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Werkstoffe / Federfertigung

Federstahl trifft Hartmetall

April 2016 — Oft dauert das Ganze bloß Sekunden. Die aber reichen, damit einer von zwei Werkstoffen sich als der verschleißfestere durchsetzt. Auch bei der Fertigung technischer Federn kommt es zu abrasiven Vorgängen, ausgelöst durch das Zusammentreffen von Federstahl und Hartmetall. Einer von beiden obsiegt notorisch.

Federstahldraht ist elastisch, lässt sich gut verformen, ist vergleichsweise hart und hat eine beachtliche Bruch- und Zugfestigkeit. Die hohe Abriebneigung des Federstahls kann bei der Fertigung indes für Probleme sorgen. Das bedeutet in der Konsequenz, dass hochfester Federstahl sich am besten mit extrem verschleißbeständigen Werkzeugen bearbeiten lässt, die diesen Merkmalen gewachsen sind. Hier kommt Hartmetall ins Spiel. Je nach Zusammensetzung und Gefügestruktur haben die zahlreichen Hartmetallsorten unterschiedliche Spezifikationen. Aufgrund ihrer Vielfalt bieten die Legierungen, die sich zumeist aus Wolframkarbid und Kobalt als Bindemittel zusammensetzen, ein umfangreiches Spektrum an Härten. Die Bandbreite reicht von eher weichen Sorten mit einer Härte von 750 HV30 bis hochverschleißfesten Qualitäten mit einer Härte bis zu 2000 HV30.


Druckfestigkeit kaum zu schlagen

Eine herausragende Eigenschaft des Hartmetalls ist die Druckfestigkeit. Mit bis zu 7000 N/mm² erreicht sie einen Wert, der nur vom Diamanten getoppt werden kann. Auch die Materialdichte im Endprodukt, begünstigt durch die hohe Dichte des Wolframkarbids, liegt höher als die Dichte von Stahl. Hartmetall ist die optimale Lösung für Anwendungen, bei denen ein ausgezeichnetes Verschleißverhalten und außerordentliche Härte gefordert werden. In der Praxis überzeugen Bauteile und Werkzeuge aus Hartmetall durch überdurchschnittliche Standzeiten. So schaffen innovative Hartmetallsorten unter anderem 30 Mio. Hübe ohne Nachschleifen beim Stanzen von 0,05 mm dicken Blech aus rostfreiem Federstahl mit 1400 MPa bis 2000 MPa Zugfestigkeit.

Druckfedern werden aus runden, ovalen oder Vierkant-Federstahldrähten hergestellt. Entweder wird das Material durch Winden um einen Dorn oder mit Hilfe von Drahtführungsstiften in die gewünschte Form gebracht. Das Winden ist eine Umformtechnik, bei der der Draht über Einzugsrollen und die Drahtführung an die Windestation geleitet wird. Windestifte bringen den Werkstoff auf eine Kreisbahn, wo er zu einem Teilstück mit dem gewünschten Federdurchmesser umgeformt wird. Da der Stahldraht zurückfedert, müssen die Windestifte einen Radius haben, der kleiner ausfällt als der Durchmesser der jeweiligen Feder. Nach dem Umformen erhält die Feder mit Hilfe eines Keils die vorgegebene Steigung. Im letzten Schritt schneiden Trennmesser die fertige Feder vom Draht ab.

Beim Wickeln kommt ein Wickeldorn zum Einsatz. Ein Gegenhalter hält den Draht fest, während dieser über einen rotierenden Mitnehmer zur Feder geformt wird. Die Steigung der Feder entsteht durch den Vorschub des Gegenhalters auf dem Dorn. Auch hier richtet sich der Dorndurchmesser nach dem Grad der Rückfederung des verwendeten Federstahls. Schon die kurze Beschreibung der beiden gebräuchlichsten Produktionsverfahren zeigt, dass eine Menge von leistungsstarken Hartmetallkomponenten für die aufwendigen Bearbeitungsprozesse benötigt wird. Hersteller Durit stellt der Industrie ein komplettes Instrumentarium zur Verfügung, das sämtliche Prozessabläufe in der Produktion technischer Federn aller Art abdeckt.

Hierzu gehören unter anderem

– Einzugswalzen

– Draht-, Windedraht- und Zwischenführungen

– Windeeinsätze, Steigungsstifte, -platten und -keile mit passenden Haltern und Gegenhaltern, Windestifte, Achsen und Windeplatten.

– Aktivelemente zum Wickeln von Federn

– Messer und Einsätze, Form- sowie Abschneidemesser und Abschneidedorne

– Hülsen für den Planschliff .


Auf die richtige Sorte kommt es an

Durit-Konstruktionsleiter Heinz-Achim Kordt erklärt: „Dank langjähriger Erfahrung beim Herstellen von Hartmetallen sind wir in der Lage, für die Federfertigung im Kundenauftrag maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln. Abhängig von der jeweiligen Aufgabe ist unerlässlich, das Werkzeug auf die speziellen Bedingungen abzustimmen. Der Wickeldorn ist dafür ein gutes Beispiel. Um bei der Bearbeitung des Federstahls überzeugende Ergebnisse zu erreichen, musste das verwendete Hartmetall verschleißfest und trotzdem elastisch sein. Mit der Sorte GD 40 konnten wir diesen Anspruch zur vollen Zufriedenheit unseres Kunden erfüllen. Damit hat das Hartmetall das Kräftemessen mit dem Federstahl klar für sich entschieden.“ Auch bei den Hülsen, die beim Schleifen der Federn eingesetzt werden, meldet das Durit-Team Erfolg. Anstelle von Stahl bietet das Wuppertaler Unternehmen jetzt Hülsen aus Voll-Hartmetall an. Denn Hartmetall ist wesentlich verschleißfester als das bisher eingesetzte Material, Kordt.


Brigitte Waldens ist freie Journalistin in Wuppertal

Durit Hartmetall GmbH
Linderhauser Straße 139, 42279 Wuppertal
Ansprechpartner ist Alexandra Hase
Tel.: +49 202 55109-63
alexandra.hase@durit.de
www.durit.de

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