Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

3.4 Verfahren zur Nachbehandlung der Federoberflächen
(Verfahren zur Erzeugung nützlicher Eigenspannungen)
3.4.1 Kugelstrahlen
Während das Sandstrahlen zur Behandlung von Oberflächen seit 1870 bekannt
ist, hat erst 1929 O. Föppl [3.26] auf den Einfluss des Oberflächendrückens
(Oberflächenverfestigung) auf die Dauerhaltbarkeit von Federn
hingewiesen. Im gleichen Jahr wurde dem Stahlwerk Röchling ein Patent
über das Oberflächenstrahlen von Federn erteilt [3.64]. Es hat jedoch mehrere
Jahrzehnte gedauert, bis das Verfahren zur Serienreife entwickelt wurde,
wobei die Entwicklung zunächst vorrangig in den USA ablief. So wurde
nach [3.55] Drahtkorn erstmals in den USA angewandt.
Mitte des 20. Jahrhunderts wurde ein Entwicklungsstand erreicht und veröffentlicht,
der den Federherstellern die Anwendung der Strahlbehandlung mit
Stahlkugeln erlaubt [3.22][3.23][3.26][3.10][3.55][3.18][3.9]. Nach [3.55]
[3.42][3.19] wurden schon in den 1930er Jahren alle Flugmotoren-Ventilfedern
und ab 1938 auch Tellerfedern kugelgestrahlt.
Durch Untersuchungen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts
[3.70][3.51][3.52][3.77] [3.17][3.78] wurde festgestellt, dass durch Kugelstrahlen
an der vorgespannten Feder der Eigenspannungsaufbau günstig
beeinflusst und die Lebensdauer weiter erhöht werden kann. Allerdings ist
diese Variante nicht bei allen Federarten und Größen anwendbar.
Auch die Werkstücktemperatur hat einen Einfluss auf den Strahleffekt. So
befassen sich verschiedene Untersuchungen [3.63] [3.77] mit den Wirkungen,
die sich durch die Erhöhung der Werkstücktemperatur ergeben. Allerdings
hat dieses Verfahren zzt. noch keine große Verbreitung gefunden.
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3.4.2 Vorsetzen (Plastizierung)
Seit langer Zeit ist bekannt, dass bestimmte Federn nach ihrer ersten Belastung
nicht wieder in ihre Ursprungsform zurückfedern können, sondern
einen Verlust an Bauhöhe erleiden. Man sagt „die Feder hat sich gesetzt“.
Um dieses „Setzen“ auszugleichen, stellt man z. B. eine Druckfeder mit
größerer Bauhöhe her, führt eine mehrmalige Vorbelastung durch (auch als
Vorsetzen oder Plastizieren bezeichnet) und erreicht so eine für die Anwendung
stabile Feder. K. H. Walz [3.73] untersuchte das Setzverhalten von
Federn bei Schlagbeanspruchung und ermittelte, dass das Setzmaß mit stei-