Druckfedern

Wie eine Druckfeder arbeitet

Eine Druckfeder wird mit Abstand zwischen den Windungen gewickelt und erzeugt beim axialen Zusammendrücken eine Gegenkraft. Entgegen dem Augenschein biegt sich der Draht dabei nicht, er wird verdreht — die gesamte Last wird im Querschnitt zu Schubspannung. Deshalb rechnet man mit dem Schubmodul, und die Federrate ergibt sich aus k = G·d⁴ / (8·Dm³·n).

Der Drahtdurchmesser geht mit der vierten Potenz ein: ein um zehn Prozent dickerer Draht ergibt eine rund 46 Prozent härtere Feder. Das ist der häufigste Fehler beim Nachbestellen — die Maße werden abgeschrieben, die Kraft verfehlt.

Bauformen der Druckfeder

Die Druckfeder ist kein einzelnes Produkt, sondern eine Familie. Unterschieden wird auf drei Achsen: der Geometrie der Windung, dem Werkstoff des Drahtes und dem Einsatzort. Die folgende Liste führt diese drei Achsen zusammen mit dem, was ihnen in unserer eigenen Fertigung entspricht.

• Zylindrische Druckfeder — die häufigste Form. Der Durchmesser bleibt über die Länge konstant, die Kraft steigt linear mit dem Federweg. Das ist gemeint, wenn nur von „Druckfeder“ gesprochen wird.
• Kegelige Druckfeder — eine Wicklung, die sich über die Länge verjüngt. Da die Windungen beim Zusammendrücken ineinander tauchen, braucht sie wenig Einbauhöhe und ist knicksicherer.
• Nichtrostende Druckfeder — aus nichtrostendem Federdraht für korrosionsoffene Umgebungen. In Lebensmitteltechnik, Pflanzenschutz und feuchter Umgebung ist der Werkstoff die Antwort, nicht die Beschichtung.
• Verzinkte Stahldruckfeder — die Standardposition für Land- und Maschinenbau, aus Federstahldraht gewickelt und verzinkt. Die Beschichtung ist hier keine Optik: Korrosion senkt über den Querschnittsverlust die Federkraft.
• Kleine und lange Druckfedern — unsere Wickellinie arbeitet von 0,20 bis 40 mm Drahtdurchmesser. Diese Spanne reicht von millimetrischen Federn im Inneren eines Mechanismus bis zur schweren Feder am Grubberzinken.
• Druckfedern für Landmaschinen — Ballenpressen, Sämaschinen, Schwader und Grubber. Der Katalog führt sie nach Maschinengruppe geordnet, nicht nach Maß.

Endenformen

Die beiden Enden bestimmen, wie die Feder aufsitzt und wie gleichmäßig sie die Last überträgt. Mit der Endenform ändert sich die Zahl der federnden Windungen und damit die Federrate — deshalb wird sie im Angebot als eigenes Feld abgefragt.

• Angelegt und geschliffen — die letzte Windung liegt am Körper an, die Stirnfläche wird plan geschliffen. Überträgt die Last am gleichmäßigsten und ist am knicksichersten.
• Angelegt, ungeschliffen — die letzte Windung liegt an, es wird aber nicht geschliffen. Die häufigste Form bei Land- und allgemeinen Maschinenteilen.
• Offen, ungeschliffen — die Steigung bleibt auch an den Enden erhalten. Die wirtschaftlichste Form; die Feder sitzt jedoch nicht vollflächig auf.
• Offen und geschliffen — seltene Form; das Ende bleibt offen, nur die Fläche wird geschliffen.

Werkstoff und Toleranz

Werkstoff nach EN 10270-1 (Ck67, Ck75, C60, C70) oder EN 10270-3 für nichtrostende Ausführungen (1.4310, AISI 302, 304). Toleranzen nach DIN 2095, Gütegrad 1 bis 3. Der Draht kommt mit Schmelzenzeugnis nach EN 10204.

Warum es keine fertige Maßtabelle gibt

Wer eine Druckfeder sucht, wünscht sich meist eine Maßtabelle oder eine Katalognummer. Wir veröffentlichen keine, und der Grund ist technisch, nicht kaufmännisch: die Maße einer Druckfeder sagen für sich genommen nichts aus. Zwei Federn mit gleichem Außendurchmesser und gleicher ungespannter Länge liefern entgegengesetzte Kräfte, wenn Drahtdurchmesser und Windungszahl voneinander abweichen. Die Maße abzuschreiben und die Kraft zu verfehlen ist der häufigste Fehler beim Nachbestellen.

Der richtige Weg verläuft umgekehrt: zuerst stehen Kraft und Federweg fest, die der Mechanismus braucht, daraus werden die Maße abgeleitet. Liegt ein funktionierendes Muster vor, ist die Sache einfach — fünf Maße genügen, und die Feder wird identisch nachgebaut. Ohne Muster führt der Rechner auf unserer Startseite diese Ableitung am Bildschirm durch.

Deshalb ist unser Katalog eine Liste von Maschinengruppen und keine Liste von Maßen: er ist danach geordnet, welche Feder in welcher Gruppe welcher Maschine arbeitet.

Maße, die wir für ein Angebot brauchen

Für ein verbindliches Angebot genügen fünf Maße. Sie lassen sich an einem alten Teil mit Messschieber und Lineal abnehmen; wenn das nicht möglich ist, reicht für die meisten Positionen ein Foto des Altteils neben einem Maßstab.

• Drahtdurchmesser d — am Draht selbst gemessen, nicht an der Windung. Er geht mit der vierten Potenz in die Federrate ein und ist damit das wichtigste Einzelmaß.
• Außendurchmesser Da — über die Windung gemessen. Bei beengtem Einbauraum bitte zusätzlich den Bohrungs- oder Dorndurchmesser angeben.
• Ungespannte Länge L0 — die Länge der unbelasteten Feder.
• Federnde Windungen n — die Windungen ohne die beiden Endwindungen. Sie bestimmen zusammen mit d und Dm die Federrate.
• Endenform — angelegt und geschliffen, angelegt ungeschliffen oder offen. Sie verändert die Zahl der federnden Windungen und damit die Kraft.
• Kraft und Weg, falls bekannt — liegt der Arbeitspunkt vor (welche Kraft bei welcher Länge), können wir die Feder auch ohne Muster auslegen.

Was den Preis bestimmt

Wir veröffentlichen keine Preisliste, weil es für eine Druckfeder keinen einzelnen Stückpreis gibt — dieselbe Feder kostet je nach Stückzahl und Zahl der Arbeitsgänge ein Vielfaches mehr oder weniger. Bestimmend sind Drahtdurchmesser und Werkstoffgüte, das Gewicht der Feder, die Stückzahl, ob die Enden geschliffen werden, die Art der Beschichtung und eine etwaige Sonderverpackung.

Am stärksten wirkt die Stückzahl. Ein einzelnes Ersatzteil und eine Serie für einen Maschinenbauer laufen über dieselbe Linie, aber nicht zum selben Preis: das Einrichten der Wickelmaschine ist ein fester Aufwand, der durch die Stückzahl geteilt wird. Die Stückzahl in der Anfrage zu nennen ist deshalb der schnellste Weg zu einem belastbaren Preis.

Eine Anfrage kann von drei Dingen ausgehen: einem Muster, einer technischen Zeichnung oder reinen Maßangaben. Da wir ohne Werkzeugbindung arbeiten, muss für eine Feder, die nicht im Katalog steht, kein Werkzeug beauftragt werden.

Häufige Fragen

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