Eigenschaften von Federstahl
- sehr hohe Festigkeit
- sehr hohe Elastizität
- höheres Streckgrenzenverhältnis als andere Stähle
Federstähle können dabei noch unterteilt werden in Kohlenstoff-Federstähle und nicht rostende Federstähle, die teilweise leicht unterschiedliche Eigenschaften haben. Eine andere Möglichkeit sind Federstähle, die mit Silizium legiert sind.
Sehr hohe Festigkeit
Federstähle sind hochfeste Stähle. Härte und Festigkeit sind bei Kohlenstoff-Stählen unterschiedlich, da auch der Herstellungsprozess unterschiedlich abläuft.
Kohlenstoff-Stähle erhalten ihre Eigenschaften durch Wärmebehandlung, während die Festigkeit bei nicht rostenden Federstählen durch den Kaltwalzvorgang schon bei der Herstellung erreicht wird. Sie sind deshalb härter und fester.
Höheres Streckgrenzenverhältnis als andere Stähle
Das Streckgrenzenverhältnis ist das Verhältnis von Zugfestigkeit in Bezug auf die Streckgrenze. Bei Federstählen liegt dieses Verhältnis über 85%. Je höher das Streckgrenzenverhältnis desto schwieriger die Umformung.
Minimaler Biegeradius bei Federstählen
Um den minimalen Biegeradius zu ermitteln in dem Federstähle gebogen werden dürfen gibt es einige Tabellen. Wichtig ist das beispielsweise bei Federdrähten oder Federbändern, oder wenn man Federn aus Federdraht selbst wickelt.
Für Federdraht gilt: bis zu 6,5 mm Draht Durchmesser muss der minimale Dorndurchmesser für die Wicklung mindestens doppelt so groß sein wie der Drahtdurchmesser, bei Drähten über 6,5 mm Durchmesser mindestens dreimal so groß.
Zusätzliche Härtung des Federstahls
Nach dem Biegen kann Federstahl durch Wärmebehandlung noch zusätzlich gehärtet werden. Das bietet sich manchmal an, wenn man Federdraht zu Ösen biegt, die dann noch zusätzlich gehärtet werden können.
Weichglühen verringert die Federwirkung
Federstähle verlieren durch das Weichglühen ihre Elastizität. Der Draht ist zwar dann leichter biegbar, verliert am Ende aber seine elastischen Eigenschaften. Insbesondere dort, wo diese Eigenschaften benötigt werden, ist Weichglühen also keine Alternative.
Es bleibt hier nur die Kaltumformung unter Überschreitung der Elastizitätsgrenze, was dann zu einer plastischen Umformung führt. Leichter biegen lassen sich vor allem Federdrähte, indem man sie in ein Rohr einführt und dann biegt. Die Biegeradien dürfen dabei nicht zu klein sein.
Biegungen in scharfkantigen Winkeln oder über scharfkantige Matrizen führen bei der Kaltumformung bei so gut wie allen Federstahlarten zum Bruch des Federstahldrahtes.
Form berechnen
Um die Größe einer Form oder Matrize zu berechnen, müssen die jeweiligen Elastizitätsdaten des Federstahls bekannt sein. Sie müssen so berücksichtigt werden, dass die Form entsprechend der Elastizitätsdaten verkleinert wird, damit der Federstahl nach dem Zurückfedern die richtige Form behält.
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