Festigkeit von Formfedern

Diagramm zum Spannungs- und Dehnungsverhalten

Es ist nicht nur eine Frage der Wirtschaftlichkeit, sondern auch der Nachhaltigkeit, wenn eine hohe Festigkeit von Formfedern und somit auch eine lange Lebensdauer im Dauerbetrieb erwartet wird. Ein gutes Materialwissen ist deshalb gefragt, um effiziente Lösungen anbieten zu können, die höchste Funktionalität im Dauereinsatz gewährleisten. Die Werkstofffestigkeit ist ein zentrales Kriterium für nachhaltige Lösungen bei Formfedern.

Was sind Festigkeitskennwerte?

Das unterschiedliche Material – Kohlenstoffstahl, rostfreier Federbandstahl oder auch Ne-Metalle – besitzt jeweils eine spezifische Festigkeit, die für den Einsatz der Formfeder maßgeblich ist. Die Festigkeit sagt etwas über den Grad mechanischen Widerstands aus, der notwendig ist, um zum Beispiel eine Verformung oder Trennung zu bewerkstelligen.

Ermittlung der Festigkeitskennwerte

Zur Ermittlung der Festigkeitskennwerte dient ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Mit ihm lassen sich grundsätzlich drei Bereiche abbilden:

  • Linear-elastischer Bereich
    Im linear-elastischen Bereich ist die Dehnung der Spannung proportional.
  • Nichtlinearer-elastischer Bereich
    Im nicht-linearen-elastischen Bereich ist die Verformung noch reversibel, aber nicht mehr der Spannung proportional.
  • Elastisch-plastischer Bereich
    Schließlich gibt es noch den elastisch-plastischen Bereich, in dem die Verformung teilweise plastisch und damit irreversibel ist. Wird die Elastizitätsgrenze überschritten, bilden sich im Bauteil bleibende Deformationen.

Einflüsse auf die Festigkeit von Formfeder-Materialien

  • Belastungsstärke
  • Belastungsgeschwindigkeit
  • Art und der Zustand eines Werkstoffs
  • Bearbeitungs-Temperatur

Die für Formfedern verwendeten Werkstoffe werden durch obige Faktoren beeinflusst. In der Regel sind es die beiden erstgenannten Kriterien, die bei der Fertigung von Formfedern den größten Einfluss auf die Festigkeit der Formfeder haben. Die Beanspruchung ist demnach der wesentliche Faktor zur Unterscheidung der Arten von Festigkeiten.

Belastungsarten für Formfedern

Man differenziert zwischen statischer und dynamischer Belastung.

Statische Belastung
In Bezug auf die Zeit ist die Belastung bei der statischen Festigkeit ruhend.

Dynamische Belastung
Die einwirkende Kraft und/oder ihre Wirkungsrichtung verändern sich über die Zeit.
Bei der dynamischen Belastung, die man auch Dauerfestigkeit nennt, ist eine Veränderung gegeben. Hier wird die Festigkeit als Verformungs- und Versagensverhalten eines dynamisch belasteten Werkstoffs bei einer bestimmten Anzahl von Zyklen gefasst. Diese Dauerfestigkeit wird mittels des Wöhlerversuchs bestimmt. Dieser auch Dauerschwingversuch genannte Test ist ein wichtiges Instrument zur Berechnung und zum Nachweis der Betriebsfestigkeit und Dauerfestigkeit.

Die Differenzierung nach der Art der Belastung erfolgt anhand von drei Kriterien.

  • Zugfestigkeit
    Die Zugfestigkeit bezeichnet die höchste mechanische Spannung im Werkstoff während eines Zugversuchs.
  • Biegefestigkeit
    Die Biegefestigkeit steht für die Widerstandsfestigkeit eines Werkstoffs beim Biegen.
  • Druckfestigkeit
    Und schließlich beschreibt die Druckfestigkeit die Widerstandskraft des Materials unter Druckbelastung.

Kompetenz als feste Größe

Die hier aufgeführte Komplexität von Formfedern, die letztendlich zum nachhaltig funktionalen Produkt im Dauereinsatz führen, zeigt die Notwendigkeit besonderen Fachwissens mit einer möglichst breiten Praxiserfahrung.

Dies sind Werte, die bei Schaaf wie selbstverständlich in “dauerfeste“ Lösungen münden. Unsere Kompetenz und Erfahrung unterstützt Ihren Erfolg mit Produkten, die jede noch so spezielle Anforderung mit Bravour meistern. Vertrauen Sie einer festen Größe im Markt: Schaaf!