Tab. 1: Untersuchte Tellerfedervarianten. 4 TELLERFEDERVARIANTEN, KORROSIONSMEDIEN UND -PRÜFVERFAHREN Nr. Werkstoff Abmessung Fertigung 01 1.4310 63 x 31 x 1,9 x 4,15 (C) Gestanzt (S) + gedreht (D) WERKSTOFFE 51CrV4 (1.8159) ist ein ferritischer Stahl, der sich zur Herstellung von federnden Teilen aller Art besonders eignet und für den Einsatz sämtlicher DIN-Federn zulässig ist. Durch die Legierungszusätze wird erreicht, dass bei größeren Material - dicken nach dem Vergüten eine gleichmäßige Gefügeausbildung über den ganzen Querschnitt vorliegt. Ferner wird durch die Legierungsbestandteile das Relaxationsverhalten positiv beeinflusst. X10CrNi18-8 (1.4310), und X7CrNiAl17-7 (1.4568) sind nach DIN EN 10 151 nicht rostende Federstähle, die sich durch besondere Beständigkeit gegenüber chemisch angreifenden Stoffen auszeichnen. Ihr Federungsvermögen erhalten sie durch eine Kaltverfestigung und/oder Wärmebehandlung. X10CrNi18-8 (1.4310) erhält die Festigkeit nur durch eine Kaltverfestigung und wird deshalb in der Regel nur bis zu einer Dicke von 2 bis 2,5 mm eingesetzt. Je nach Verfestigungsgrad beginnt ab etwa 100 °C ein deutlicher Abbau der Kaltverfestigung. Diese Werkstoffe sollten deshalb nicht bei höheren Temperaturen eingesetzt werden. In Tab. 1 sind die untersuchten Tellerfeder-Varianten aufgelistet. Neben gebräuchlichen rostfreien Federstahlqualitäten in unterschiedlichen Herstellungsvarianten wurde auch 51CrV4-Stahl mit verschiedenen Beschichtungen untersucht. 02 1.4310 63 x 31 x 1,9 x 4,15 (C) Gestanzt (S) + gedreht (D) + kugelgestrahlt (K) 03 1.4310 80 x 41 x 3 x 5,3 (B) Gestanzt (S) + gedreht (D) 04 1.4568 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Gestanzt (S) + gedreht (D) 05 1.4568 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Gestanzt (S) + gedreht (D) + kugelgestrahlt (K) 06 1.4568 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Gestanzt (S) + gedreht (D) + kolsterisiert 07 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Mechanisch verzinkt + gelb chromatiert + versiegelt 08 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Mechanisch verzinkt + transp. chromatiert + versiegelt 09 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Dacromet 500 beschichtet 10 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Geomet beschichtet 11 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Delta Tone (2 mal) + Delta Seal (2 mal)-beschichtet 12 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Chemisch vernickelt 13 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Lackiert mit wasserverdünnbarem Lack 14 1.8159 63 x 31 x 1,8 x 4,15 (C) Geölt Beim Werkstoff X7CrNiAl17-7 (1.4568) bis Dicke 2,5 mm (bei größeren Mengen bis 3,0 mm) wird neben der Kaltverfestigung noch eine einfache Aushärtung (Warmauslagerung bei 480 °C) durchgeführt, die eine Warmfestigkeit bis 350 °C ermöglicht. Die durch die Warmauslagerung erreichte Festigkeitssteigerung hat den Vorteil, dass bei gleicher Endfestigkeit eine geringere Kaltverfestigung wie bei X10CrNi18-8 (1.4310) benötigt wird. Hierdurch wird das Korrosionsverhalten positiv beeinflusst. Dieser Werkstoffzustand wurde in der vorliegenden Untersuchung verwendet. Der Werkstoff X7CrNiAl17-7 (1.4568) wird in Dicken > 2,5 mm (3 mm) im weichen lösungsgeglühten Zustand verarbeitet. Die erforderliche Festigkeit wird dann durch eine zweifache Warmauslagerung (Strukturvergütung) erreicht. Da die erste Auslagerung bei einer Temperatur von 760 °C erfolgen muss, kommt es hierbei zu Chromkarbidausscheidungen bevorzugt an den Korngrenzen. Die Korrosionsbeständigkeit dieses Werkstoffzustandes wird dadurch erheblich vermindert. Federn im strukturvergüteten Zustand sollten nur bei Anforderungen an die Warmfestigkeit eingesetzt werden. BESCHICHTUNGEN Beschichtung Schichtdicke Mechanisch verzinkt + gelb chromatiert + versiegelt Q 8 µm Mechanisch verzinkt + transp. chromatiert + versiegelt Q 8 µm Dacromet 500 beschichtet Q 5 µm Geomet beschichtet Q 8 µm Delta Tone (2 mal) + Delta Seal (2 mal)-beschichtet Q 14+4 µm Chemisch vernickelt Q 25 µm Lackiert mit wasserverdünnbarem Lack Q 15 µm MECHANISCHES VERZINKEN Das für Tellerfedern am häufigsten eingesetzte Verzinkungsverfahren ist das Kugel-Plattieren. Bei diesem Verzinken werden die Teile nach sorgfältigem Reinigen im Tauchverfahren (stromlos) mit einer dünnen Kupferschicht versehen, anschließend werden die Teile zusammen mit Zinkpulver und Glaskugeln verschiedener Größe in einer Trommel unter Zugabe eines Promotors einer bewegenden Behandlung unterzogen. Nach einer bestimmten Zeit wird die Behandlung abgebrochen, wobei 95 – 98 % des zugegebenen Zinks auf den Tellerfedern plattiert ist. Zum Schluss werden die Teile in einer Chromatlösung chromatiert. Die Wirksamkeit von water (vapour) lamellar round, angular Die Beschichtungen für die Tellerfedervarianten aus 1.8159 sind in nachfolgender Tabelle aufgelistet. Die ausgewählten Typen sind praxisrelevant und haben aufgrund der Erfahrung bewährte Eigenschaften. Die Beschichtungen wurden ohne Phosphatierung appliziert. Chromatschichten wird bei Temperaturen über 60 °C wieder abgebaut. Bei fachgerechter Anwendung des Verfahrens tritt eine geringe, vernachlässigbare Wasserstoffversprödung der Werkstücke auf. DACROMET-BESCHICHTUNG Bei Dacromet handelt es sich um eine anorganische, metallisch-silbergraue Beschichtung aus Zink- und Aluminium-Lamellen in einer Chromatverbindung (CrVI-haltig!). Der lamellare Aufbau kann den Korrosionsfortschritt senkrecht zur Oberfläche durch eine horizontale Ablenkung verringern (Abb. 1). pigment- and filler particles vehicle (binder) metal surface Tab. 2: Beschichtungen für die Tellerfedern aus 1.8159 und Schichtdicken. Abb. 1: Schema der Diffusion von Wasser in pigmentierten Lacken [1]. 5