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

62 / ThermoTecSpring ® – Hochfeste Leichtbau-Feder als Beitrag zur CO 2-Reduzierung
Während im Standardprozess der Federwarmfertigung
der auf Austenittemperatur erwärmte Federdraht (Stab)
sofort zur Schraubenfeder gewickelt / Bild 2 / und anschlie-
ßend gehärtet wird, ist beim HPTP ein zusätzlicher Schrägwalzvorgang
zwischen dem Erwärmen und Wickeln des
Federdrahtes integriert / Bild 3 /. Der Federdraht wird dabei
über drei schräg zur Stabachse versetzte Walzen in einem
Stich auf den Enddurchmesser gewalzt / Bild 4 /. Um
den Gefüge verfeinernden Effekt hervorzurufen, muss dabei
ein kritischer Umformgrad überschritten werden.
Merkmale der ThermoTecSpring ®
Für den Leichtbau bei Tragfedern ist die größere Materialzähigkeit
entscheidend, denn mit zunehmender Festigkeit
sind typischerweise eine Abnahme der Zähigkeit und
damit gleichzeitig eine erhöhte Kerbempfindlichkeit ver-
bunden. Erst dank der hohen Zähigkeit des Werkstoffes
nach Durchlaufen des HPTP lassen sich an der
ThermoTecSpring ® Festigkeiten von bis zu 2.200 MPa ein-
stellen – und dies ohne Nachteile für die Bauteillebensdauer.
Grundsätzlich lassen sich alle warm geformten
Schraubendruckfedern mit zylindrischem Draht als
ThermoTecSpring ® fertigen. Die Gewichtsersparnis liegt bei
ca. 15-20 %, die konkrete Größe muss allerdings für jede
Feder individuell ermittelt werden, denn sie ist abhängig
von der Komplexität der an das jeweilige Bauteil gestellten
Anforderungen: So können zum Beispiel Faktoren wie
Kennlinie, Bauraum, Querkraftkompensation, Einbausituation
und Lebensdauer limitierende Randbedingungen
für die erzielbare Gewichtsreduktion darstellen.
Das hohe Festigkeitsniveau des warm umgeformten
Stahles ist der unmittelbare Schlüssel zu Gewichtseinsparungen.
Bei der Auslegung einer Schraubenfeder
bedeutet eine Steigerung der Festigkeit des Federwerk-
stoffes, dass das Material mit einer höheren Torsionsspannung
beaufschlagt werden kann. Vereinfacht ausgedrückt,
lässt sich deshalb der Drahtdurchmesser d der
Feder bei gleichbleibender Kraft F reduzieren / Bild 5 /.
In der komplexeren Auslegung ergibt sich dabei ein
Zusammenspiel aus der Verringerung des Drahtdurchmessers
d sowie der Windungszahl n.
Bild 2 / Federwarmfertigung: Wicklung des Federdrahtes zur Schraubenfeder
Bisher
Neu
Staberwärmung Wickeln Härten
Staberwärmung HPTP Wickeln Härten
Bild 3 / Prozessschritte der Federfertigung
Bild 4 / Prinzip des Warmumformprozesses
d0
d0 Ausgangsdurchmesser Federdraht
d1 Enddurchmesser Federdraht
d1
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