ThyssenKrupp techforum 1/2011 (PDF, 13,8 MB)

Leichtbautragfedern
Als Teil der Radaufhängung trägt die Fahrzeugtragfeder
zum einen die Aufbaumasse und erlaubt zum anderen
durch ihren Federweg die Relativbewegung zwischen
Rad und Aufbau. In den letzten Jahrzehnten konnte
das Gewicht von Fahrzeugtragfedern erheblich verringert
werden. Dies wurde durch eine kontinuierliche Anhebung
der Vergütefestigkeit der eingesetzten Federwerkstoffe
erreicht, weil damit eine höhere Materialausnutzung
verbunden ist. Die Festigkeiten heutiger Tragfedern-
werkstoffe liegen im Bereich zwischen 1.900 MPa und
2.050 MPa. Da aber eine Festigkeitssteigerung mit einer
gegenläufigen Abnahme der Werkstoffzähigkeit verbunden
ist, muss, um die geforderte Lebensdauer der Federn
sicherzustellen, bei einer Festigkeitserhöhung auch die
Zähigkeit des vergüteten Werkstoffes durch geeignete
Maßnahmen gesteigert werden.
Der von ThyssenKrupp Bilstein eingesetzte ’High
Performance ThermoTec Process’ ist ein weiterentwickeltes
Warmumformverfahren, das sich für alle warm geformten
Schraubendruckfedern mit zylindrischem Draht eignet.
Durch diesen Prozess wird die Zähigkeit des Federwerk-
stoffes erhöht. Damit lassen sich bei der neuen Federgeneration
ThermoTecSpring ® Festigkeiten von bis zu
2.200 MPa einstellen. Da der optimierte Werkstoff unter
statischer und dynamischer Belastung höhere Spannungen
ertragen kann, lässt sich eine Schraubenfeder bei gleicher
Lebensdauer mit kleinerem Drahtdurchmesser und gerin-
gerer Windungszahl herstellen.
Damit trägt die ThermoTecSpring ® zur Senkung des
Kraftstoffverbrauches und zur Reduktion des CO 2-Ausstoßes
bei. Zusätzlich bietet sie aber auch die Möglichkeit einer
Bauraumverringerung. So lässt sich unter anderem der
Fußgängerschutz verbessern, denn der Abstand zwischen
der starren Struktur der Federbeinoberseite und der Motorhaube
kann größer bemessen werden.
ThyssenKrupp techforum 1 I 2011
ThermoTecSpring ® – Hochfeste Leichtbau-Feder als Beitrag zur CO 2-Reduzierung / 61
Mit der Anpassung des Verfahrens der thermomechanischen Umformung an die
Anforderungen der Warmfertigung von Schraubendruckfedern ist es ThyssenKrupp
Bilstein Suspension gelungen, die Eigenschaften des Materials so zu verändern, dass
höher beanspruchbare Federn realisiert werden können. Damit ist der Weg frei für
leichtere Federn mit geringeren Drahtdurchmessern sowie kürzere Federdesigns bei
gleicher Performance. Gemessen an den normalfesten Tragfedern ermöglicht die
ThermoTecSpring ® -Technologie je nach Anwendungsfall eine Gewichtsersparnis
von 15 bis 20 % pro Feder. Damit trägt die ThermoTecSpring ® zur Senkung des
Kraftstoffverbrauches und zur Reduktion des CO 2 -Ausstoßes bei.
Feines Gefüge durch thermomechanische Umformung
Die thermomechanische Behandlung von Werkstoffen zur
Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften ist ein
bewährtes Verfahren, das beispielsweise in der Warmblech-
umformung schon seit langem genutzt wird. Bei der Her-
stellung von Fahrzeugtragfedern beschränkte sie sich
bisher allerdings auf Blattfedern. ThyssenKrupp Bilstein ist
es mit dem ’High Performance ThermoTec Process’ (HPTP)
gelungen, die thermomechanische Umformung auch für die
Produktion von Schraubendruckfedern verfügbar zu machen.
Der HPT-Prozess basiert auf einer Kombination aus
mechanischer Umformung und definierter Wärmeführung
des Federdrahtes mit dem Ziel, seine Zähigkeit zu erhöhen.
Temperatur- und zeitabhängige Rekristallisationsprozesse
im Werkstoff führen während und nach der Umformung
dazu, dass sich ein feineres Gefüge ausbildet / Bild 1 /.
Durch anschließendes Härten des behandelten Materials
wird dieses feinere Gefüge fixiert.
Walzgut auf
Warmverformungstemperatur
Bild 1 / Rekristallisationsvorgänge beim Warmwalzen
1 Unverformtes Korn
2 Kornneubildung an
Kristallisationskeimen
3 Beginn des Kornwachstums
durch Rekristallisation
4 Verformtes Korn
5 Ende des Kornwachstums
durch Rekristallisation