EoW July 2014

Technischer artikel

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Advanex

ganze plastische Verformung im Körper der Feder befindet, wobei sich dies als eine Reduzierung der Vorspannung zeigt. Die meisten Zugfedern verfügen über Ösen mit demselben Nennaußendurchmesser des Federkörpers und das ist auch der Fall der für diese Untersuchung hergestellten Federn, die in der Abb. 2 dargestellt sind. Zugfeder- Konstruktionsstandards liegt darin, dass die Ösen perfekt starr sind und dabei elastisch oder plastisch nicht durchbiegen bis zu deren höchsten Auslegungsspannung. Diese Annahme ist falsch, jedoch ist bei Zugfedern mit über 20 Körperwindungen der durch das Ignorieren der Durchbiegung der Ösen entstandene Fehler wirklich sehr gering. Die überwältigende Mehrheit der Zugfedern sind entweder aus gezogenem Kohlenstoffstahl (manchmal mit einer Zn- oder Zn/ Al-Beschichtung) entsprechend der Norm EN 10270-1 oder aus gezogenem Edelstahl entsprechend der Norm EN 10270-3, Sorte 1.4310 oder Typ 302. Daher werden diese zwei Materialien hier erforscht. 2 Federn Die Federn für diese Untersuchung wurden freundlicherweise von Advanex (2) in Nottingham, UK, zur Verfügung gestellt. Sie wurden auf einer automatischen Maschine gewindet, die beide Ösen bildete. Der Autor sammelte diese Federn kurz nach der Windung, um die Wärmebehandlung unter sorgfältig geprüfte Bedingungen durchzuführen, ohne übermäßige Verzögerung nach der Windung. Die Federn wurden aus 0,71mm Draht hergestellt mit einem Nennaußendurchmesser von 6,03mm, 19,5 Windungen, einer relativ hohe Menge an Vorspannung und englischen Ösen oder Kreuz-Ösen. Die Zugfestigkeit entsprach beim Kohlenstoffstahl 2465MPa und beim Edelstahl, 1981MPa. Die Konstruktion der Federn aus Kohlenstoffstahl ist in der Abb. 3 dargestellt, wie in SCP (3) vorgestellt und mit Einsatz der Norm EN13906-2 als Konstruktionsmethode. 3 Wärmebehandlung Die Federn wurden einer Wärmebehandlung (LTHT) in einem freundlicherweise von IST (4) zur Verfügung gestellten Ofen unterzogen, der innerhalb ±5°C eingestellt und erhalten bleiben konnte, und die gesamte Wärmebehandlungszeit entsprach immer 20 Minuten. Ein zwischen den Federn gelegtes Thermoelement zeigte, dass die im Ofen eingestellte Temperatur innerhalb zwei Minuten ab Einführung der Federn im Ofen erzielt wurde. Lose aus 20 Federn wurden wärmebehandelt – Kohlenstoffstahl bei 150, 200, 250, 300 und 350°C sowie Edelstahl bei 200, 250, 300, 350, 400 und 450°C. 4 Belastungsversuche Die Federn wurde unter Belastung geprüft, entsprechend dem nachfolgenden System, der freundlicherweise von IST (4) zur Verfügung gestellt wurde. Die freie Länge der Federn wurde am Belastungsprüfgerät (eigentlich die Länge bei einer Belastung von 0,1N) gemessen und danach wurde die Belastung bei 30mm Die Annahme aller internationalen

Untersuchungsfederns

Federtyp: Zugfeder, Runddraht Ausgelegt nach:

EN 13906-2: 2001 DIN 2097: 1973

Toleranzstandard:

Material EN 10270-1 gezogen Youngs Mod (E) Steifigkeits Mod (G)

206000 81500

N/mm 2 N/mm 2 kg/mm 3

Dichte

.00000785

Nicht vorgespannt:

0-45

%

Endetyp

Kreuzöse

Loop selection

Den Körperdurchmesser gleich

Außendurchmesser der Ösen 6.03

mm

Konstruktionsparameter Drahtdurchmesser

0.710 6.03 19.50 0.880 4.92 25.00

mm mm

Außendurchmesser Gesamte Windungen

Federrate

N/mm (Berechnet)

Vorspannung Freie Länge

N

mm

Spannungsangabe

Betriebspositionen

Niedriger

% Zugfestigkeit

Tensile

I T

1

2

SL

Keine Angabe

SM DM SH DH

2070 2070 2330 2330 2465

9 U 17 U 48 O 9 U 17 U 48 O 8 U 15 U 42 U 8 U 15 U 42 U

Spezifiziert

8 U 14 U

40 U

Betriebsdaten

Betriebspositionen 1 2 30.00 48.95 9.32 26.00 5.00 23.95 353 985 807.07 2252.3 0.891 1.05 1.41 1.67 2.26 2.66

Länge (mm) Belastung (N)

Durchbiegung (mm)

Körperbeanspruchung (N/mm 2 ) Ösenbeanspruchung (N/mm 2 ) Belastungstol. Klasse (N) Belastungstol. Klasse 2 (N) Belastungstol. Klasse 3 (N) Berechnete Angaben Bewertete freie Länge: Beanspruchung wegen der anfänglichen Spannung:

23.78 mm

186.33 N/mm 2 14.55 mm 14.76 mm

Körperlänge:

Körperlänge (max): Belastungsfaktor:

1.19 7.50

Federindex:

Innendurchmesser:

4.61 mm 5.32 mm 4.61 mm 361.06 mm 0.112 kg 27958 UPM N/A mm 22.35 mm 22.35 mm 25.86 mm

Durchschnittlicher Windungsdurchmesser:

Innendurchmesser der Öse:

Drahtlänge: Gewicht/100: Eigenfrequenz:

Verfügbare Durchbiegung (SL): Verfügbare Durchbiegung (SM): Verfügbare Durchbiegung (DM): Verfügbare Durchbiegung (SH): Verfügbare Durchbiegung (DH):

25.86 mm Software copyright © 2002-2011 Institute of Spring Technology, Sheffield, UK (V1.0.15) ▲ ▲ Abb. 3 : Nennangaben der Auslegung der Kohlenstoffstahl-Feder, wobei angenommen wird, dass die Federn wärmebehandelt wurden

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Juli 2014