Спиральные пружины и волновые пружины — это оба типа пружины сжатия, означающий, что усилие пружины увеличивается по мере уменьшения ее осевой длины (по мере сжатия пружины). Но спиральные пружины и волновые пружины по-разному реагируют на приложенные нагрузки, особенно с точки зрения того, как создаются напряжения в материале, что, в свою очередь, влияет на их рабочую нагрузку и линейность их характеристик отклонения нагрузки.

Когда к спиральной пружине прикладывается нагрузка, пружина испытывает как осевое, так и силы кручения, которые создают осевые и крутильные напряжения сдвига. Эта нагрузка на кручение может привести к перекручиванию пружины, что приведет к непреднамеренным усилиям и смещению сопрягаемых деталей. Кроме того, когда пружина пытается скрутиться, трение между концами пружины и сопрягаемыми частями может привести к тому, что усилие пружины будет неустойчивым и отклонится от кривой зависимости нагрузки от отклонения пружины.

Комбинация осевых и крутильных сдвиговых напряжений также снижает рабочую нагрузку пружины. А спиральные пружины имеют относительно небольшие области линейного усилия — область кривой нагрузка-прогиб, где сила линейно изменяется с прогибом. Это затрудняет — и менее надежно — прогнозирование усилия пружины при заданном прогибе, что может отрицательно сказаться на таких применениях, как механические уплотнения, где соотношение между прогибом и усилием имеет решающее значение для правильной работы.

Волновые пружины отличаются от спиральных пружин главным образом своим прямоугольным поперечным сечением. Вместо того, чтобы изготавливаться из круглой проволоки, волновые пружины изготавливаются из плоской проволоки с добавлением волн к каждому витку пружины. Такая конструкция означает, что волновые пружины изгибаются, подобно балке, под нагрузкой. Вместо того чтобы скручиваться при приложении нагрузки, волны на волновой пружине “сглаживаются” и создают восходящую силу, так что вся нагрузка на пружину приходится в осевом направлении.

А поскольку плоская проволока имеет меньшее поперечное сечение, чем круглая проволока, волновые пружины могут иметь значительно меньшую свободную высоту (высоту без нагрузки), чем спиральная пружина с аналогичной скоростью пружинения.

Хотя волновые пружины не всегда являются подходящей заменой спиральным пружинам — например, в тех случаях, когда требуется длительный ход или очень высокие нагрузки, — они идеально подходят для установок, требующих точного усилия при заданном отклонении, а также для установок с ограниченным радиальным или осевым пространством.