Welche wichtigen mechanischen Leistungstests sind für unregelmäßig geformte Federn erforderlich, bevor sie das Werk verlassen?

Last-Durchbiegungstests: Überprüfung der Kernfunktionalität

Bei einer Abnormalitätsfeder, bei der es sich um eine kundenspezifische elastische Komponente handelt, bilden ihre Last-Durchbiegungs-Eigenschaften den Kernindex für die Inspektion vor dem Versand. Anders als die einfache lineare Beziehung von Standard-Schraubenfedern ist die Lastkurve einer Abnormitätsfeder oft komplex und sehr variabel und spiegelt ihre einzigartige Geometrie und beabsichtigte Funktion wider.

Wichtige Testverfahren und -ziele

• Anfangsposition und Vorspannung: Die Prüfung beginnt an der anfänglichen (freien) Position der Feder oder an einem durch die Konstruktion festgelegten Vorspannungspunkt. Genaue Aufzeichnungen der freien Länge oder des freien Winkels der Feder in diesem Zustand sind von entscheidender Bedeutung.

• Mehrpunktlastmessung: Entlang des vorgesehenen Arbeitshubs wird an mindestens drei kritischen Punkten eine bestimmte Verschiebung oder ein bestimmter Winkel angewendet. Die resultierende Reaktionskraft (Last) oder das Reaktionsmoment (Drehmoment), die von der Feder erzeugt wird, wird dann sorgfältig gemessen.

• Überprüfung der Steifigkeitskonsistenz: Obwohl die Kurve möglicherweise nichtlinear ist, müssen die Testergebnisse strikt dem in den Konstruktionszeichnungen und technischen Spezifikationen angegebenen Toleranzbereich für die Federrate (k) oder die Torsionssteifigkeit entsprechen. Dies bestimmt direkt, ob die Feder die richtige Unterstützung oder Antriebskraft innerhalb des Mechanismus bereitstellt.

Professionelle Herausforderung

Aufgrund der nicht standardmäßigen Form von Abnormitätsfedern ist die Konstruktion der Vorrichtung von entscheidender Bedeutung. Für Tests sind maßgeschneiderte Spezialklemmen und -werkzeuge erforderlich, um die Richtung der Lastaufbringung und die Stützpunkte genau zu simulieren. Dies verhindert ein Verrutschen, seitliche Belastungen oder Spannungskonzentrationen während des Tests und stellt so die Authentizität und Gültigkeit der Testdaten sicher.

Spannungsrelaxations- und Kriechtests: Bewertung der Langzeitzuverlässigkeit

Abnormitätsfedern aus Edelstahl Insbesondere solche, die bei Hochtemperatur-, Langzeitbelastungs- oder Hochpräzisionsanwendungen eingesetzt werden, müssen Spannungsrelaxations- und Kriechtests unterzogen werden, um ihre langfristige Zuverlässigkeit während ihrer gesamten Lebensdauer zu bewerten.

Stress-Relaxationstest

• Definition und Zweck: Spannungsrelaxation ist das Phänomen, bei dem die innere Spannung einer Feder, die unter einem Zustand konstanter Verformung (Verschiebung oder Winkel) gehalten wird, im Laufe der Zeit allmählich abnimmt, was zu einer Abschwächung der Reaktionskraft oder des Reaktionsmoments der Feder führt.

• Testbedingungen: Der Test simuliert die tatsächliche maximale Betriebstemperatur und die maximale Arbeitsverformung der Feder. Die Feder wird in den vorgesehenen Arbeitshub eingerastet und der gesamte Aufbau wird zur kontinuierlichen Überwachung in eine Kammer mit konstanter Temperatur gestellt.

• Datenanalyse: Der prozentuale Abfall des Kraftwerts über die Zeit wird aufgezeichnet. Beispielsweise kann bei Hochleistungsfedern eine Kraftabfallrate von höchstens 5 % nach einer bestimmten Dauer bei einer bestimmten Temperatur erforderlich sein.

Zeitstandprüfung

• Definition und Zweck: Kriechen ist das Phänomen, bei dem die Verformung einer Feder im Laufe der Zeit langsam zunimmt, während sie einer konstanten Belastung (Kraft oder Moment) ausgesetzt ist.

• Bedeutung: Obwohl Kriechtests bei Raumtemperaturfedern weniger verbreitet sind, sind sie ein wichtiger Index zur Beurteilung der Material- und Prozessstabilität in Bereichen mit extrem engen Verschiebungstoleranzen, wie z. B. hochpräzise Sensoren oder Flüssigkeitsregelventile.

Ermüdungslebensdauerprüfung: Bestimmung der Ausdauerleistung

Die Ermüdungslebensdauer ist der wichtigste Index zur Messung der Haltbarkeit einer Feder, insbesondere bei Anwendungen, die häufige, sich wiederholende Bewegungen erfordern (z. B. Automobilkomponenten, Schaltmechanismen).

Testmethodik und -bedingungen

• Simulation realer Zyklen: Ermüdungstests müssen die zyklische Belastung zwischen der Mindestlast und der Höchstlast simulieren, die die Feder in ihrem tatsächlichen Mechanismus erfährt.

• Testhäufigkeit und -zyklen: Die Tests werden in der Regel auf speziellen Ermüdungsprüfmaschinen durchgeführt, wobei eine zyklische Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzbelastung angewendet wird, bis die Feder versagt (Bruch oder Überschreiten der dauerhaften plastischen Verformungsgrenze). Die Anzahl der erforderlichen Zyklen erreicht oft Hunderttausende oder sogar Millionen.

• Ziel und Standards: Die Feder muss das vom Entwurf festgelegte Maß an Zuverlässigkeit erfüllen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, eine Million Zyklen bei maximaler Belastung zu überstehen, wobei die Ausfallrate einen bestimmten Prozentsatz nicht überschreitet.

Validierung der Oberflächenbehandlung

Die Ermüdungsfestigkeit von Edelstahlfedern hängt untrennbar mit der Qualität der Drahtoberfläche zusammen. Ermüdungstests validieren indirekt auch die Wirksamkeit von Oberflächenpolier-, Passivierungs- und Wärmebehandlungsprozessen bei der Hemmung der Entstehung und Ausbreitung von Oberflächenmikrorissen. Jeder Oberflächendefekt oder jede Eigenspannung kann zum Ursprungspunkt für Ermüdungsbrüche werden.

Drehmoment- und Biegemomentprüfung: Einzigartige Anforderungen an Abnormitätsfedern

Bei Abnormalitätsfedern mit Torsionsarmen, gebogenen Abschnitten oder speziellen Verbindungsstrukturen reicht die bloße Prüfung der Axialkraft nicht aus; Drehmoment- und Biegemomenteigenschaften müssen ebenfalls getestet werden.

Drehmomentprüfung

• Ziel: Messung des Reaktionsmoments, das von einer Torsionsfehlerfeder oder ihren Torsionssegmenten in bestimmten Winkeln erzeugt wird.

• Instrumentierung: Es werden hochpräzise Drehmomentprüfgeräte verwendet, die mit kundenspezifischen Vorrichtungen ausgestattet sind, um das nicht rotierende Ende der Feder zu verankern und das andere Ende zur Datenerfassung in präzisen Winkelschritten zu drehen.

Prüfung des Biegemoments

• Ziel: Messung des reaktiven Biegemoments, das von den gebogenen Armen oder Verbindungsenden einer Abnormitätsfeder bei bestimmten Biegeauslenkungen erzeugt wird.

• Bedeutung: Dies ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen, die eine präzise Steuerung des Rückstellwinkels und der Verriegelungskraft des Mechanismus erfordern. Biegemoment-Testdaten bestätigen direkt die Genauigkeit der Balkentheorie und der Berechnungen des Spannungskonzentrationsfaktors bei der Konstruktion abnormaler Strukturen.