Wie führt man die Prüfung einer Feder durch?

Die Messung der von den Federn entwickelten Kräfte ist einer der wichtigsten Tests zur Bestimmung ihrer Qualität. Da alle Federn so berechnet sind, dass sie in einer bestimmten Aufnahme eine erwartete Kraft entwickeln, ist es unerlässlich, die Berechnungen und vor allem die Fertigungsparameter durch Messung der entwickelten Kräfte zu überprüfen.

In den meisten Fällen wird die Feder in einen Mechanismus eingebaut, der eine Ruheposition und eine Betriebsposition aufweist.

Eine Feder wird also definiert, indem zwei Betriebshöhen, H1 und H2, festgelegt werden, und man misst die zu erwartenden Belastungen, wenn die Feder auf H1 und H2 zusammengedrückt wird. Die geforderte Prüfung besteht darin, die von der Feder bei H1 und H2 entwickelten Kräfte zu messen.

Bei einer Standardfeder beträgt die Toleranz 10 %, bei einer sogenannten Präzisionsfeder wird sie auf 5 % reduziert.

Mehrere Faktoren beeinflussen die Qualität der Messung:

Die Geometrie der Feder:

Rundlaufgenauigkeit der Windungen: Die Achse der Feder muss zentriert sein.

Rechtwinkligkeit der Auflageflächen. Insbesondere lässt sich eine bessere Wiederholgenauigkeit mit einer Feder erzielen, deren Auflageflächen geschliffen sind und deren letzte Windung bündig abschließt.

Das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser: Eine „schlanke“ Feder neigt dazu, sich beim Zusammendrücken zu verbiegen (Knickung). In diesem Fall muss sie geführt werden, damit sie senkrecht bleibt. In der Regel werden dazu innere Führungsstifte verwendet. Diese Führungsstifte müssen sorgfältig ausgelegt werden, damit die Reibung der Feder am Führungsstift zum Zeitpunkt der Knickung minimiert wird und vor allem konstant bleibt.

Die innere Spannungsdichte: Manche Federn werden an der Grenze der zulässigen inneren Spannungsdichte berechnet. In diesem Fall arbeitet das Metall bei den ersten Druckversuchen im plastischen Bereich, und die Feder „dehnt sich“ ein wenig aus. Die bei einem ersten Versuch ermittelten Werte sind höher als beim dritten oder vierten Versuch. Um diese Schwankungen zu vermeiden, wird in der Regel empfohlen, vor der Messung eine bestimmte Anzahl an aneinanderliegenden Windungen (häufig 5) zu bilden.

Die Fertigungsparameter:

Die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des verwendeten Drahtes, die innerhalb einer Spule, vor allem aber von Spule zu Spule variieren können.

Die Gleichmäßigkeit der Einstellungen der Federwickelmaschinen.

Die Belastungen, denen der Draht beim Formen der Feder ausgesetzt ist, was manchmal dazu führt, dass die Feder vor der Messung „entspannt“ werden muss.

Merkmale von Federprüfmaschinen:

Hier sind die wichtigsten Punkte zu Federprüfmaschinen:

Geometrie der Messplatten: Die Messplatten müssen eine vollkommen ebene Oberfläche aufweisen, und beide Messplatten müssen exakt parallel zueinander sein.

Auflösung der Sensoren: Die Eigenschaften der Kraft- und Wegsensoren (Auflösung, Genauigkeit) sind natürlich entscheidende Faktoren.

Für den Kraftsensor werden in der Regel eine Genauigkeit von 0,1 % und eine Auflösung von besser als 1/1000 gefordert.

Für den Wegsensor ist eine Auflösung von 0,01 mm ausreichend, außer bei sehr kleinen Federn und Federn mit geringer Belastung.

Besondere Aufmerksamkeit muss der Genauigkeit des Wegsensors bei Federn mit hoher Steifigkeit gewidmet werden, da in diesem Fall bereits ein kleiner Fehler bei der Wegmessung zu einer großen Streuung bei der Kraftmessung führt.

Die allgemeinen Eigenschaften des Sensorträgers und vor allem dessen Steifigkeit. Hier ein Beispiel für eine Federprüfmaschine zur Prüfung von Federn mit einer Belastung von weniger als 50 N