Werkstoffe Sieben Tipps zur Auswahl der richtigen Metallfeder

Die passende Metallfeder für den Einsatzzweck zu wählen, ist nicht immer einfach. Auch in Fachbüchern mit konstruktiven Grundlagen wird das Thema Federn nur sehr allgemein abgehandelt.

Anbieter zum Thema

OKW Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ALPHA-Numerics GmbH

Gutekunst Formfedern GmbH

Bei den Federnarten unterscheidet man zwischen Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern.

Druckfedern: Sie werden mit Abstand am häufigsten eingesetzt. Das liegt nicht nur an der Richtung der Krafteinwirkung, sondern vor allem an den besseren Belastungseigenschaften der Druckfeder. Denn Druckfedern können besser mit größeren Kräften und für Dauerfestigkeitsanwendungen mit Lastwechseln über 107 umgehen. Neben der großen Auswahl an Material für die unterschiedlichen Anwendungen kann bei der Druckfeder die Einsatzvielfalt mit verschiedensten Oberflächenbehandlungen problemlos erweitert werden. Aufgrund der Leistungsdaten der Druckfeder ist es in manchen Fällen sogar sinnvoller, eine Zugfederanwendung auf eine Druckfeder umzubauen.

Zugfedern: Diese Federn werden am zweithäufigsten eingesetzt. Überall dort, wo die Krafteinwirkung nicht auf Druck, sondern auf Zug erbracht werden muss, kommt man an der Zugfeder nicht vorbei. Insbesondere die spezielle Bauform mit den beidseitigen Ösen birgt einige Risiken, die bei der Zugfederauslegung berücksichtigt werden müssen. Auch, dass die Zugfeder bei einem Federbruch ihre Federkraft komplett verliert, sollte bei der Verwendung einer Zugfeder beachtet werden. Mit der Materialauswahl ist die Einsatzvielfalt der Zugfeder bereits größtenteils ausgeschöpft, da aufgrund der aneinander liegenden Windungen das Aufbringen einer Oberflächenbehandlung nur mit einem erhöhten Aufwand möglich ist.

Schenkelfedern: Sie werden bei Drehbewegungen eingesetzt, also überall dort, wo eine Biegebeanspruchung auftritt. Bei den Schenkelfedern gibt es keine besonderen Bauformen, d.h., der Federkörper einer Schenkelfeder ist immer zylindrisch mit einer linearen Federkennlinie. Bei den Schenkelfedern kommt es eher auf die individuelle Schenkelform an, die optimal zur Krafteinleitung der Drehbewegung angeformt wird. Wie bei der Zugfeder ist es auch bei der Schenkelfeder durch die aneinander liegenden Windungen schwierig, weitere Eigenschaften durch eine nachträgliche Oberflächenbehandlung aufzubringen.

Die Festlegung der Federkennlinie

Grundsätzlich werden Metallfedern nach ihrer Kennlinie beurteilt. Die Federkennlinie ist der Charakter der Metallfedern. Diese stellt das Verhältnis der Federkraft „F“ zum Federweg „s“ dar. Je nach Federntyp, Federnbauform, Windungsabstand und Federsystem kann man lineare, progressive, degressive oder kombinierte Federkennlinien erzeugen. Bei einer linearen Federkennlinie (Bild 1b: zylindrische Feder) wird die Kraft gleichmäßig abgegeben, bei einer progressiven Kennlinie (Bild 1a: konische Feder) verstärkt sich die Kraftentfaltung mit Zunahme der Belastung und bei einer degressiven Kennlinie (Bild 1c: Tellerfeder) verringert sich die Kraftentfaltung mit der Belastung.

Bei der kombinierten Federkennlinie werden unterschiedliche Kräftezustände entlang der Federkennlinie abgebildet. Diese kombinierte Federkennlinie kann mithilfe von Federsystemen erzeugt werden.

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