In den Kernbereichen der modernen Industrie – von hochpräzisen Getrieben in der Luft- und Raumfahrt bis hin zu leistungsstarken Bremsen in Neufahrzeugen mit alternativen Antrieben – spielen Tellerfedern aufgrund ihrer kompakten Bauweise, hohen Tragfähigkeit und hervorragenden Verformungsrückstelleigenschaften eine unverzichtbare Rolle. Als führendes Unternehmen in Chinas elastischer Komponentenindustrie hat sich Sunzo Spring stets der Produktverbesserung durch technologische Innovation verschrieben.
In spezifischen Anwendungsszenarien erfordern Tellerfedern eine erhöhte Flexibilität anstelle hoher Steifigkeit, mit größeren axialen Lasten und geringeren Kraftwerten. Herkömmliche Tellerfedern können diese Anforderungen oft nicht erfüllen. Während geschlitzte Tellerfedern solche Bedürfnisse befriedigen können, beinhaltet ihre Herstellung komplexe Prozesse wie Stanzen und Wärmebehandlung, was zu niedrigen Ausbeuten und erheblichen Abfällen führt und die Kostenkontrolle erschwert. Um diese technischen Herausforderungen zu lösen, schlagen wir ein Herstellungsverfahren für Stahldrahttellerfedern vor: wiederholtes Biegen des Drahtes zu einem scheibenförmigen Ring durch Kaltwalzen, gefolgt vom Schweißen der Enden zur Bildung einer vollständigen Schmetterlingsfeder. Dieser Ansatz löst effektiv die oben genannten technischen Probleme.
Abbildung 1 Vergleich der Kraftwertkurven einer herkömmlichen Tellerfeder und einer Stahldrahttellerfeder
-Kraftwertkurve der Drahttellerfeder
—Kraftwertkurve der herkömmlichen Tellerfeder
Diese Arbeit untersucht den Herstellungsprozess von Drahttellerfedern und konzentriert sich auf die Kernprozesskette, d. h. vom Biegeformen bis zum Tieftemperatur-Anlassen, und führt eine Reihe von tiefgreifenden Optimierungs- und Innovationsmaßnahmen durch.
Abbildung 2 Schematische Darstellung der Struktur einer Drahttellerfeder
Wir haben traditionelle Einzelwerkzeugkonstruktionen aufgegeben und digitale Simulationstechnologie auf Basis der Finite-Elemente-Analyse (FEA) eingesetzt, um die Drahtflussbahn und die Spannungskonzentrationspunkte während des Biegens vorab zu berechnen. Das resultierende hochpräzise progressive Werkzeug sorgt für eine gleichmäßige Spannungsverteilung während des gesamten Umformprozesses und reduziert effektiv das Risiko von Mikrorissen und Spannungskonzentrationen an der Quelle.
Darüber hinaus wird ein dynamisches Druckkompensationssystem implementiert, um die Kaltwalzparameter in Echtzeit dynamisch anzupassen und Schwankungen aufgrund geringfügiger Materialchargenvariationen effektiv auszugleichen. Dies stellt sicher, dass jede Drahttellerfeder ihre Anfangsform erreicht, um die im Design spezifizierten Hochpräzisionsstandards zu erfüllen.
Abbildung 3. Strukturdiagramm eines zu einer rechteckigen Fläche gebogenen Stahldrahtes
Für unterschiedliche Drahtdurchmesser und Materialien haben wir das optimale R-Verhältnis (Biegeradius) für kritische Abschnitte neu definiert. Durch die Optimierung des R-Verhältnisses haben wir die maximale Zugspannung auf der Außenseite und die maximale Druckspannung auf der Innenseite der Biegung erheblich reduziert, was zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung über den Querschnitt und einer erheblichen Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit der Feder führt.
Nach wiederholtem Biegen und Kaltwalzen wird die vollständige Stahldrahttellerfeder schließlich geschweißt. Im Inneren der Feder befinden sich komplexe und instabile Prozessspannungen, die der Hauptgrund für die Entspannung, Verformung oder den frühen Ausfall des Produkts im späteren Gebrauch sind. Daher ist die Anlassbehandlung nicht nur eine einfache Spannungsableitung, sondern auch ein wichtiger Schritt, um dem Produkt eine stabile Leistung zu verleihen.
Wir haben den "Einheitsgrößen-für-alle"-Ansatz aufgegeben. Durch umfangreiche experimentelle Daten haben wir kundenspezifische Tieftemperatur-Anlassparameter für Stahldrahttellerfedern verschiedener Materialien (z. B. Klavierstahtdraht, ölgehärteter und angelassener Stahldraht) und Drahtdurchmesser festgelegt. Durch präzise Steuerung der Anlasstemperatur (200 °C) und der Haltezeit (1,6–2 Stunden) eliminieren wir schädliche Spannungen effektiv und erhalten gleichzeitig die wesentliche Elastizität und Zähigkeit des Materials, wodurch ein optimales Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit erreicht wird.
Um Oxidation und Entkohlung auf der Federoberfläche während des Anlassens zu verhindern, nutzen wir vollständig kontrollierte Schutzatmosphären-Anlassöfen. Dieser Prozess gewährleistet die Reinheit der Federoberflächenmaterialien, verhindert, dass Oberflächenschäden zu einer Quelle von Ermüdungsrissen werden, und garantiert somit die langfristig stabile Lebensdauer und die gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften des Produkts.
Durch systematische Optimierung der Kernprozesskette "Biegen und Anlassen" hat die Stahldrahttellerfeder eine qualitative Verbesserung erfahren:
- Höhere Lastgenauigkeit: Die Lastabweichungsrate wird innerhalb von ±5 % kontrolliert und erfüllt die strengen Anforderungen der Hochpräzisionsmontage.
- Überlegene Entspannungsbeständigkeit: Langzeit-Lasttests zeigen eine signifikant reduzierte Lastabfallrate, was die Lebensdauer um über 30 % verlängert.
- Stabilere Leistung: Behält eine gleichbleibende elastische Kompensationsfähigkeit unter Hochfrequenzvibrationen und extremen Temperaturschwankungen bei.
Erweiterte Anwendbarkeit: Der optimierte Prozess ermöglicht es unseren Produkten, anspruchsvollere industrielle Anwendungen problemlos zu bewältigen.
Wahre Handwerkskunst zeigt sich in den feinsten Details, und Exzellenz wird durch sorgfältige Handwerkskunst geschmiedet. Die eingehende Erforschung und Verfeinerung zweier Kernprozesse – Biegeformen und Tieftemperatur-Anlassen – demonstriert das kompromisslose Engagement von Sunzo Spring Technology Co., Ltd. für Produktqualität. Wir sind fest davon überzeugt, dass außergewöhnliche Produkte aus der ultimativen Verfeinerung jedes einzelnen Fertigungsschritts entstehen.
Die Wahl von Sunzo bedeutet die Wahl von dauerhafter Stabilität und Zuverlässigkeit. Wir sind bestrebt, Ihren Produkten durch fortschrittliche Herstellungsverfahren und ein strenges Qualitätssystem kritische Widerstandsfähigkeit zu verleihen.
