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Beschreibung
Die Druckfedern der Baureihe FK2000 sind zylindrische Schraubenfedern aus rundem Federdraht mit konstantem Durchmesser. Der Windungsabstand ist über die gesamte Federachse konstant, die linke und rechte Endwindung sind angelegt. Die Federn besitzen eine lineare Kennlinie, die Hauptbeanspruchungsrichtung liegt in der Federachse.
Die Federn werden aus dem hochfesten Federstahl FK2000 für Drahtdurchmesser von 3 bis 15 mm mit einer Zugfestigkeit von 2150 N/mm² gefertigt. Damit übertreffen sie die Zugfestigkeit von 51CrV4 (1.8159, Rm 1450 N/mm²) deutlich und erlauben bei gleicher Federkraft kleinere Bauräume.
Der Federstahldraht wird in einem automatisierten, schutzgasgeführten Vergütungsprozess veredelt. Das stellt eine gleichmäßige Gefügestruktur und geringe Relaxation unter Dauerlast sicher.
Die stark belastete Oberfläche der Feder ist grundsätzlich korrosionsanfällig. Eine Zinklamellen-Beschichtung (Delta Tone) mit 7 bis 13 µm Basisschichtdicke bildet eine wirksame Barriere gegen Korrosion nach DIN 50021 SS bzw. ISO 9227 mit einer Mindestbeständigkeit von 240 bis 480 Stunden im Salzsprühnebeltest. Mit zusätzlichem organischem Decklack in Schwarz erreicht die Beschichtung bis zu 1000 Stunden Salzsprühnebelbeständigkeit.
Die Federn werden kaltgeformt nach DIN 2095 Gütegrad 1 gefertigt, die Baugrößen richten sich nach DIN 2098. Neben den Standardabmessungen sind zahlreiche Zwischenmaße lieferbar.
Merkmale
- WerkstoffFK2000 (hochfester Federstahl)
- Drahtdurchmesserbereich3 bis 15 mm
- Zugfestigkeit Rm2150 N/mm²
- OberflächeZinklamellen-Beschichtung (Delta Tone), 7-13 µm Basisschicht
- Korrosionsschutz240-480 h Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 SS / ISO 9227, bis 1000 h mit Decklack
- Kennlinielinear
- NormDIN 2095 Gütegrad 1, Baugrößen nach DIN 2098
- dDrahtdurchmesser (mm)
- Dmittlerer Windungsdurchmesser (mm)
- Deäußerer Windungsdurchmesser (mm)
- Diinnerer Windungsdurchmesser (mm)
- DdDurchmesser des Führungsdorns (mm)
- DhDurchmesser der Führungshülse (mm)
- L0Länge der unbelasteten Feder (mm)
- Lnzulässige Federlänge bei Federkraft Fn (mm)
- LcBlocklänge (mm)
- mSteigung (mm)
- nAnzahl der wirksamen Windungen
- ntGesamtzahl der Windungen
- e1Abweichung der Mantellinie (mm)
- e2Abweichung von der Parallelität (mm)
- FFederkraft (N)
- FnFederkraft bei Federlänge Ln, statische Belastung (N)
- Fctheoretische Federkraft bei Blocklänge Lc (N)
- RFederrate (N/mm)
- sFederweg (mm)
- snFederweg bei Federkraft Fn (mm)
- shArbeitshub (mm)
- MFedermasse (g)
Die Federrate R ergibt sich aus dem Quotienten von Federkraft F und Federweg s. Bei zylindrischen Schraubendruckfedern mit konstantem Drahtdurchmesser verläuft dieser Zusammenhang linear.
Vorteile
- Zugfestigkeit von 2150 N/mm² übertrifft den Werkstoff 51CrV4 (1.8159, Rm 1450 N/mm²) deutlich und ermöglicht kompaktere Federgeometrien bei gleicher Kraft.
- Geringe Relaxation durch schutzgasgeführte Vergütung, die Federkraft bleibt auch bei Dauerbelastung stabil.
- Zinklamellen-Beschichtung nach DIN 50021 SS / ISO 9227 mit bis zu 1000 h Salzsprühnebelbeständigkeit bei zusätzlichem Decklack.
- Kaltgeformte Fertigung nach DIN 2095 Gütegrad 1 für enge Maßtoleranzen.
Einsatzgebiete
- Werkzeug- und Formenbau
- In Stanz- und Presswerkzeugen mit hohen Hubzahlen sorgt die hohe Zugfestigkeit von FK2000 für kompakte Federpakete bei hoher Kraftaufnahme.
- Roboterarme und dynamische Aktuatoren
- Im High-Tech-Maschinenbau hält die geringe Relaxation unter Dauerlast die Federkraft auch bei einer hohen Zahl von Lastwechseln stabil, ohne dass Nachjustierungen an der Maschine nötig werden.
- Öl- und Gasindustrie
- In Tiefseeventilen und Bohrausrüstung lassen sich durch die hohe Zugfestigkeit Federn mit gleicher Kraft in kleinerem Drahtdurchmesser und reduziertem Bauraum ausführen.
- Korrosionsbelastete Umgebungen
- Die Zinklamellen-Beschichtung schützt die Feder in feuchten oder chemisch belasteten Industrieumgebungen nach DIN 50021 SS / ISO 9227.
Do's and Dont's
Do's:- Feder vor Einbau auf Beschädigung und intakte Beschichtung prüfen
- Bei schlanken Federn auf Dorn oder in Hülse führen, um Knicken zu vermeiden
- Trocken und ohne mechanische Vorbelastung lagern
- Feder nicht über die Blocklänge Lc hinaus zusammendrücken
- Keine schiefen oder instabilen Auflageflächen verwenden, diese erhöhen die Knickgefahr
- Zinklamellen-Beschichtung nicht mechanisch beschädigen, da dies den Korrosionsschutz reduziert
Montage
- Feder vor dem Einbau auf Beschädigungen, Verunreinigungen und korrekte Windungsrichtung prüfen.
- Bei schlanken Federn mit großem Verhältnis von Länge zu Durchmesser besteht Knickgefahr: Feder auf einem Dorn oder in einer Hülse führen.
- Führungsdorn oder -hülse ausreichend schmieren, um Reibung an den Windungen zu vermeiden.
- Auflageflächen eben und rechtwinklig zur Federachse ausrichten, um einseitige Belastung zu vermeiden.
- Bei dynamisch hoch beanspruchten Federn ausreichende Knicksicherheit einplanen. Bereits geringe Schiefstellung verkürzt die Lebensdauer spürbar.
FAQ
- Worin unterscheidet sich FK2000 von Federstahl 1.8159 (51CrV4)?
FK2000 erreicht mit 2150 N/mm² eine deutlich höhere Zugfestigkeit als 51CrV4 (1.8159) mit 1450 N/mm². Dadurch lassen sich bei gleicher Federkraft kleinere Federdurchmesser und kürzere Bauräume realisieren. Beide Werkstoffe werden kaltgeformt nach DIN 2095 gefertigt.
- Wie ist die FK2000-Druckfeder gegen Korrosion geschützt?
FK2000-Druckfedern erhalten eine Zinklamellen-Beschichtung (Delta Tone) mit 7 bis 13 µm Basisschichtdicke. Im Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 SS / ISO 9227 hält die Beschichtung mindestens 240 bis 480 Stunden, mit zusätzlichem Decklack bis zu 1000 Stunden.
- Warum knickt eine schlanke Druckfeder beim Zusammendrücken?
Schlanke Druckfedern mit großem Verhältnis von Länge zu Durchmesser neigen bei Belastung zum seitlichen Ausknicken. Eine schiefe oder instabile Auflagefläche erhöht dieses Risiko zusätzlich. Abhilfe schafft die Führung der Feder auf einem Dorn oder in einer Hülse.
- Wie berechnet sich die Federrate einer Druckfeder?
Die Federrate R ergibt sich aus dem Quotienten von Federkraft F und Federweg s, also R = F/s in N/mm. Bei zylindrischen Schraubendruckfedern mit konstantem Drahtdurchmesser und Windungsabstand ist dieser Zusammenhang linear.