FORSCHUNG

Federdraht und -band im Focus

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Veronika Geinitz, Mathias Weiß, Ulf Kletzin
Federstahldraht verändert seine Eigenschaften durch die Wärmebehandlung nach dem Federwinden, das Kugelstrahlen und das Vorsetzen. Bei Federband wirkt sich die Walzrichtung massiv auf die Zugfestigkeit und den E-Modul und damit auf die Funktion von Flachbiegeteilen aus. Eine webbasierte Datenbank enthält alle diese Daten.
Forschungsziele
Materialkennwerte von Federstahldrähten und -bändern sind in der Literatur schwer zu finden. Noch rarer sind Aussagen zur Veränderung dieser Kennwerte durch die Arbeitsgänge der Federherstellung wie Wärmebehandlung, Kugelstrahlen mit nachfolgender Wärmebehandlung und Vorsetzen. Die Forschungsgruppe „Draht und Federn“ an der TU Ilmenau untersuchte deshalb zwei Jahre lang Drähte verschiedener Materialien (patentiert gezogene, ölschlussvergütete und nicht rostende Federstähle) und Federbänder aus 1.4310.
Ziele dabei waren:
die Zug- und Torsionseigenschaften an Drähten mit 4,5 d 1 mm zu bestimmen (Parameter: d, Material, Wärmebehandlung, Vorsetzen),
das Relaxationsverhalten an Drähten unter Torsionsbelastung zu bestimmen und mit der Relaxation an Druckfedern aus diesen Drähten zu vergleichen (Parameter: d, Material, Wärmebehandlung, Vorsetzen, Kugelstrahlen),
die Auswirkungen des Kugelstrahlens mit nachfolgender Wärmebehandlung auf die Zug- und Torsionseigenschaften bei ölschlussvergüteten Drähten zu bestimmen,
das Biegeverhalten an Drähten zu untersuchen (Parameter: d, Material, Wärmebehandlung)
das Zug- und Biegeverhalten an Bändern zu untersuchen (Parameter: Banddicke, Wärmebehandlung, Festigkeit, Probe längs/quer zur Walzrichtung),
eine Datenbank mit den Federdraht- und -bandkennlinien und -kennwerten bei Zug-, Torsions und Biegebeanspruchung zu erstellen, die über das Internet abrufbar ist,
die Berechnungsgrundlagen zur Dimensionierung von Federn so weiter zu entwickeln, dass das nichtlinear-elastische Werkstoffverhalten von Federstahldraht und dessen Veränderungen während der Federherstellung berücksichtigt werden kann,
die theoretischen Grundlagen zur Auswertung von Biegeversuchen zur Bestimmung des E-Moduls an vorgekrümmten Drähten und zur Bestimmung der Federbiegegrenze unter Verwendung der nichtlinearen Biege-theorie zu entwickeln.

Die Autoren gehören zur Forschungsgruppe „Draht und Federn“ an der TU Ilmenau, Fakultät Maschinenbau.
Dr.-Ing. Veronika Geinitz: wissenschaftliche Mitarbeiterin, Projektleiterin Veronika.geinitz@tu-ilmenau.de
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Mathias Weiß: Leiter Fachgebiet Rechneranwendung im Maschinenbau
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ulf Kletzin: Leiter Fach-gebiet Maschinenelemente, Leiter For-schungsgruppe„Draht und Federn“
TU Ilmenau,Fak. Maschinenbau, Postfach 100565,98684 Ilmenau