Verschiedene Arten von Federn: Verwendung, Materialien und Vorteile

Kategorie zwei: Blattfedern

Blattfedern sind flache Metallstreifen, die oft übereinander liegen. Sie sind robust und können schwere Lasten tragen. Sehen wir uns die verschiedenen Typen an:

1. Elliptische Blattfeder

Elliptische Blattfedern haben eine ovale Form. Heutzutage sind sie selten, waren aber in alten Pferdekutschen üblich. Da sich diese Federn bei Untergewicht biegen, sorgen sie für eine sanfte Fahrt. Sie werden immer noch in einigen Spezialfahrzeugen verwendet, bei denen Komfort eine große Rolle spielt.

2. Halb-elliptische Blattfeder

Halbelliptische Federn sind die am häufigsten verwendeten Blattfedern. Sie sehen aus wie der Bogen eines Bogenschützen. Sie sind in vielen Lkw und Geländewagen zu finden. Diese Federn sind starr und können schwere Lasten tragen, bieten aber dennoch eine gewisse Flexibilität für ein ruhigeres Fahrverhalten.

3. Elliptische Viertelblattfeder

Viertel-elliptische Federn sind halb so groß wie halb-elliptische Federn. Sie werden oft paarweise verwendet. Ein Ende ist fest, während das andere frei beweglich ist. Diese Federn eignen sich hervorragend für leichte Lkw und einige Sportwagen. Sie sparen Platz und bieten dennoch eine gute Unterstützung.

4. Ellipsenförmige Dreiviertel-Blattfeder

Dreiviertel-elliptische Federn kombinieren eine halb-elliptische Feder mit einer viertel-elliptischen Feder. Sie sind nicht so weit verbreitet, bieten aber ein einzigartiges Gleichgewicht aus Stärke und Flexibilität. Einige Oldtimer verwenden diese Federn für ein weicheres Fahrverhalten.

5. Querblattfeder

Querliegende Blattfedern verlaufen quer zur Fahrzeugbreite und nicht in Längsrichtung. Sie werden in einigen Sportwagen und Rennfahrzeugen verwendet. Diese Federn tragen zur Gewichtsreduzierung bei und können das Fahrverhalten verbessern. Sie sind eine clevere Methode, um bei der Konstruktion eines Fahrzeugs Platz zu sparen.

Kategorie 3: Tellerfedern

Tellerfedern, auch bekannt als Belleville-Scheiben, sind einzigartig. Sie sind flache, runde Scheiben mit einer leichten Kegelform. Diese Federn können hohe Lasten auf kleinem Raum bewältigen. Schauen wir uns die verschiedenen Arten an:

1. Tellerfeder Belleville

Belleville Tellerfedern sind der Standard in dieser Kategorie. Sie sehen aus wie eine flache Schale oder eine Untertasse. Wenn sie zusammengedrückt werden, flachen sie sich ab. Diese Federn können schwere Lasten bei minimaler Bewegung tragen. Sie werden häufig in Ventilen, Kupplungen und Schraubverbindungen eingesetzt, bei denen eine präzise Spannung entscheidend ist.

2. Gebogene Tellerfeder

Gewölbte Tellerfedern haben eine ausgeprägtere Kurve als Standard-Tellerfedern. Diese Konstruktion ermöglicht eine stärkere Einfederung und eine linearere Kraft-Weg-Kurve. Sie eignen sich hervorragend für Anwendungen, die eine weichere anfängliche Einfederung gefolgt von einer steiferen Reaktion erfordern.

3. Geschlitzte Tellerfeder

Geschlitzte Tellerfedern haben radiale Einschnitte um ihren Umfang herum. Diese Schlitze verringern die Steifigkeit der Feder und ermöglichen eine stärkere Durchbiegung. Sie sind hilfreich bei Anwendungen, die die Stärke einer Tellerfeder, aber mehr Flexibilität erfordern. Man findet sie in Automobilkupplungen und Industriemaschinen.

4. Wellentellerfedern

Wellentellerfedern haben ein wellenförmiges Profil anstelle einer konischen Form. Sie bieten eine gleichmäßigere Kraft über ihren Bewegungsbereich. Diese Federn eignen sich hervorragend zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks in rotierenden Baugruppen oder Dichtungen. Sie werden häufig in Lagern und Pumpendichtungen eingesetzt.

Gängige Materialien für die Federherstellung

Die Wahl des Materials kann über die Leistung einer Feder entscheiden. Schauen wir uns die gängigsten Materialien an und warum sie verwendet werden.

Stahllegierungen

Für die meisten Federn werden Stahllegierungen verwendet. Sie sind stark, haltbar und relativ billig. Verschiedene Legierungen bieten unterschiedliche Eigenschaften:

Chrom-Silizium-Stahl ist eine beliebte Wahl. Er ist anspruchsvoll und ermüdungsbeständig und eignet sich daher perfekt für hochbelastete Anwendungen wie Ventilfedern in Automotoren.

Chrom-Vanadium-Stahl ist eine weitere Standardlegierung. Er ist dafür bekannt, dass er seine Festigkeit auch bei hohen Temperaturen beibehält. Daher wird er für Federn verwendet, die in heißen Umgebungen arbeiten, wie etwa in Industrieöfen.

Musikdraht, ein Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wird für kleinere Federn verwendet. Er ist für seine Größe sehr stabil und daher ideal für Präzisionsfedern in Uhren oder kleinen elektronischen Geräten.

Rostfreier Stahl

Federn aus rostfreiem Stahl sind besonders korrosionsbeständig. Sie sind die erste Wahl für nasse oder salzige Umgebungen, wie z. B. Schiffsausrüstung oder Maschinen im Freien.

Edelstahl des Typs 302 ist weit verbreitet. Er bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit und eignet sich daher hervorragend für Federn in der Lebensmittelverarbeitung oder in medizinischen Geräten.

Typ Edelstahl 316 ist sogar noch korrosionsbeständiger. Es wird in rauen chemischen Umgebungen oder dort eingesetzt, wo extreme Sauberkeit erforderlich ist, wie z. B. in der pharmazeutischen Produktion.

Kunststoff- und Verbundwerkstoffe

Kunststofffedern sind leicht und korrosionsbeständig. Außerdem sind sie elektrisch nicht leitend, was sie in elektronischen Geräten oder dort, wo Metallfedern Störungen verursachen könnten, nützlich macht.

Nylon ist ein gewöhnlicher Kunststoff für Federn. Er ist anspruchsvoll und kann wiederholten Belastungen gut standhalten. Federn aus Nylon findet man in Spielzeug oder leichten mechanischen Geräten.

Glasfaserverbundwerkstoffe werden immer beliebter. Sie sind stark, leicht und korrodieren nicht. Diese Federn werden in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wo es auf jedes Gramm ankommt.