Torsionsfeder-Drehmomenttoleranz und Drahtdurchmesserregelung
Drehmomenttoleranz der Torsionsfeder
,Drahtdurchmesserregelung für Torsionsfedern
,Torsionsfedern für Drahtformungen
Torsionsfeder-Drehmomenttoleranz: Warum der Drahtdurchmesser die Grenze setzt
Bei den meisten kundenspezifischen Torsionsfedern geht es nicht um die Materialgüte. Es geht darum, dass das Drehmoment, das an der Vorrichtung des Kunden gemessen wird, außerhalb der Zeichnungstoleranz liegt. Der Grund dafür ist fast immer der Draht, nicht die Wickelmaschine: Das Drehmoment hängt von der vierten Potenz des Drahtdurchmessers ab, sodass jede Mikrometer-Durchmesserabweichung verstärkt wird, bevor die Feder überhaupt geformt ist.
Dieser Artikel erklärt die Toleranzkette hinter dem Drehmoment von Torsionsfedern und wie Draht spezifiziert wird, damit die fertige Feder beim ersten Mal durch die Lehre fällt.
Die Vier-Potenz-Regel
Bei einer Runddraht-Torsionsfeder ist das Drehmoment proportional zum Elastizitätsmodul, zur vierten Potenz des Drahtdurchmessers, zum Ablenkwinkel und umgekehrt proportional zum mittleren Spulendurchmesser und den aktiven Windungen. Die praktische Konsequenz: Eine 1%ige Änderung des Drahtdurchmessers ändert das Drehmoment um etwa 4%, während eine 1%ige Änderung des Spulendurchmessers es um 1% ändert.
Bei 1,0 mm Draht beträgt eine Standard-h9-Toleranz von 0,025 mm bereits 2,5 % des Durchmessers. Das entspricht etwa 10 % Drehmomentvariation, bevor jeglicher Beitrag von Modulstreuung oder Schenkelgeometrie hinzukommt. Deshalb kann eine Drehmomenttoleranz von weniger als plus oder minus 10 % bei handelsüblichem Standarddraht nicht geliefert werden.
Die vollständige Toleranzkette
Drahtdurchmesser
h9 ist der übliche Ausgangspunkt für Federdraht. Wo eine Drehmomenttoleranz unter 8 % auf der Zeichnung steht, empfehlen wir h8 oder ein festes Bandmaß, das mit dem Drahtwerk vereinbart wurde, z. B. 1,00 mm plus oder minus 0,008 mm. Das engere Band muss als Werkspartie bestellt werden, da gemischte Partien die Streuung wieder einführen.
Elastizitätsmodul
Kaltgezogene 302 und 304 liegen bei etwa 193 GPa mit typischer Chargenstreuung von plus oder minus 2 %. Diese Streuung verschiebt das Drehmoment um die gleichen 2 %, sodass sie in der Stack-up-Berechnung berücksichtigt werden muss, anstatt einmal gemessen und als konstant angenommen zu werden.
Schenkelgeometrie
Schenkellänge, Schenkelwinkel und Biegeradius am Schenkelansatz beeinflussen, wo die Feder mit dem Gegenstück in Kontakt kommt. Wir halten den Schenkelwinkel auf plus oder minus 2 Grad und die Schenkellänge auf plus oder minus 0,3 mm bei Federn über 2 mm Draht, wobei beide Werte auf Anfrage enger gefasst werden. Der Biegeradius am Schenkelansatz sollte nicht kleiner als der halbe Drahtdurchmesser sein, da der Schenkel sonst zur ersten Ermüdungsstelle wird.
Spannungsarmglühen nach dem Wickeln
Das Wickeln hinterlässt Eigenspannungen, die sich über die ersten paar hundert Zyklen entspannen. Daher ist das kalt gemessene Drehmoment nicht das Drehmoment, das der Kunde im Einsatz sieht. Eine Niedertemperatur-Entspannung bei 200-300 Grad C für 30-60 Minuten stabilisiert die Geometrie und reduziert den anfänglichen Drehmomentverlust, insbesondere bei Federn mit hohem Index.
Typisches Spezifikationsfenster
| Parameter | Standard | Verengte Option |
|---|---|---|
| Drahtdurchmesser | 0,15 - 12 mm | Festes Bandmaß auf Anfrage |
| Drahttoleranz | h9 | h8 oder vereinbartes Bandmaß |
| Außendurchmesser | 1 - 100 mm | Nach Zeichnung |
| Drehmomenttoleranz | plus oder minus 10% | plus oder minus 8% |
| Schenkelwinkel | plus oder minus 2 Grad | plus oder minus 1 Grad |
| Schenkellänge | plus oder minus 0,3 mm | plus oder minus 0,15 mm |
| Güten | 201, 302, 304, 316 | Andere Güten auf Anfrage |
| Oberfläche | Passiviert, blank | Nach Kundennorm |
Anwendungen
- Clips, Riegel und Dämpfermechanismen
- Tür- und Klappenscharniere in Haushaltsgeräten
- Sicherungsclips für Fahrzeuginnenräume
- Verschlüsse für medizinische Geräte und Instrumente
- Elektrische Schalter- und Kontakfedern
So schreiben Sie die Zeichnung
Geben Sie Drahtdurchmesser und -toleranz, Außendurchmesser, Windungszahl, Schenkellängen und Schenkelwinkel, den Arbeitsablenkwinkel, bei dem das Drehmoment geprüft wird, und den für die Messung verwendeten Spalt der Vorrichtung an. Geben Sie die Drehmomenttoleranz relativ zu einem definierten Ablenkwinkel an, nicht zu einer freien Position, da sich der freie Winkel nach dem Spannungsarmglühen verschiebt, während das Drehmoment bei einem festen Winkel dies nicht tut.
TOPONE produziert seit 1993 Edelstahldraht und liefert sowohl den Draht als auch gewickelte Torsionsfedern, was bedeutet, dass Drahttoleranz und Federtoleranz an einem Ort vereinbart werden, anstatt zwischen zwei Lieferanten verhandelt zu werden.
