Materialkriechen (Verformung): Federspannung reduzieren
Wenn Kriechbewegungen und Ermüdungserscheinungen auftreten, kann die Lebensdauer und die Leistung der Feder beeinträchtigt werden, was sich wiederum auf die Fähigkeit der Anwendung auswirken kann, wie vorgesehen zu funktionieren. Was ist also Kriechen?
Materialkriechen: Federspannung reduzieren
Federn werden in einer Vielzahl von Anwendungen und Vorgängen eingesetzt. Oft sind Federn das letzte Bauteil, das in einer Anwendung berücksichtigt und konstruiert werden muss, was sie aber nicht zu einem unkritischen Aspekt der Maschine macht. Federn unterliegen im Laufe der Zeit einer Abnutzung und Ermüdung, auch wenn sie nicht am aktivsten Teil der Anwendung angebracht sind. Wenn Kriechbewegungen und Ermüdungserscheinungen auftreten, kann die Lebensdauer und die Leistung der Feder beeinträchtigt werden, was sich wiederum auf die Fähigkeit der Anwendung auswirken kann, wie vorgesehen zu funktionieren.
Was ist Kriechen?
Kriechen ist eine Zunahme der plastischen Dehnung bei konstanter Belastung. Es handelt sich um einen Prozess, der über einen langen Zeitraum stattfindet und mit steigender Betriebstemperatur beschleunigt wird. Es ist insofern einzigartig, da es auftritt, wenn der Spannungszustand im elastischen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kurve des Materials liegt.
Darüber hinaus ist es einzigartig, weil sich das Federmaterial plastisch zu verformen beginnt – die dauerhafte Verformung, die auftritt, wenn ein Material Spannungen ausgesetzt wird, die seine Streckgrenze überschreiten – obwohl die Streckgrenze noch nicht erreicht wurde. Dadurch verliert die Feder an Festigkeit oder Elastizität.
Das Kriechen kann durch Aufhängen eines Gewichts an ein Gummiband und Beobachten der Längenänderung nachgewiesen werden. Wenn das Gewicht schnell entfernt wird, kehrt das Gummiband in seine ursprüngliche Länge zurück. Wird das Gewicht jedoch erst nach einem längeren Zeitraum entfernt, nimmt das Gummiband nach dem Entfernen des Gewichts dauerhaft an Länge zu, was auf das Kriechen zurückzuführen ist.
Die gleiche Situation ergibt sich mit einer Feder. Eine Druckfeder weist eine Verkürzung der freien Länge auf und eine Zugfeder eine Zunahme der Länge.
Bei übermäßigem Kriechen verringert die Verformung der Feder die Menge der verfügbaren potenziellen Energie und die Feder funktioniert möglicherweise nicht mehr wie vorgesehen. Zu diesem Zeitpunkt muss die Feder ausgetauscht werden. Kriechen kann unbemerkt zum Federversagen führen, und so Maschinen und Personal in Gefahr bringen.
Wie kann Kriechen verhindert werden?
Die Variablen, die das Kriechen beeinflussen, sind Stress, Zeit und Temperatur. Erhöhungen in einem dieser Bereiche erhöhen das Ausmaß des Kriechens.
Für die meisten Anwendungen ist die Reduzierung von Materialspannungen in der Regel das einfachste Mittel, um Kriechbewegungen zu mindern. Zu den Möglichkeiten, Spannungen zu reduzieren, gehören (unter der Annahme, dass alles andere in der Konstruktion konstant gehalten wird):
- Materialdicke oder Drahtdurchmesser erhöhen
- Verwenden Sie eine größere Feder, um den Außendurchmesser der Feder zu vergrößern
- Reduzieren Sie den Prozentsatz der maximalen Durchbiegung der Feder
Darüber hinaus kann die Lebensdauer einer Feder unter denselben Bedingungen oder Parametern wie folgt verlängert werden:
- Wechsel des Materials oder der Legierung
- Spezielle Wärmebehandlungsverfahren
- Fortschrittliche Oberflächenveredelung
ASRaymond bietet eine Vielzahl von Materialien, Oberflächen und Prüfmöglichkeiten, die zur Reduzierung von Spannungskriechen beitragen können. Auf der Seite Fertigung und Endbearbeitung finden Sie eine Liste des Standardangebots. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere Fähigkeiten zu erfahren und die richtige Federkomponente für Ihre Anwendung bereitzustellen.
Über ASRaymond
ASRaymond, ein Unternehmen der Barnes Group Inc., ist ein weltweit führender Anbieter von präzisionsgefertigten Kraft- und Bewegungssteuerungslösungen von weltbekannten Marken wie Raymond®, Industrial Gas Springs™, SPD™ und SPEC®. ASRaymond bedient eine Vielzahl von Industriemärkten, darunter Bau- und Landwirtschaft, Hebezeuge, Schifffahrt, Medizintechnik und Schwerlastfahrzeuge, und verfügt über eine breite und tiefe Palette von Standardprodukten, die den Anforderungen jeder Anwendung gerecht werden. Darüber hinaus steht das globale Ingenieurteam von ASRaymond zur Verfügung, um Komponenten anzupassen, wenn Standardprodukte nicht geeignet sind. Weitere Informationen finden Sie unter ASRaymond.com.