Auflistung der wichtigsten Federstähle mit Materialbeschreibung, Einsatztemperatur, Elastizitätsmodul (E-Modul) und Gleitmodul (G-Modul) sowie Preisindex.

Federstahl besitzt im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit und kann bis zu einer bestimmten Spannung (Elastizitätsgrenze „Rp“) verformt werden. Nach Entlastung kehrt der Federstahl dann wieder in die Ausgangsstellung zurück ohne dabei dauerhaft verformt zu werden. Federstahl EN 10270-3-1.4310 hat zum Beispiel eine Zugfestigkeit von 1250 bis 2200 N/mm², verglichen mit 360 N/mm² beim Baustahl S235JR. Hierbei ist der maßgebliche Unterschied das Streckgrenzenverhältnis, d.h. das Verhältnis von Elastizitätsgrenze zu Zugfestigkeit des Werkstoffs, welches bei Federstählen normalerweise bei >85% liegt. Die Elastizität als Hauptmerkmal eines Federstahls wird beim Herstellungsprozess durch eine spezielle Legierung durch Zugabe von Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium (V), Molybdän (Mo) und Nickel (Ni) erreicht.

Welche Anforderungen wird an einen Federwerkstoff gestellt:

Federstahl muss ein großes elastisches, sowie ein ausreichendes plastisches Formänderungsvermögen (Wickeln von Federn) aufweisen. Er muss eine hohe Elastizitätsgrenze, Bruchdehnung und Brucheinschnürung besitzen, sowie eine günstige Zeitstand- und Dauerschwingfestigkeit. Dazu sollte der Federstahl eine geringe Randendkohlung und rissfreie Oberfläche aufweisen. Durch eine abschließende Wärmebehandlung kann die Zugfestigkeit des Federstahls erhöht werden.

Gutekunst Federn hat die meisten dieser Federstähle mit rundem Querschnitt von 0,1 bis 12,0 mm Drahtstärke auf Lager vorrätig. Wenn Sie Bedarf an Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteilen haben, dann geht’s hier zur individuellen Federnanfrage.

Das Federnsortiment im Gutekunst Federnkatalog ist aus Federstahldraht (EN 10270-1DH/SH) und rostfreien Federstahldraht (EN 10270-3-1.4310). * Werte bei Raumtemperatur (20°C)

Metallfedern werden in verschiedenen Bauformen eingesetzt. Neben der zylindrischen Bauform, die am häufigsten zum Einsatz kommt, gibt es noch die konische, tonnenförmige Bauform oder für spezielle dynamische Druckfederanwendungen die Bienenkorbfeder. Jede Bauform besitzt dabei eine spezielle Federkennlinie, die im folgenden näher beschrieben wird. Neben diesen Federbauformen, können spezielle Federkennlinien auch mit unterschiedlichen Windungsabständen und Federsystemen erzeugt werden.

Die zylindrische Metallfeder

Die am meisten eingesetzte klassische Bauform ist die zylindrische Metallfeder. Bei dieser Bauform ist die Federkennlinie linear, d.h. die Kraft wird gleichmäßig abgegeben. Diese Bauform wird für eine lineare Speicherung potentieller Energie und Rückfederung, wie z.B. Ventilfeder, Bremsen, Kupplungen und Kontaktfedern verwendet.

Die konische und tonnenförmige Metallfeder

Bei der konischen Metallfeder, die für einen progressiven Kraftverlauf eingesetzt wird, verstärkt die Kraftentfaltung mit Zunahme der Einfederung. Diese Federnform wird häufig mit Druckfedern in der Achsfederung eingesetzt, und bietet bei Zugfedern eine höhere Lebensdauer.

Die Tonnen- und Bienenkorbfeder

Diese Federnformen besitzen ebenfalls eine progressive Federkennlinie, kommen aber seltener zum Einsatz. Der Vorteil der Tonnenfeder liegt in der optimalen Ausnutzung des Bauraumes, und bei der Bienenkorbfeder sind es die besonderen dynamischen Eigenschaften durch die reduzierte bewegte Masse am konischen Federende.

Kombinierte Druckfederbauformen

Neben den klassischen Federbauformen und Federkennlinien sind auch kombinierte Druckfederbauformen und Kennlinien möglich.

Degressive Federkennlinie

Eine degressive Federkennlinie, die die Kraftentfaltung mit Zunahme der Einfederung verringert, erreicht man mit Tellerfedern.

Weitere Informationen und Unterstützung bei der optimalen Federnauslegung bekommen Sie hier:

• Federnauslegung

• Technische Beratung bei Gutekunst Federn

• Federkennlinien

Immer die passende Druckfeder, Zugfeder und Schenkelfeder – von der schnellen Federnauswahl im Katalog, über die Auslegung und Berechnung von individuellen Metallfedern, bis hin zum CAD-Daten-Generator für Standardfedern und frei berechnete Metallfedern.

Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern stehen als typische C-Teile zwar nicht im Mittelpunkt des Beschaffungsprozesses, werden aber in beinahe allen technischen Anwendungen benötigt.

Metallfedern sind kleine Kraftspeicher, die bei Belastung Energie aufnehmen und bei Entlastung wieder abgeben. Abhängig von den Anforderungen wird jede Feder aus Federstahldraht an einem Federwindeautomat hergestellt. Die Metallfeder ist somit ein rein mechanisches Produkt. Damit kommt der Federauslegung eine hohe Bedeutung zu, denn eine nachträgliche Änderung über ein Software-Update oder eine Funktionsanpassung ist nicht möglich.

Die Fragestellungen bei der Federauslegung sind dabei vielfältig: Druck, Zug- oder Biegebelastung? Standard oder extrem widerstandsfähig? Mit linearer oder mit progressiver Kennlinie? Klein oder groß? Gerade oder mit geformten Enden?

Metallfedern aus dem Katalog oder individuell nach Anforderung

Da ist es wichtig, dass der Federnhersteller flexibel auf Kundenwünsche reagieren und neben den schnell ab Lager verfügbaren Standardfedern auch individuelle Metallfedern liefern kann. Gutekunst Federn bietet durch sein umfangreiches Katalogprogramm mit 12.603 Federbaugrößen ab Lager und der individuellen Federnherstellung bis 12 Millimeter Drahtstärke genau diese Flexibilität. Passt eine der Katalogfedern in klassischer zylindrischer Bauform in Normalstahl EN 10270-1 und rostfrei 1.4310, dann ist der Federnbedarf schnell gedeckt.

In speziellen Anwendungsfällen wird die Metallfeder genau auf die Einbausituation und die individuellen Anforderungen abgestimmt: als zylindrische Feder, konische Feder, Tonnenfeder oder Bienenkorbfeder mit variablen Federkennlinien und Windungsabständen. Dabei erfolgt die Auslegung und Berechnung der Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern nach DIN EN 13906 mit verschiedenen Konstruktionshilfsmitteln und auf Basis der Erfahrung von Gutekunst Federn.

Folglich erfordert die Entwicklung einer Metallfeder besondere Aufmerksamkeit und auch spezielle Konstruktionshilfsmittel wie ein Federnberechnungs­programm, nutzenstiftende Informationen und Konstruktionsdaten in Form von CAD-Daten und Diagrammen. Und außerdem natürlich einen erfahrenen Federnhersteller, der die geforderten Eigenschaften durch das richtige Winden von Federstahldraht erreicht.

 Individuelle Federnberechnung mit WinFSB

Aus diesem Grund hat Gutekunst Federn zur optimalen Auslegung und Berechnung von individuellen Metallfedern unter Berücksichtigung der Deutschen Norm für Federn 13906-1:2013 ein eigenes Federnberechnungsprogramm für Druck-, Zug- und Schenkelfedern entwickelt. Die Berechnung kann nach unterschiedlichsten Varianten durchgeführt werden, beispielsweise nach Weg- und Kräfteverhältnissen oder einfach nach Baumaßeigenschaften.

Das Federnberechnungsprogramm berechnet die gewünschte Metallfeder mit allen wichtigen Parametern, bietet zusätzlich verschiedene Diagramme (wie die Federkennlinien und das Goodman-Diagramm) sowie eine direkte Schnittstelle zum Gutekunst CAD-Generator für 2D- und 3D-CAD-Daten. Das Federnberechnungsprogramm WinFSB steht als Online-Federberechnung und Offline-Federberechnung (PC-Version) auf www.federnshop.com für jedermann frei zur Verfügung.

CAD-Generator für Standardfedern und individuelle Metallfedern

Konstrukteure arbeiten ausschließlich mit CAD-Programmen. Das verstärkt grundsätzlich den Trend zu Standardprodukten. Hier liegen die CAD-Daten bereits vor, die Konstrukteure verlieren keine Zeit: Einfach auf der Anbieter-Website die Daten herunterladen und in das Konstruktionsprogramm einspielen. Gutekunst Federn bietet jedoch neben seinem CAD-Daten-Angebot für das Standardfedernprogramm auch direkt CAD-Daten für individuell berechnete Metallfedern an.

Damit kann jeder Konstrukteur seine Wunschfeder über das Federnberechnungsprogramm WinFSB berechnen und anschließend sofort im 2D- und 3D-Format herunterladen. So ist es für individuelle CAD-Daten schon ausreichend, eine einfache Baumaßberechnung nach Drahtstärke „d“, äußerem Windungsdurchmesser „De“, ungespannter Länge „L0“ und Anzahl der Windungen durchzuführen, um die benötigten CAD-Daten zu erhalten. Gleich testen, gehen Sie dazu in die Federnberechnung auf www.federnshop.com.

Den vollständigen Federnkatalog mit Shop und CAD-Daten-Generator finden Sie ebenso wie das individuelle Federnberechnungsprogramm auf www.federnshop.com.

Sollten Sie Bedarf an einer individuellen Federauslegung haben, so mailen Sie uns einfach die Eckdaten der benötigten Metallfeder an technik@gutekunst-co.com oder kontaktieren unsere Technik per Telefon unter (+49) 035877 227-11.

Weitere Informationen:

• Federnkatalog Gutekunst Federn

• Maßdaten für Federauslegung

• Federnberechnungsprogramm WinFSB 8.1

• Federstahldrähte und ihre Eigenschaften

• CAD-Daten für Federn erstellen

Gutekunst Federn ist weiterhin für Sie da – wir produzieren und liefern ohne Einschränkung. Sie erreichen uns wie gewohnt unter Telefon (+49) 07123 960-192, verkauf@gutekunst-co.com und Federnshop.com

Der Federstecker, auch als Federsplint bekannt, kommt als universelles Sicherungselement zur Lagebewahrung von verbundenen Bauteilen zum Einsatz. Federstecker halten Muttern beziehungsweise Kronen zuverlässig in ihrer Position und verhindern ein Verdrehen der Elemente. Darüber hinaus eignen sie sich im Maschinenbau zur Fixierung von Achsen und Bolzen gegen Verschieben. Federstecker gibt es in verschiedenen Baugrößen für unterschiedliche Einsätze. Sie sind vielseitig verwendbar – beispielsweise auch im KFZ-Bereich. In der Formgebung entspricht der Federstecker standardmäßig der Norm DIN 11024. Der Federstecker ist federnd konstruiert und rastet so selbstsichernd in das Material ein. Er lässt sich bei Bedarf lösen und wiederverwenden.

Angebot Federstecker für jeden Einsatz

Gutekunst Federn bietet im Katalog standardmäßig Federstecker aus Federstahl nach EN 10270-1 mit verzinkter Oberfläche und aus rostfreiem Edelstahl nach EN 12070-3-1.4310 zum Kauf direkt ab Lager an. Neben dem Federstecker einfach nach DIN 11024 gibt es mit dem Federstecker doppelt nach DIN 11024 auch eine weitere Ausführung mit zweifacher Öse. Diese sorgt für ein besseres Händling und eine geringere Federwirkung. Die Auswahl im Federnshop von geeigneten Größen ergibt sich aus den Maßen des Lochdurchmessers, des Außendurchmessers der Welle und des Rohrs sowie der Gesamtlänge und der Länge des federnden Teils.

Federstecker einfach nach DIN 11024 hier im Federnshop auswählen und direkt kaufen

Hier Federstecker doppelt nach DIN 11024 im Federnshop auswählen und direkt kaufen

Weitere Sicherungselemente im Angebot

Fokkernadel

Die Fokkernadel, auch Sicherungsklammer genannt, wird hauptsächlich in der Luftfahrt zur Sicherung von Schraubenverbindungen verwendet, die sich unbeabsichtigt durch Vibrationen lösen können. Um dies zu verhindern, kommt eine Schraube mit einer Querbohrung am Gewindeende zum Einsatz. Auf das Gewindeende wird die Kronenmutter verschraubt. Im nächsten Schritt wird die Fokkernadel durch die Krone und das Gewindeloch geführt, was ein Lösen der Schraube verhindert. Der Vorteil gegenüber Federsteckern: Anwender können die Fokkernadel ohne Werkzeuge entfernen und einfach wiederverwenden. Gutekunst Federn bietet Fokkernadeln standardmäßig aus Federstahl EN 10270-1 mit verzinkter Oberfläche und aus rostfreiem Edelstahl EN 10270-3-1.4310 an.

Klappsplint

Bei besonderen Anforderungen eignen sich aus konstruktiven oder Sicherheitsgründen auch Sonderformen wie Klappsplinte nach DIN 11023. Diese gibt es in unterschiedlichen Bauformen. Sie werden häufig zur Sicherung von Wellen und Rohren genutzt. In der Grundform bestehen sie aus einem federnden Stahlbügel, der Mutter sowie einem Bolzen oder einer Schraube. Der Drahtbügel ist in dem prismenförmigen Grundkörper schwenkbar gelagert. Zum Sichern werden die Schenkel mit dem eigenen Bügel verschränkt. Sie wirken damit selbstsichernd.

Individuelle Federstecker und Sicherungselemente

Neben standardisierten Federsteckern und Sicherungsklammern nach DIN fertigt Gutekunst Federn auch Federstecker, Klammern und Splinte für Spezialanwendungen in jeder gewünschten Form. Sie haben Bedarf an individuellen Sicherungselementen? Dann senden Sie Ihre Anforderungen sowie eine Skizze oder Zeichnung mit der gewünschten Stückzahl an verkauf@gutekunst-co.com oder kontaktieren direkt unsere Technik-Abteilung unter (0049) 07123 960-193.

Weitere Informationen

• Auswahl an Sicherungselementen

• Sprengringe für Wellen und Bohrungen

• Beschaffung von Metallfedern

• Der Federnshop.com

Schenkelfedern, auch Drehfedern genannt, sind mechanische Kraftspeicher, die bei einer Winkel-/Drehbewegung an den Schenkeln ein Drehmoment aufnehmen, das sie beim Entspannen wieder abgeben. Gutekunst Federn bietet zur schnellen Auswahl und Beschaffung von Schenkelfedern in seinem Katalogprogramm auf Federnshop.com 1600 verschiedene Baugrößen in Normalstahl EN 10270-1 und Edelstahl EN 10270-3-1.4310 direkt ab Lager an. Und sollte keine passende Schenkelfeder im Shop verfügbar sein, so fertigt Gutekunst Federn auch jede gewünschte Schenkelfeder bis 12 mm Drahtstärke aus den verschiedensten Federstählen in Kleinmengen und Großserien.

Eigenschaften Schenkelfedern und Drehfedern

Schenkelfedern oder Drehfedern werden aus runden, ovalen oder vierkant Federstahldrähten hergestellt. Der Federstahldraht wird dabei mehrheitlich im Kaltumformungsprozess, entweder durch Winden um einen Dorn oder bei vollautomatischen Federwindeautomaten mit Hilfe von Drahtführungsstiften in jede gewünschte Form gebracht. Die Fertigungstoleranzen werden von Gütegrad 1 (kleinste Toleranz) bis Gütegrad 3 (größte Toleranz) nach DIN 2194 festgelegt. Die Berechnung der Schenkelfedern oder Drehfedern erfolgt nach der Norm EN 13906-3. Zur Berechnung von Schenkelfedern oder Drehfedern stellt Gutekunst Federn das Federnberechnungsprogramm WinFSB zur freien Verfügung. Eine Formelsammlung zur Schenkelfedernberechnung kann hier heruntergeladen werden.

Schenkelfedern werden im Regelfall zylindrisch mit gleichbleibender Steigung ohne Windungsabstände hergestellt. Je nach Anwendungsfall können die Schenkel gerade tangential, radial innen oder außen, axial oder achsparallel usw. ausgeleitet werden. Nachfolgend eine Auswahl an möglichen Schenkelformen.

Standardmäßig gibt es die Schenkelfedern in den Schenkelstellungen 0/360 (A), 90 (B), 180(C) und 270° (D). Es kann jedoch über die Windungszahl jede benötigte Schenkelstellung erstellt werden.

Die Federleistung bei Schenkelfedern wird als Drehmoment in Nmm angegeben. Um die Federkraft in N zu berechnen, ist der Hebelarm (RH) (Entfernung vom Zentrum Federkörper bis zum Krafteinleitungspunkt am Schenkel) zu bestimmen und mit folgender Formel zu berechnen.

Die höchste erreichbare Federkraft (Fn) ergibt sich dann aus der Teilung von dem maximalen Drehmoment (Mn) durch den Hebelarm (RH):

Die erreichbare Kraft bei einem vorgegebenen Drehwinkel wird berechnet mit der Teilung der höchsten Federkraft (Fn) durch den maximalen Drehwinkel multipliziert mit dem Drehwinkel:

Bei der Berechnung der Federkraft muss auch die Schenkeldurchbiegung (ß) berücksichtigt werden. Diese Schenkeldurchbiegung wird größer, je länger der Schenkel und je weiter weg der Krafteinleitungspunkt (RH) vom Zentrum des Federkörpers ist.

Zudem sollten Schenkelfedern immer nur in Windungsrichtung belastet werden. Aus diesem Grund werden Schenkelfedern baugleich links- und rechtsgewunden angeboten. Schenkelfedern haben meistens einem zylindrischen Federkörper mit einer linearen Federkennlinie. Anwendungsbeispiele mit einer progressiven Federkennlinie oder konisch zulaufenden Federkörpern sind uns nicht bekannt.

Federsysteme mit Schenkelfedern können in einer Parallelschaltung realisiert werden. Und weil es hervorragend funktioniert, hat man mit der Doppelschenkelfeder sogar einen eigenen Federntyp kreiert, um die Vorteile der Parallelschaltung zu nutzen.

Die Schenkelfedern aus dem Gutekunst Federn Katalogprogramm werden nach dem Winden nicht angelassen, was den Vorteil hat, dass Schenkelabbiegungen und Schenkelkürzungen jederzeit einfach selbst vorgenommen werden können. Ein Anlassen der Schenkelfedern ist grundsätzlich nicht notwendig, wenn die Biegespannung immer nur in Windungsrichtung erfolgt. Schenkelfedern dürfen also immer nur in Windungsrichtung belastet werden! Die Schenkelfedern arbeiten normalerweise über einen Dorn, der die Feder auf Position hält. Da der Federkörper sich aber bei der Drehbewegung verengt, muss bei der Wahl des inneren Windungsdurchmessers (Di) der kleinste und größte mögliche Dorndurchmesser berücksichtigt werden. Die durch die Führung entstehende Reibung beeinflusst das Federungsverhalten, welche sich in Form einer Hystereseschleife abbildet. Dabei wird ein Teil der Federarbeit in Wärme umgewandelt und geht somit verloren.

Zudem geht ein bestimmter Prozentsatz der Federkraft verloren, wenn die Feder über einen längeren Zeitraum bei höheren Temperaturen belastet wird. Diesen Kraftverlust nennt man Relaxation und er nimmt mit steigender Temperatur und Spannung zu. Übersteigt zudem, bei der Belastung der Schenkelfeder, die Biegespannung den zulässigen Wert der Dehnungsgrenze, tritt eine bleibende Verformung ein, die sich in der unbelasteten Schenkelposition äußert. Um die Schenkelfeder für eine längere Lebensdauer auszulegen, sollte bei der Berechnung der Spannungskorrekturfaktor „q“ und die zulässige Hubspannung „σqh“ berücksichtigt werden. Zudem unterstützen eine durch kugelstrahlen verfestigte Oberfläche und eine reduzierte Belastung von bis zu 70 bis 80 Prozent der zulässigen Biegespannung die Lebensdauer.

Das Drehmoment bzw. die Federsteifigkeit hängen vom Federstahldraht und der Drehmomentrate bzw. Drehmomentkonstante ab. Die Drehmomentrate definiert auch das Verhältnis des Federmoments zum Drehwinkel. Grundsätzlich lässt sich die Dimensionierung des Drehmoments durch folgende Maßnahmen beeinflussen:

Drahtdurchmesser (d) größer > Feder härter
Windungsdurchmesser (De) größer > Feder weicher
Anzahl der Windungen (nt) größer > Feder weicher

Die Auswahl des Federstahldrahts beeinflusst nicht nur die Federkraft, sondern bietet auch für die verschiedenen Federanwendungen die passenden Werkstoffeigenschaften. So werden neben den normalen unlegierten Federstahldrähten, ebenso rostfreie Federstähle, SiCr-legierte Ventilfederdrähte, Kupferlegierungen für gute elektrische Eigenschaften, Nickellegierungen für hohe Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, sowie Titanlegierungen für höchste Ansprüche aus der Luftfahrtechnik verwendet. Zudem stehen auch verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Verfügung, um die Anforderungen der Feder zu optimieren.

Angebot Schenkelfedern und Drehfedern

Gutekunst Federn bietet Schenkelfedern in 1600 verschiedene Baugrößen direkt ab Lager oder individuell gefertigt aus den verschiedensten Federstählen bis 12 mm Drahtstärke in Kleinmengen und Großserien. Den Schenkelfedern-Shop finden Sie hier. Für ein individuelles und unverbindliches Druckfedern-Angebot senden Sie die benötigten Federdaten bitte an verkauf@gutekunst-co.com oder kontaktieren direkt unsere Angebotsabteilung unter (+49) 07123 960-197.

Weiterführende Links:

• Schenkelfedernkatalog mit 1600 Baugrößen ab Lager

• Federnberechnungsprogramm WinFSB

• Schenkelfedernanfrage

• Technische Unterstützung

Druckfedern, bzw. Schraubenfedern sind mechanische Kraftspeicher, die beim Zusammendrücken Kräfte aufnehmen, und die Kräfte beim Entspannen wieder abgeben. Gutekunst Federn bietet zur schnellen Auswahl und Beschaffung von Druckfedern in seinem Katalogprogramm auf Federnshop.com 4536 verschiedene Baugrößen in Normalstahl EN 10270-1 und Edelstahl EN 10270-3-1.4310 direkt ab Lager an. Und sollte keine passende Druckfeder im Shop verfügbar sein, so fertigt Gutekunst Federn auch jede gewünschte Druckfeder bis 12 mmm Strahstärke aus den verschiedensten Federstählen in Kleinmengen und Großserien.

Eigenschaften Druckfedern

Druckfedern werden aus runden, ovalen oder vierkant Federstahldrähten hergestellt. Der Federstahldraht wird dabei mehrheitlich im Kaltumformungsprozess, entweder durch Winden um einen Dorn, oder bei vollautomatischen Federwindeautomaten mit Hilfe von Drahtführungsstiften in jede gewünschte Form gebracht. Die Druckfedern werden in der Regel zylindrisch und mit gleichbleibender Steigung hergestellt. Die Fertigungstoleranzen werden von Gütegrad 1 (kleinste Toleranz) bis Gütegrad 3 (größte Toleranz) nach DIN EN 15800 festgelegt. Die Berechnung der Druckfedern basiert auf der Norm EN 13906-1. Die Federnberechnung erfolgte mit dem Gutekunst Federnberechnungsprogramm WinFSB. Eine Formelsammlung zur Druckfedernberechnung gibt es hier.

Aufbau Windungen, Federbauformen und Federsysteme bei Druckfedern

Neben den klassischen Druckfedern mit gleichbleibender Steigung können die Windungsabstände auch variieren, um die Federkennlinie zu beeinflussen. Auch werden oft Windungen in der Mitte oder an den Federenden auf Block gewickelt, um ein Verhaken beim Handling der Druckfedern zu verhindern. Zusätzlich zur zylindrischen Federbauform, mit einer gleichmäßigen Federkennlinie, werden auch sehr häufig konische, doppelkonische oder Bienenkorbfedern mit einer variablen Federkennlinie und teilweise Vorteilen in der Dauerfestigkeit eingesetzt. Auch kommen regelmäßig unterschiedliche Federsysteme, wie die Reihen-, Parallel- oder Mischschaltungen, zum Einsatz, wenn es um die Verteilung von Kräften oder variablen Federkennlinien geht.

Federenden und Federendlagerungen bei Druckfedern

Nach dem Winden der Druckfedern erfolgt das Anlassen, um die Eigenspannungen in der Feder abzubauen und die Schubelastizitätsgrenze zu erhöhen. Damit verringert sich der Setzbetrag der Druckfeder. Die jeweiligen Anlasstemperaturen und –zeiten richten sich nach dem Werkstofftyp; die Abkühlung erfolgt an der Luft bei Raumtemperatur. Ab einer Drahtstärke von 0,5 mm werden die Federenden in der Regel angelegt und geschliffen, um eine planparallele Lagerung der Feder sowie eine optimale Krafteinleitung zu gewährleisten. Optimal ist dabei ein Schleifwinkel zwischen 270° und 330°. Federenden bei kleineren Drahtdurchmessern als 0,5 mm werden nur angelegt ausgeführt. Um die geforderten Federeigenschaften, wie Baumaßlichkeit oder Kräfteeigenschaften nach der Herstellung gewährleisten zu können, werden als Fertigungsausgleich bestimmte Federmaße toleriert.

Druckfedern neigen zum Ausknicken je länger und schlanker sie sind. Um die Knickgrenze der jeweiligen Druckfeder zu überprüfen/bestimmen kommt es auf die Federendlagerung an. In der Norm EN 13906-1, Punkt 9.14 sind die verschiedenen Federendlagerungen beschrieben. Bei der Führung durch Dorn oder Hülse kann die Druckfeder nicht ausknicken. Die durch die Führung entstehende Reibung beeinflusst jedoch das Federungsverhalten, welche sich in Form einer Hystereseschleife abbildet. Dabei wird ein Teil der Federarbeit in Wärme umgewandelt und geht somit verloren. Zudem geht ein bestimmter Prozentsatz der Federkraft verloren, wenn die Feder über einen längeren Zeitraum bei höheren Temperaturen zusammengedrückt wird. Diesen Kraftverlust nennt man Relaxation, und er nimmt mit steigender Temperatur und Spannung zu.

Schubspannung und Federkraft bei Druckfedern

Übersteigt zudem, bei der Belastung der Druckfeder, die Schubspannung den zulässigen Wert der Dehngrenze Rp, tritt eine bleibende Verformung ein, die sich in der Verringerung der ungespannten Länge äußert. Dieser Vorgang wird in der Federntechnik als „Setzen“ bezeichnet, was mit den Begriffen „Kriechen“ und „Relaxation“ aus der Werkstofftechnik gleichzusetzen ist. Um dem Setzverhalten entgegenzuwirken, werden die Druckfedern um den zu erwartenden Setzbetrag länger gewunden und später auf Blocklänge zusammengedrückt. Dieses Vorsetzen ermöglicht eine bessere Werkstoffauslastung und erlaubt im späteren Einsatz eine höhere Belastung.

Die Federkraft/Federsteifigkeit hängt vom Federstahldraht und der Federrate, bzw. Federkonstante ab. Die Federrate definiert auch das Verhältnis von Federkraft zum Federweg. Grundsätzlich lässt sich die Dimensionierung der Federkraft durch folgende Maßnahmen beeinflussen.

• Drahtdurchmesser (d) größer = Feder härter
• Windungsdurchmesser (De) größer = Feder weicher
• Anzahl der federnden Windungen (n) größer = Feder weicher

Federstahldraht

Die Auswahl des Federstahldrahts beeinflusst nicht nur die Federkraft, sondern bietet auch für die verschiedenen Federanwendungen die passenden Werkstoffeigenschaften. So werden neben den normalen unlegierten Federstahldrähten, ebenso rostfreie Federstähle für Edelstahlfedern, SiCr-legierte Ventilfederdrähte für Dauerfestigkeitsanwendungen, Kupferlegierungen für gute elektrische Eigenschaften, Nickellegierungen für hohe Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, sowie Titanlegierungen für höchste Ansprüche aus der Luftfahrtechnik verwendet.

Angebot Druckfedern

Gutekunst Federn bietet Druckfedern in 4536 verschiedene Baugrößen direkt ab Lager oder individuell gefertigt aus den verschiedensten Federstählen bis 12 mm Drahtstärke in Kleinmengen und Großserien. Den Druckfedern-Shop finden Sie hier. Für ein individuelles und unverbindliches Druckfedern-Angebot senden Sie die benötigten Federdaten bitte an verkauf@gutekunst-co.com oder kontaktieren direkt unsere Angebotsabteilung unter (+49) 07123 960-197.

Weiterführende Links:

• Druckfedernkatalog mit 4536 Baugrößen ab Lager

• Federnberechnungsprogramm WinFSB

• Druckfedernanfrage

• Technische Unterstützung

Zugfedern bzw. Schraubenzugfedern nehmen beim Auseinanderziehen Kräfte auf, die sie beim Entspannen wieder abgeben. Gutekunst Federn bietet zur schnellen Auswahl und Beschaffung von Zugfedern in seinem Katalogprogramm auf Federnshop.com 4280 verschiedene Baugrößen in Normalstahl EN 10270-1 und Edelstahl EN 10270-3-1.4310 direkt ab Lager an. Und sollte keine passende Zugfeder im Shop verfügbar sein, so fertigt Gutekunst Federn auch jede gewünschte Druckfeder bis 12 mmm Strahstärke aus den verschiedensten Federstählen in Kleinmengen und Großserien.

Eigenschaften Zugfedern

Zugfedern werden aus runden oder ovalen Federstahldrähten hergestellt. Der Federstahldraht wird dabei mehrheitlich im Kaltumformungsprozess, entweder durch Winden mit einem Einfingersystem um einen Dorn, oder bei vollautomatischen Federwindeautomaten mit Hilfe von mehreren Drahtführungsstiften (Zweifinger- oder Dreifingersystem) in jede gewünschte Form gebracht. Dabei werden die Ösen entweder direkt beim Winden ausgeformt oder in einem nachgelagerten Arbeitsgang aufgestellt (Video Federnproduktion bei Gutekunst Federn). Zugfedern werden in der Regel zylindrisch mit je einer 1/1 deutschen Öse an den Seiten hergestellt. Die Fertigungstoleranzen richten sich nach der DIN 2097 von Gütegrad 1 (kleinste Toleranz) bis Gütegrad 3 (größte Toleranz). Die Berechnung der Zugfedern basiert auf der Norm EN 13906-2. Zur Berechnung von Zugfedern stellt Gutekunst Federn sein Federnberechnungsprogramm WinFSB zur Verfügung. Zudem gibt es hier eine Formelsammlung zur Zugfedernberechnung.

Federbauformen und Ösenformen

Neben der zylindrischen Zugfederbauform, mit einer linearen Federkennlinie, werden auch häufig kegel- oder tonnenförmige Zugfedern hergestellt. Dabei wird mit den konisch verjüngten Federenden, neben einer progressiven Federkennlinie, auch eine höhere Lebensdauer erreicht. Ein degressiver Kraftverlauf kann nicht über die Zugfederbauform erzeugt werden, das ist nur mit einem Zugfeder-Hebelmechanismus, wie z. B. bei einem Bettkasten möglich. Je nach Anwendung kommen verschiedene Ösenformen zum Einsatz. So werden, neben den klassischen Ösenformen, wie der 1/1 deutschen Öse oder Hakenöse, auch widerstandfähigere Federenden, wie der eingerollte Gewindebolzen oder einschraubte Gewindestopfen angeboten, die eine höhere Lebensdauer ermöglichen. Mit konischen Federenden kann zudem eine höhere Lebensdauer bei Zugfedern erreicht werden. Grundsätzlich sind Zugfedern aber aufgrund der Ösen nicht dauerfest, da die Ösenanbindung am Übergangsbogen eine große Schwachstelle darstellt. Darum sollte bei Zugfedern auch darauf geachtet werden, dass die Krafteinwirkung zentrisch auf die Öse einwirkt, weil sonst das Risiko eines Ösenbruchs steigt.

Vorspannung

Nach dem Winden und der Ösenanformung der Zugfeder erfolgt das Anlassen, um die Eigenspannungen in der Feder abzubauen und die Schubelastizitätsgrenze zu erhöhen. Bei der Zugfeder entsteht während der Herstellung durch einen Drall gegen die nächste Windung eine Vorspannung. Diese Vorspannung ist größtenteils gewünscht, weil dadurch die erforderliche Betriebslänge der Zugfeder minimiert wird. Jedoch gilt bei der Zugfederherstellung, je höher die Vorspannung, desto höher die Produktionskosten. Wenn bei einer Zugfeder keine Vorspannung gewünscht ist, wie z. B. bei einer Messfeder, kann diese durch eine höhere Anlasstemperatur und Anlasszeit nachträglich fast komplett entfernt werden. Auch warmgeformte Zugfedern enthalten keine Vorspannung. Um die geforderten Federeigenschaften, wie Baumaßlichkeit oder Kräfteeigenschaften nach der Herstellung gewährleisten zu können, wird als Fertigungsausgleich normalerweise die Vorspannung (F0) oder der mittlere Windungsdurchmesser (D) toleriert.

Relaxation, Schubspannung und Federkräfte

Zudem geht bei Zugfedern, wie bei allen Metallfedern, ein bestimmter Prozentsatz der Federkraft verloren, wenn die Feder über einen längeren Zeitraum bei höheren Temperaturen belastet wird. Diesen Kraftverlust nennt man Relaxation, und er nimmt mit steigender Temperatur und Spannung zu. Da die Relaxation, je nach Werkstoff und Temperatur einen Kraftverlust von bis zu 20 Prozent bedeuten kann, sollte der größte Federweg maximal 80 Prozent der zulässigen Spannung betragen.

Übersteigt, bei der Belastung der Zugfeder, die Schubspannung den zulässigen Wert der Dehngrenze Rp, tritt eine dauerhafte verringerte Vorspannung oder Verformung ein. Des Weiteren sollte auf die Resonanzschwingung der Zugfeder geachtet werden; idealerweise sind die Schwingungen der Erregerfrequenz zehnmal kleiner als die Eigenfrequenz der Feder, ansonsten können erhebliche Spannungserhöhungen auftreten.

Die Federkraft/Federsteifigkeit hängt vom Federstahldraht und der Federrate bzw. Federkonstante ab. Die Federrate definiert auch das Verhältnis von Federkraft zum Federweg. Grundsätzlich lässt sich die Dimensionierung der Federkraft durch folgende Maßnahmen beeinflussen:

Drahtdurchmesser (d) größer > Feder härter
Windungsdurchmesser (De) größer > Feder weicher
Anzahl der federnden Windungen (n) größer > Feder weicher

Die Auswahl des Federstahldrahts beeinflusst nicht nur die Federkraft, sondern bietet auch für die verschiedenen Federanwendungen die passenden Werkstoffeigenschaften. So werden neben den normalen unlegierten Federstahldrähten, ebenso rostfreie Federstähle, SiCr-legierte Ventilfederdrähte, Kupferlegierungen für gute elektrische Eigenschaften, Nickellegierungen für hohe Wärme- und Korrosionsbeständigkeit, sowie Titanlegierungen für höchste Ansprüche aus der Luftfahrtechnik verwendet. Daneben können auch verschiedene Oberflächenbehandlungen aufgebracht werden, um die Anforderungen der Feder zu optimieren. Bei den Zugfedern ist das Aufbringen einer Oberflächenbehandlung jedoch um ein Vielfaches schwieriger, da die Oberfläche in den Zwischenräumen der aneinander liegenden Windungen nur mit großem Aufwand aufgebracht werden kann.

Vorteile Zugfeder

Die Hauptvorteile der Zugfeder sind die Knickfreiheit, die Möglichkeit der zentrischen Kraftübertragung und die Reibungsfreiheit durch den Wegfall von Führungselementen, wie Hülse oder Dorn.

Nachteile Zugfeder

Die Nachteile der Zugfeder liegen in der Größe des Einbauraums, der sensiblen Stelle am Ösenanschluss und dem damit resultierenden Totalverlust der Federkraft nach einem Ösenbruch.

Mitunter werden auch Zugfedersysteme mit mehreren Zugfedern eingesetzt. Häufigstes Anwendungsbeispiel sind Garagentorfederpakete in Parallelschaltung, um Bauteile mit größerer Masse mit konstanten Kräften und Federmomenten in Position zu halten.

Angebot Zugfedern

Gutekunst Federn bietet Zugfedernfedern in 4280 verschiedene Baugrößen direkt ab Lager oder individuell gefertigt aus den verschiedensten Federstählen bis 12 mm Drahtstärke in Kleinmengen und Großserien. Den Zugfedern-Shop finden Sie hier. Für ein individuelles und unverbindliches Zugedern-Angebot senden Sie die benötigten Federdaten bitte an verkauf@gutekunst-co.com oder kontaktieren direkt unsere Angebotsabteilung unter (+49) 07123 960-197.

Weiterführende Links:

• Zugfedernkatalog mit 4280 Baugrößen ab Lager

• Federnberechnungsprogramm WinFSB

• Zugfedernanfrage

• Technische Unterstützung

Hookesches Gesetz  beschreibt die elastische Verformung von Festkörpern in einem linearen Sonderfall des Elastizitätsgesetzes. Dabei verändert sich die elastische Kraft des Körpers mit dem Ausdehnen oder dem Zusammendrücken. Bei der Anwendung von Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern mit zylindrischer Bauform besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Ausdehnung und Kraft. Dieses linear-elastische Verhalten von Festkörpern wird als Hookesches Gesetz bezeichnet, benannt nach dem englischen Gelehrten Robert Hooke.

Durch eine andere Gestaltung – wie durch einen geänderten Windungsdurchmesser oder Windungsabstand – lassen sich Metallfedern auch mit einer nicht linearen Verformung, bzw. Kraft-Weg-Verhältnis herstellen. Grundsätzlich beschreibt Hookesches Gesetzt die Aufgabe einer Metallfeder: Je länger die Strecke „s“ ist, um die eine Metallfeder gedehnt oder zusammengedrückt wird, desto stärker ist die entgegenwirkende Federkraft „F“ der Feder. Verformungen wie bei Gummi, oder die plastische Verformung bei Metallfedern nach Überschreiten der Proportionalitätsgrenze „Rp“ gehören nicht zum linearen Sonderfall des Elastizitätsgesetzes.

Formel Hookesches Gesetz Metallfedern

Das hookesche Gesetz besagt, dass der Weg „s“ linear von der einwirkenden Kraft „F“ abhängt.

Die Federkonstante „R“ dient hierbei als Proportionalitätsfaktor und beschreibt die Steifigkeit der Metallfeder. Bei einer Zugfeder zeigt sich das lineare Verhalten bei Belastung mit einem Gewicht. Nach Verdoppelung des Gewichts tritt auch der doppelte Weg „s“ auf.

Diese Eigenschaft ist maßgeblich zum Beispiel für die Anwendung von Metallfedern als Kraftspeicher, Rückstellkraft, Lastverteilung und bei kraftschlüssigen Verbindungen wichtig. Bei anderen Materialien – wie zum Beispiel Gummi – ist der Zusammenhang zwischen einwirkender Kraft und Ausdehnung nicht linear.

Die Federkonstante

Die Federkonstante oder Federrate „R“ ist abhängig vom Werkstoff und der Bauform der Feder. Mit zunehmender Stärke oder einer engeren Wicklung des verwendeten Drahtes nimmt die Federkonstante einer Schraubenfeder zu. Sie wird in der Einheit Newton pro Millimeter (N/mm) angegeben und ist der Quotient aus der Federkraft „F“ und dem Federweg „s“:

Dabei gilt:

F = Federkraft [N]

R = Federrate / Federkonstante [N/mm]

s  = Federweg [mm]

Berechnung der Federkraft:

Die Federkraft kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Dabei gilt:

F = Federkraft [N] R = Federrate / Federkonstante [N/mm] s  = Federweg [mm]

Wieso ist die Federkonstante negativ? Das Minuszeichen in der Gleichung bedeutet, dass – bezogen auf die Ruhelage – die Auslenkungsrichtung einer Feder der Federkraft entgegengesetzt ist.

Die Formel für Federkraft wird nicht nur bei Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern eingesetzt, sondern auch für andere elastische Körper. Ein wichtiges Thema ist die Federkraft daher unter anderem in der Mechanik und Werkstofftechnik.

Bei Bedarf an Druck-, Zug- oder Schenkelfedern senden Sie uns einfach unter verkauf@gutekunst-co.com die Daten der benötigten Metallfeder mit Angabe der Stückzahl und der Zeichnung. Wir erstellen Ihnen kurzfristig ein unverbindliches Angebot. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte direkt an unsere Technikabteilung unter Telefon (+49) 035877 227-13.

Weitere Informationen:

Beanspruchungsarten Druckfedern

Beanspruchungsarten Zugfedern

Dauerfestigkeit

Goodman-Diagramm

Konische Druckfedern

Kugelstrahlen von Metallfedern

Federrate berechnen bei zylindrischen Federn

Federnshop von Gutekunst Federn

Finden und bestellen Sie schnell die passende Druckfeder aus unserem Lagersortiment auf Federnshop.com. Wählen Sie richtige Druckfeder aus 4536 verschiedenen Baugrössen in Normalstahl (EN 10270-1) und Edelstahl (EN 10270-3-1.4310). Mit einer Regellieferzeit von 2 bis 4 Werktagen können die Druckfeder direkt im Onlineshop unter Federnshop.com kaufen. Bei Bedarf kann die Druckfeder gegen Aufpreis auch mit einer zusätzlichen Oberflächenbehandlung geliefert werden. Und sollte keine passende Druckfeder im Lagersortiment dabei sein, fertigt Gutekunst Federn jede gewünschte Druckfeder auch nach individuellen Maßdaten und Eigenschaften bis 12 mm Drahtstärke in Kleinmengen und Großserien.

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Druckfedern aus Federstahl EN 10270-1 in 2293 Baugrößen

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Komplettangebot Druckfedern

Gutekunst Federn bietet Druckfedern in 4536 verschiedene Baugrößen ab Lager oder individuell gefertigt aus den verschiedensten Federstählen bis 12 mm Drahtstärke in Kleinmengen und Großserien. Den Druckfedern-Shop finden Sie hier. Für ein individuelles und unverbindliches Druckfedern-Angebot senden Sie die benötigten Federdaten oder eine Zeichnung bitte an verkauf@gutekunst-co.com oder kontaktieren direkt unsere Angebotsabteilung unter (+49) 07123 960-197.

Weiterführende Links:

• Druckfedernkatalog mit 4536 Baugrößen ab Lager

• Federnberechnungsprogramm WinFSB

• Druckfedernanfrage

• Technische Unterstützung

Zugfedern in Meterware sind Zugfedern-Stränge ohne Ösen mit einer Gesamtlänge von 100 cm. Die Zugfedern in Meterware können individuell auf jede gewünschte Länge zugeschnitten werden. Um nach dem Zuschnitt des Federnstrangs das korrekte Anbiegen der Ösen zu ermöglichen, sind die Gutekunst Zugfedern in Meterware (Zugfedernstränge) thermisch nicht nachbehandelt.

Gutekunst Federn bietet Zugfedern in Meterware in 496 Baugrössen und zwei verschiedenen Federwerkstoffen ab Lager an. Patentiert gezogener Federstahldraht EN 10270-1 Typ DH und Edelstahl EN 10270-3-1.4310. Die Zugfedern in Meterware sind rechtsgewickelt (im Uhrzeigersinn).

Nachfolgend ein paar Technische Informationen zu Zugfedern in Meterware.

Ösenbiegezange

Gutekunst Federn bietet eine eigene Ösenbiegezange (Gebrauchsanweisung) um selbst schnell Ösen an die Federkörper (Zugfedern in Meterware / Zugfedern-Stränge) anzubringen.

Sie bietet folgende Möglichkeiten:

1. Zum Anbiegen von englischen Ösen
2. Zum Anbiegen von seitlichen Ösen (einfach, doppelt, geschlossen oder offen)
3. Für Drahtstärken von 0,3 bis 1,5 mm
4. Für Außendurchmesser des Federkörpers von 3,0 bis 15 mm

Ösenbiegezange von Gutekunst Federn mit allen nötigen Einsätzen im Holzkasten.

Bestellnummer FZ-1 zum Preis von EUR 109,41 zzgl. Mwst.

Weitere Informationen:

• Zugfedern in Meterware von Gutekunst Federn

• Ösenbiegezange Gebrauchsanweisung

• Federberechnungsprogramm WinFSB

• Eigenschaften Zugfedern

• Gutekunst Federnkatalog

Unsere Werke sind geschlossen vom 24.12.2020 bis 03.01.2021

Zugfedern in Meterware sind Zugfedern-Stränge ohne Ösen mit einer Gesamtlänge von 100 cm. Die Zugfedern in Meterware können individuell auf jede gewünschte Länge zugeschnitten werden. Um nach dem Zuschnitt des Federnstrangs das korrekte Anbiegen der Ösen zu ermöglichen, sind die Gutekunst Zugfedern in Meterware (Zugfedernstränge) thermisch nicht nachbehandelt.

Gutekunst Federn bietet Zugfedern in Meterware in 496 Baugrössen und zwei verschiedenen Federwerkstoffen ab Lager an. Patentiert gezogener Federstahldraht EN 10270-1 Typ DH und Edelstahl EN 10270-3-1.4310. Die Zugfedern in Meterware sind rechtsgewickelt (im Uhrzeigersinn).

Nachfolgend ein paar Technische Informationen zu Zugfedern in Meterware.

Ösenbiegezange

Gutekunst Federn bietet eine eigene Ösenbiegezange (Gebrauchsanweisung) um selbst schnell Ösen an die Federkörper (Zugfedern in Meterware / Zugfedern-Stränge) anzubringen.

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Ösenbiegezange von Gutekunst Federn mit allen nötigen Einsätzen im Holzkasten.

Bestellnummer FZ-1 zum Preis von EUR 109,41 zzgl. Mwst.

Weitere Informationen:

• Zugfedern in Meterware von Gutekunst Federn

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• Federberechnungsprogramm WinFSB

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• Gutekunst Federnkatalog

Nach Festlegung der Federdimensionen muss der Festigkeitsnachweis geführt werden. Dazu wird die vorhandene Schubspannung ermittelt.

Schubspannung für Druckfedern

Schubspannung Druckfeder aus Kraft: 

Schubspannung Druckfeder aus Weg: 

Während die Schubspannung τ für die Auslegung statisch oder quasistatisch beanspruchter Federn heranzuziehen ist, gilt die korrigierte Schubspannung τ _k  für dynamisch beanspruchte Federn. Die Schubspannungsverteilung im Drahtquerschnitt einer Feder ist ungleichmäßig, die höchste Spannung tritt am Federinnendurchmesser auf. Mit dem Spannungskorrekturfaktor k, der vom Wickelverhältnis (Verhältnis von mittlerem Durchmesser zur Drahtstärke) der Feder abhängt kann die höchste Spannung annähernd ermittelt werden. Für dynamisch beanspruchte Federn ergibt sich also:

Korrigierte Schubspannung Druckfeder: 

wobei für k gilt (nach Bergsträsser): 

Nun erfolgt der Vergleich mit der zulässigen Spannung. Diese ist wie folgt definiert:

Zulässige Spannung Druckfeder:  bzw.

Die Werte für die Mindestzugfestigkeit R_m sind von der Drahtstärke abhängig und in den Normen der entsprechenden Werkstoffe zu finden.

In der Regel müssen sich Druckfedern bis zur Blocklänge zusammendrücken lassen, deshalb ist die zulässige Spannung bei Blocklänge t_czul zu berücksichtigen.

Bei dynamischer Beanspruchung müssen Unter- und Oberspannung (t_k1 und t_k2) des entsprechenden Hubes ermittelt werden. Die Differenz ist die Hubspannung. Sowohl die Oberspannung als auch die Hubspannung dürfen die entsprechenden zulässigen Werte nicht überschreiten. Diese sind den Dauerfestigkeitsschaubildern der EN 13906-1:2002 zu entnehmen. Halten die Spannungen diesem Vergleich stand, ist die Feder dauerfest bei einer Grenzlastspielzahl von 10⁷.

Schubspannung für Zugfedern

Wie auch bei Druckfederberechnungen ist die vorhandene Schubspannung zu ermitteln.

Schubspannung: 

Ebenso muss für dynamische Beanspruchung die korrigierte Hubspannung berechnet werden (siehe Kapitel 1.4.2.2).

Korrigierte Schubspannung: 

Zulässige Spannung: 

Die vorhandene maximale Spannung t_n beim größten Federweg s_n wird der zulässigen Spannung gleichgesetzt. Um jedoch Relaxation zu vermeiden, sollte in der Praxis nur 80 % dieses Federweges ausgenutzt werden.

Für dynamische Beanspruchungen können keine allgemeingültigen Dauerfestigkeitswerte angegeben werden, da an den Biegestellen der Ösen zusätzliche Spannungen auftreten können, die zum Teil über die zulässigen Spannungen hinausgehen können. Zugfedern sollten daher möglichst nur statisch beansprucht werden. Wenn sich dynamische Beanspruchung nicht vermeiden lässt, sollte man auf angebogene Ösen verzichten und eingerollte bzw. eingeschraubte Endstücke einsetzen. Sinnvoll ist ein Lebensdauertest unter späteren Einsatzbedingungen. Eine Oberflächenverfestigung durch Kugelstrahlen ist wegen der eng aneinander liegenden Windungen nicht durchführbar.

Formelzeichenerklärung:
d = Drahtdurchmesser (mm)
D = Mittlerer Windungsdurchmesser (mm)
F = Federkraft (N)
G = Schubmodul (N/mm²)
n = Anzahl fedender Windungen (Stück)
Rm = Mindeszugfestigkeit (N/mm²)
s = Federweg (mm)
τ = Schubspannung (N/mm²)
τzul = Zulässige Schubspannung (N/mm²)
τczul = Zulässige Schubspannung bei Blocklänge (N/mm²)

Weitere Informationen:

• Druckfederberechnung online

• Zugfederberechnung online

• Federnberechnungsprogramm WinFSB 8

• Zugfestigkeit Federwerkstoffe

Die Norm DIN 2098 beinhaltet eine Auswahl an kaltgeformten zylindrischen Druckfedern ab 0,1 bis 10 mm Drahtstärke in 525 standardisierten Druckfederabmessungen. Die Druckfedern sind in Gütegrad 2 nach DIN EN 15800 aus normalen Federstahldraht EN 10270-1DH (bis 1,8 mm Drahtstärke) und -1SH (ab 1,8 mm Drahtstärke) gefertigt. Sie sind rechtsgewickelt (im Uhrzeigersinn) mit gleichmäßiger Steigung. Bis Drahtdurchmesser 0,45 mm sind die Endwindungen „angelegt“, größere Drahtstärken haben „angelegte und geschliffene“ Endwingungen. Die Druckfedern sind angelassen und werden je nach Setzverhalten, vorgesetzt.

Heute hat die Norm DIN 2098, die früher für eine schnelle Druckfedernauswahl und Belieferung in kleinen Stückzahlen sorgen sollte, seine Wertigkeit verloren. Viele Federnhersteller haben längst ihr Artikelangebot auf Basis der Norm DIN 2098 erweitert. So auch Gutekunst Federn, die heute in ihrem Federnkatalog ein Standardsortiment mit 12.603 Abmessungen ab Lager anbietet. Nachfolgend zusammengefasst die Druckfederabmessungen nach DIN 2098 Blatt 1 und 2.

d          Drahtdurchmesser (mm)
D         Mittlerer Windungsdurchmesser (mm)
Dd       Größter Dorndurchmesser (mm)
Fn        Höchstkraft bei statischer Belastung (N)
L0        Ungespannte Länge der Feder (mm)
sn         Größter Federweg bei statischer Belastung (mm)
n           Anzahl der federnden Windungen (St.)
R           Federrate (N/mm)
Gew      Gewicht pro Stück (g)