Was verursacht einen Federbruch und was sind die Hauptursachen?
Federn begegnen uns überall im Alltag und in der Fertigung. Dieser Artikel erläutert die wichtigsten Ausfallarten von Federn und deren Ursachen.
Die wichtigsten Arten von Federversagen
Ein Federversagen kann viele Ursachen haben, im Allgemeinen sind dafür jedoch zwei Faktoren verantwortlich: Zum einen die Qualität der Feder selbst und zum anderen unsachgemäße Verwendung.
- Plastische Verformung
Die durch die äußere Belastung erzeugte Spannung ist größer als die Streckgrenze des Materials. Nach einer plastischen Verformung kann die Feder nicht mehr ihre ursprüngliche Größe und Form annehmen.
- Schneller Sprödbruch
Einige Federn weisen Materialfehler, Verarbeitungsfehler (wie Falten und Kratzer), Wärmebehandlungsfehler (wie eine zu hohe Abschrecktemperatur, die zu groben Körnern führt, eine zu niedrige Anlasstemperatur, die zu einer unzureichenden Materialzähigkeit führt) usw. auf. Bei übermäßiger Stoßbelastung kann es bei diesen Federn zu plötzlichen Sprödbrüchen kommen.
- Ermüdungsbruch
Unter der Einwirkung von Wechselspannungen wird die Oberfläche der Feder beschädigt, was zu einer Rissermüdungsquelle führt. Nach der Rissausbreitung kommt es zum Bruchversagen.
- In korrosiven Medien verwendete Federn neigen zu Spannungsrisskorrosion.
- Bei hohen Temperaturen eingesetzte Federbeschläge neigen zum Kriechen und zur Spannungsrelaxation, was zu bleibenden Verformungen führt.
Was sind die Hauptgründe für Federversagen?
Die Hauptfaktoren, die zum Versagen von Federn führen, lassen sich in drei Kategorien einteilen: Federmaterial, Federkonstruktion und Federherstellungsprozess.
SDruckmaterial
Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften verschiedener Stahlsorten im Federstahl weisen ihre eigenen Besonderheiten auf. Im Allgemeinen sollte das Herstellungsmaterial der Feder eine hohe Elastizitätsgrenze, Dauerfestigkeit und Schlagzähigkeit aufweisen und sich gut bei der Wärmebehandlung bewähren. Häufig werden Kohlenstofffederstahl, legierter Federstahl, rostfreier Federstahl sowie Kupferlegierungen, Nickellegierungen und Gummi verwendet. Das Federmaterial sollte entsprechend den Spannungsanforderungen, Lebensdaueranforderungen und Anforderungen an die Arbeitsumgebung der Feder vernünftig und richtig ausgewählt werden. Generell teilen wir die Zugfestigkeit Rm in drei Stufen ein, das heißt, die Normen werden in hoch, mittel und niedrig angegeben.
Wenn wir bei der Herstellung von Federn, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, Federmaterialien mit geringer Festigkeit verwenden, kann es leicht zu bleibenden Verformungen und zum Versagen kommen. Wenn hochfeste Federmaterialien zur Herstellung von Federprodukten verwendet werden, die eine hohe Dauerfestigkeit erfordern, steigt die Möglichkeit eines Sprödbruchs der Feder unter Hochspannungsbedingungen.
Je höher die Festigkeit des Federmaterials ist, desto größer ist die Neigung des Materials zum Sprödbruch. Daher kann durch die richtige und sinnvolle Auswahl von Federmaterialien mit moderaten mechanischen Eigenschaften nicht nur die Federbelastbarkeit erhöht werden, sondern, was noch wichtiger ist, die Feder kann auch bei hoher Ermüdungslebensdauer eine hervorragende Arbeitsleistung erbringen. Daher hängt das Versagen einer Feder eng mit dem Federmaterial zusammen.
SFrühlingsdesign
Eine Feder mit guter Dauerfestigkeit muss von vielen Menschen und unter Berücksichtigung des Wissens vieler Disziplinen entworfen werden.
Beim Entwurf einer Feder müssen Sie wissen, was für eine gute Federermüdungslebensdauer erforderlich ist. Viele Federprodukte versagen aufgrund unzumutbarer Konstruktionsparameter, was bereits in der Anfangsphase der Nutzung zu bleibenden Verformungen führt.
Federherstellungsprozess
Durch das Formen, Stanzen und Biegen der Feder während des Herstellungsprozesses kann es zu gewissen Schäden am Federmaterial kommen. Einige dieser Schäden sind offensichtlich und andere unsichtbar, insbesondere bei Zugfedern, Torsionsfedern und anderen Federn mit Sonderformen.
Die maximale Spannung der Feder liegt an der Oberfläche des Federmaterials, und der Ermüdungsbruch der Feder beginnt oft mit einem kleinen Oberflächendefekt an der Oberfläche des Federmaterials. Unter der Einwirkung wechselnder Belastungen kommt es dann zu einem allmählichen Übergang und einer Ausdehnung, was nach einem bestimmten Spannungszyklus zum Versagen durch Federermüdung führt.
Fazit
KENENG produziert Druckfedern , Zugfedern , Drehfedern , Stempelfedern, Batteriefedern, Spiralfedern und weitere Federtypen. Selbstverständlich fertigen wir auch individuell nach Ihren Zeichnungen oder Vorgaben. Unsere erfahrenen Ingenieure für Federnentwicklung und -fertigung erfüllen Ihre individuellen Anforderungen und gewährleisten dabei höchste Produktqualität.
