Stahl-Werkstoffe

Hochpräzise Federelemente profitieren von Stahlentwicklungen

24.03.2010 | Autor / Redakteur: Philipp Koepff / Josef-Martin Kraus

Bild 1: Schraubentellerfedern, die häufig geschichtete Tellerfedersäulen ersetzen. Sie bestehen jeweils aus zwei gleichen, ineinandergeschrauben Schraubendruckfedern. Bild: Röhrs

Werkstoff und Ausgangsform bestimmen die reversible Formänderung von Federn. Jeder Federdraht hat jedoch Stärken und Schwächen, daher ist der Werkstoff bei Präzisionsfederelementen belastungsspezifisch auszuwählen. Bei nichtrostenden Federstählen gibt es aber nun einen Allround-Werkstoff.

Die wesentliche Eigenschaft von Federn ist deren elastisches Formänderungsvermögen – also die Eigenschaft, bei Belastungseinwirkung (Kraft oder Moment, statisch oder dynamisch) mit einer reversiblen Formänderung zu reagieren. Diese Eigenschaft wird durch eine spezielle Form und die Verwendung eines geeigneten Werkstoffes erreicht.

Viele Anforderungen an Werkstoff für Federn

Der Konstrukteur muss insbesondere bei der Auswahl des geeigneten Werkstoffes eine Vielzahl von Anforderungen beachten: unter anderem hinsichtlich des vorhandenen Bauraums, der Anschlussbauteile sowie der aus der Gesamtkonstruktion und den Anwendungsbedingungen resultierenden, zusätzlichen Restriktionen wie Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit, hohes Dämpfungsvermögen, Federarbeit, Einsatztemperatur und wirtschaftliche Fertigung (Bilder 1 und 2).

Um das individuelle Anforderungsprofil zu erfüllen, steht dem Konstrukteur eine Reihe von Federstählen zur Verfügung:

• patentiert gezogener Federstahldraht,
• ölschlussvergüteter Federstahldraht,
• nichtrostender Federstahldraht,
• Kupfer- und Berylliumlegierungen,
• Nickelbasislegierungen sowie
• Titanlegierungen.

Die Kosten des jeweiligen Federstahldrahtes variieren in Abhängigkeit von den Legierungsbestandteilen und dem Drahtherstellungsverfahren. Patentiert gezogener Federstahldraht ist der preislich günstigste Werkstoff, Titandraht stellt den teuersten Werkstoff dar. Die Reihenfolge verdeutlicht das Preisgefälle.