Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

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„Torsionswechselfestigkeit“) gibt. Mit dieser Frage hatte sich 1923 bereits
R. Stribeck [5.177] befasst. In den 50er Jahren führten Anton Pomp und
Max Hempel umfangreiche Untersuchungen an Federstahldrähten und
Schraubenfedern durch [5.57] [5.58][5.59][5.56][5.141]. Es konnte zwar
festgestellt werden, dass es zahlreiche Einflüsse auf die Dauerfestigkeit der
Federstähle gibt und sich Umrechnungsfaktoren zwischen statischen und
dynamischen Festigkeitswerten finden lassen, aber die Streuung der Werte
auf Grund der zahlreichen Einflüsse so erheblich ist, dass eine Verallgemeinerung
schwierig ist. Diese Umrechnungsfaktoren waren für überschlägige
Federentwurfsrechnungen gedacht. Verblieben bzw. durchgesetzt hat sich
ein solcher Faktor nur für die Berechnung der zulässigen Torsionsspannung
bei Schraubenfedern aus der Zugfestigkeit des Federdrahtes ( zul = 0,5·R m ).
Diese zweite Seite der Auslegungsrechnungen, die Wahl bzw. Festlegung
der Beanspruchungsgrenzen nach der Höhe der ertragbaren Werkstoffbeanspruchungen
bei den entsprechenden Federbelastungen, stellt von jeher
einen großen Unsicherheitsfaktor dar. Werden die Beanspruchungsgrenzen
zu hoch angesetzt, ist die Versagenswahrscheinlichkeit der Feder groß.
Wird sie zu klein angesetzt, ist die Eigenmasse der Feder groß und die Feder
ist „unwirtschaftlich“ ausgelegt. Um die Federn sicher und zuverlässig
auslegen zu können, sind in den vergangenen Jahrzehnten zahlreiche Dauerschwingversuche
sowohl an Federwerkstoffen als auch an Federn durchgeführt
worden. Als Beispiele sollen hier die Untersuchungen von B. Kaiser
und K.-H. Kloos in Darmstadt angeführt werden [5.82][5.74][5.77][5.76].
Dabei wurden auch eine Reihe von Einflussfaktoren untersucht, u. a. der
Einfluss von Wickeleigenspannungen [5.116] [5.73] [5.117] und der Einfluss
verschiedener Oberflächenbehandlungen (Kugelstrahlen ...) [5.82]
[5.75]. Auch Federbrüche wurden analysiert, um Versagensursachen zu
ermitteln [5.89].
Seit den Untersuchungen von Pomp und Hempel in den 50ger Jahren über
technologische und metallurgische Einflüsse auf Federwerkstoffe wurde
immer wieder das Augenmerk auf die Verarbeitungsweise des Halbzeuges
(Federdraht und Federband) gerichtet und die Ursachen für Unregelmäßigkeiten,
vor allem in der Schraubenfederfertigung, im Ausgangsmaterial
gesucht. Im seit 1962 an der TU Ilmenau (damals noch Hochschule für
Elektrotechnik, später dann TH) bestehenden Forschungslabor für Federn
und Federntechnik, das nach 1991 mit Hilfe der Federnindustrie, unterstützt
durch den VDFI und das ThMfKW, modern mit Versuchstechnik ausgerüstet
wurde, sind zu dieser Problematik eine Reihe von Untersuchungen
durchgeführt worden. Von V. Geinitz und Mitarbeitern sind durch systematische
Untersuchungen eine Reihe von Einflussquellen ermittelt und Vorschläge
für deren Beseitigung unterbreitet worden [5.29][5.81]. Auf Initiati-