Federdraht-Eigenspannung und Helix: Warum guter Draht immer noch den Wickler stoppt

Ein Bund Federdraht kann jede mechanische Prüfung bestehen – Durchmesser, Zugfestigkeit, Torsion – und dennoch auf einem automatischen Wickler unbrauchbar sein. Das Symptom ist bekannt: Steigung, die entlang der Feder wandert, Außendurchmesser, der schwankt, Schnittlänge, die alle paar hundert Stück nachbearbeitet werden muss, oder Draht, der ohne sichtbaren Grund an den Zuführrollen reißt. Die Ursache ist normalerweise die Form, die der Draht annimmt, wenn nichts an ihm zieht.

Dieser Artikel erklärt Eigenspannung und Helix, wie sie gemessen werden, warum die Abwickelmethode genauso wichtig ist wie der Draht und was auf die Bestellung geschrieben werden soll.

Zwei Zahlen, die die Restkrümmung beschreiben

Eigenspannung

Schneiden Sie ein Stück Draht ab, lassen Sie es frei auf einer ebenen Fläche liegen, und es bildet einen Kreis. Der Durchmesser dieses Kreises ist die Eigenspannung. Eine große Eigenspannung bedeutet, dass der Draht fast gerade ist; eine kleine Eigenspannung bedeutet, dass er sich noch an die Spule erinnert, aus der er kam.

Helix oder Schiefe

Das gleiche freie Stück liegt nicht perfekt flach. Ein Ende hebt sich von der Oberfläche ab. Diese Höhe, ausgedrückt über eine feste Länge wie einen Meter, ist die Helix. Sie beschreibt die Restverdrehung oder die Krümmung außerhalb der Ebene.

Beides entsteht aus den letzten Ziehvorgängen, aus der Wickelspannung und aus der mechanischen Richtarbeit ohne abschließende Spannungsentlastung. Es sind keine Fehler im Stahl; es ist die angesammelte Erinnerung an jede Biegung, die der Draht erfahren hat.

Was schlechte Eigenspannung auf einem CNC-Wickler bewirkt

• Die Schnittlänge variiert, da der Draht den Zuführrollen ungleichmäßig Widerstand leistet, sodass die Schnittlängen streuen
• Die Steigung wandert entlang der Feder, da der Wickelpunkt eine sich ändernde Rückspannung erfährt
• Der Außendurchmesser schwankt, und Federn aus derselben Charge passen nicht mehr in dieselbe Lehre
• Die Laststreuung steigt, auch wenn der Drahtdurchmesser innerhalb der Toleranz liegt, da sich die Anzahl der aktiven Windungen geringfügig ändert
• Bei feinem Draht kann der Draht aus der Zuführnut springen und brechen, was oft der Maschine angelastet wird

Der Effekt skaliert mit der Schlankheit. Ein 3-mm-Draht mit schlechter Eigenspannung wickelt sich immer noch; ein 0,3-mm-Draht mit derselben Eigenspannung läuft nicht mit Produktionsgeschwindigkeit.

Die Abwickelmethode ändert den Draht, den Sie zuführen

Abwickeln von oben aus einer stationären Spule

Der Draht wird von außen aus einer festen Spule gezogen. Jede entnommene Schlaufe fügt dem Draht eine volle Drehung hinzu. Bei grobem Draht ist dies tolerierbar; bei feinem Draht erzeugt es Knicke, Verwicklungen und Vogelflüge, und keine Richtarbeit an der Maschine kann die unmittelbar vor den Zuführrollen hinzugefügte Verdrehung rückgängig machen.

Rotierende Spule oder Flyer

Das Paket dreht sich mit dem Draht, sodass keine Verdrehung eingeführt wird. Dies ist die richtige Anordnung für feinen Draht und für jede Feder, bei der die Steigungskonsistenz wichtig ist. Der Nachteil ist eine rotierende Masse, die die Geschwindigkeit begrenzt und eine kontrollierte Bremse erfordert, um die Spannung konstant zu halten, wenn sich die Spule leert.

Lagenweise gewickelte und zufällig gewickelte Pakete

Eine lagenweise gewickelte Spule hat Draht, der in gleichmäßigen Lagen ohne Überkreuzungen verlegt ist, sodass er sauber abwickelt, aber bei jeder Lagenumkehr einen kleinen Spannungsimpuls zeigt. Zufälliges Wickeln packt mehr Draht pro Spule und ist billiger, aber Überkreuzungen können hängen bleiben und Spannungsspitzen erzeugen, die sich als Steigungsmarken in der fertigen Feder bemerkbar machen.

Eigenspannung und Helix beim Wareneingang messen

Man braucht einen Meter Draht, eine ebene Granit- oder Glasfläche und ein Lineal. Schneiden Sie einen Meter ab, legen Sie ihn spannungsfrei hin, lassen Sie ihn sich setzen, messen Sie den Durchmesser des Kreises und die Höhe des freien Endes über der Oberfläche. Notieren Sie beides. Ein Lieferant, der diese Werte pro Charge deklarieren kann, kontrolliert die Endbearbeitung, nicht nur die Ziehlinie.

Spezifikationsfenster

Anwendungen

• Druck-, Zug- und Torsionsfedern auf CNC-Wicklern
• Feindrahtfedern für Instrumente und Elektronik
• Drahtbiegeteile mit Multi-Slide-Werkzeugen
• Federn, die eine enge Lasttoleranz ohne 100%ige Prüfung erfordern
• Großserienteile, bei denen die Umrüstzeit die Kosten dominiert

Was auf die Bestellung schreiben

Geben Sie die Grenzwerte für Eigenspannung und Helix, den Pakettyp und die Spulenbohrung, die Abwickelrichtung Ihrer Maschine, den Drahtdurchmesser mit seiner Toleranzbandbreite und ob der Draht nach dem Wickeln spannungsentlastet wird, an. Diese fünf Punkte entscheiden darüber, ob die Spule läuft oder gegen die Maschine kämpft, und sie kosten nichts, wenn sie vor der Bestellung vereinbart werden.

TOPONE produziert seit 1993 Edelstahldraht in Durchmessern von 0,15 mm bis 12 mm, wobei Eigenspannung, Helix und Pakettyp pro Charge deklariert werden, damit die Federhersteller mit Geschwindigkeit produzieren können, anstatt den Prozess um den Draht herum anzupassen.