Außerdem nehmen die für die Federfunktion wichtigen Werkstoffeigenschaften
Elastizitätsmodul und Schubmodul mit steigender Temperatur ab. Sowohl der
Schubmodul als auch der Elastizitätsmodul werden bei höheren Temperatur nach
folgender Formel ermittelt, wobei die Werkstoffkennwerte bei Raumtemperatur
(20°C) als Basis dienen (Tabelle 1.1).
3600
3620
20
T
GG
t
bzw.
3600
3620
20
T
E E
t
Damit ist es dem Konstrukteur möglich, die tatsächlichen Federkräfte bei der
voraussichtlichen Betriebstemperatur zu bestimmen.
1.3.5.2 Verhalten bei tiefen Betriebstemperaturen
Beim Einsatz in Kühlanlagen, im Weltraum oder bei starker winterlicher Kälte
müssen teilweise Temperaturen bis zu – 200 ° ertragen werden. Trotz steigender
Zugfestigkeit wirken sich tiefe Temperaturen ungünstig aus, da die Zähigkeit der
Werkstoffe abnimmt und Sprödbrüche auftreten können. Nichtrostende Federstähle
sowie Kupfer- und Nickellegierungen sind beim Tieftemperatureinsatz den
patentierten Federdrähten sowie den Ventilfederdrähten vorzuziehen. Tabelle 1.5
zeigt die Grenztemperaturen auf.
Tabelle 1.5: Empehlungen für den Tieftemperatureinsatz
Werkstoff
Minimale Arbeitstemperatur in °C
Patentiert gezogener Federstahldraht nach EN 10270-1
Ölschlussvergüteter Ventilfederdraht nach EN 10270-2
X10CrNi 18.8 (1.4310)
X7CrNiAl 17.7 (1.4568)
X5CrNiMo 17-12-2 (1.4401)
CuSn6
CuZn36
CuBe2
CuNi18Zn20
Inconel X750
Nimonic90
- 60
- 60
- 200
- 200
- 200
- 200
- 200
- 200
- 200
- 100
- 100
Oberflächenfehler, die durch die Bearbeitung entstehen (z.B. Riefen) bzw.
Abbiegungen mit geringen Biegeradien sind im Tieftemperatureinsatz möglichst zu
vermeiden.
1.4
Berechnung
Ziel des Federentwurfes ist es, die für die gegebene Aufgabe unter Berücksichtigung
aller Umstände wirtschaftlichste Feder zu finden, die auch in den zur Verfügung
stehenden Raum passt und die geforderte Lebensdauer erreicht. Neben diesen
fertigungstechnischen und werkstofflichen Anforderungen kommt der richtigen
Federauslegung besondere Bedeutung zu.
Der Konstrukteur sollte folgende Anforderungen zusammenstellen:
10
Gutekunst Federn 2008
