عودة السلسة إلى الحالة الحرة. لا يوجد تطبيق عملي لهذا النابض حتى الآن و لكن البحث مستمر.