Wie Federn gemacht werden - Material, Herstellung, Herstellung, Geschichte, wie zu machen, verwendet, Zusammensetzung
Eine Feder ist ein Gerät, das seine Form in Antwort auf eine externe Kraft ändert, in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, wenn die Kraft entfernt wird. Die Energie in Verformen der Feder aufgewendet wird darin gespeichert und wiedergewonnen werden kann, wenn die Feder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt. Im allgemeinen wird der Betrag der Formänderung auf den Betrag der Kraft direkt bezogen ausgeübt. Wenn eine zu große Kraft ausgeübt wird, jedoch wird die Feder dauerhaft verformen und nie in seine ursprüngliche Form zurück.
Hintergrund
Es gibt verschiedene Arten von Federn. Einer der häufigsten besteht aus Draht gewickelt in eine zylindrische oder konische Form. Eine Zugfeder eine Schraubenfeder ist, deren Windungen berühren einander normalerweise; als eine Kraft aufgebracht wird, um die Feder zu spannen, trennen sich die Spulen. Im Gegensatz dazu ist eine Druckfeder eine Schraubenfeder mit dem Raum zwischen aufeinanderfolgenden Windungen; wenn eine Kraft aufgebracht wird, um die Feder zu verkürzen, werden die Spulen näher zusammengeschoben. Eine dritte Art von Schraubenfeder, die so genannte Feder einer Torsion, so ausgebildet ist, die aufgebrachte Kraft, um die Spule in eine engere Spirale windet. Gängige Beispiele für Torsionsfedern sind in Zwischenböden und Schmetterling Haarspangen gefunden.
Noch eine weitere Variation der Schraubenfedern ist die Uhrfeder, die in einer flachen Spirale gewickelt ist, eher als ein Zylinder oder Kegel. Ein Ende der Feder ist an der Mitte der Spirale, und die andere ist an seinem äußeren Rand.
Einige Quellen sind ohne Spulen ausgebildet. Das bekannteste Beispiel ist die Blattfeder, die wie ein Bogen geformt ist, flach; Es wird allgemein für Kraftfahrzeugaufhängungssystemen verwendet werden. Ein anderer Typ ist eine Tellerfeder, eine scheibenartige Vorrichtung, die wie ein Kegelstumpf geformt ist. Open-Kernzylinder von festen, elastischen Material kann auch als Federn wirken. Nicht-Schraubenfedern wirken im allgemeinen als Druckfeder.
Sehr einfach, nicht-Schraubenfedern wurden im Laufe der Geschichte. Selbst ein elastischer Baumzweig kann als eine Feder verwendet werden. Ausgefeiltere Federeinrichtungen Datum der Bronzezeit, wenn Augenbrauepinzette in mehreren Kulturen üblich war. Im dritten Jahrhundert v.Chr. Griechischer Ingenieur Ctesibius von Alexandria entwickelte ein Verfahren zur Herstellung von # X0022; feder Bronze # x0022; indem der Anteil an Zinn in der Kupferlegierung zunimmt, Gießen des Teils und Aushärtung mit Hammerschlägen. Er versuchte, eine Kombination aus Blattfedern zu verwenden, um eine militärische Katapult zu arbeiten, aber sie waren nicht stark genug. Während des zweiten Jahrhunderts v.Chr. Philon von Byzanz, ein anderen Katapult Ingenieure, baute ein ähnliches Gerät, offenbar mit einigem Erfolg. Vorhängeschlösser wurden in dem alten römischen Reich, und zumindest eine Art verwendet verbeugte Metallblätter halten die Geräte geschlossen, bis die Blätter komprimiert wurden mit Tasten weit verbreitet.
Schraubenfedern wurden in den frühen fünfzehnten Jahrhundert entwickelt. Durch das System von Gewichten zu ersetzen, die häufig Uhren mit einem gewickelten Federmechanismus angetrieben, Uhrmacher
Ein Diagramm, das Federwickeln von einer CNC-Maschine durchgeführt.
waren in der Lage zuverlässige und mobile Geräte Zeitnehmung zu gestalten. Dieser Fortschritt präzise astronomische Navigation möglich für Hochseeschiffen gemacht.
Im achtzehnten Jahrhundert, spornte die industrielle Revolution die Entwicklung von Massenproduktionstechniken für Federn zu machen. Während die 1780er Jahre verwendete britischen Schlosser Joseph Bramah eine Federmaschine in seiner Fabrik Wicklung. Offenbar eine Anpassung einer Drehmaschine, erfolgt die Maschine eine Spule aus Draht anstelle eines Schneidkopfes. Draht von der Rolle wurde um einen Stab befestigt in der Drehmaschine eingewickelt. Die Geschwindigkeit des Gewindespindel, die die Spule parallel zur Spinnstange getragen wird, angepasst werden kann, den Abstand der Feder # x0027 zu variieren; s Spulen.
Gängige Beispiele für aktuellen Feder Einsatzbereich von winzigen Spulen, die Tasten auf Mobiltelefon Touchpads zu enormen Spulen, die ganzen Gebäude unterstützen und schützen sie vor Erdbeben Vibrationen unterstützen.
Rohes Material
Stahllegierungen sind die am häufigsten verwendeten Federwerkstoffen. Die beliebtestene Legierungen umfasst High-Carbon (wie die Musik Draht für Gitarrensaiten verwendet), ölgehärteten kohlenstoffarmen, Chrom-Silizium, Chrom-Vanadium, und Edelstahl.
Verschiedene mathematische Gleichungen wurden die Eigenschaften der Federn zu beschreiben entwickelt, basierend auf solchen Faktoren wie Draht Zusammensetzung und Größe, Federwindung Durchmesser, die Anzahl der Spulen, und die Menge der zu erwartende äußeren Kraft. Diese Gleichungen wurden in Computer-Software integriert, um den Design-Prozess zu vereinfachen.
Der Herstellungsprozess
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Herstellung von Stahl-Legierung, Schraubenfedern.
Beispiele für verschiedene Arten von Federn.
Der Draht wird nach vorne über einen Tragblock in Richtung auf einen genutete Kopf geschoben, die den Draht umlenkt und zwingen ihn zu biegen. Der Kopf und der Stützblock kann in so viele wie fünf Richtungen relativ zueinander bewegt werden, um den Durchmesser und die Steigung der Feder zu steuern, das gebildet wird.
- 3 Wärmebehandlung. Ob der Stahl heiß oder kalt aufgerollt wurde, hat der Prozess Stress innerhalb des Materials erzeugt. Um diesen Druck zu entlasten und damit der Stahl seine charakteristische Elastizität zu erhalten, muss die Feder durch Wärme temperiert wird sie zu behandeln. Die Feder wird in einem Ofen erhitzt wird, bei der geeigneten Temperatur für eine vorbestimmte Zeit gehalten und dann langsam abkühlen gelassen. Zum Beispiel kann eine Feder aus Stahldraht hergestellt wird erhitzt auf 500 # xb0; F (260 # xb0; C) für eine Stunde.
7: Beschichtung. Um zu verhindern, ist es durch Anstreichen, Eintauchen in flüssigen Gummi oder Plattieren mit einem anderen Metall wie Zink oder Chrom Korrosion, die gesamte Oberfläche der Feder geschützt. Ein Prozess, genannt mechanisches Plattieren beinhaltet die Feder in einem Behälter mit Metallpulver Taumeln, Wasser, Chemikalien Beschleunigers, und winzige Glaskügelchen, die pound das Metallpulver auf der Federoberfläche.
Alternativ kann in der Galvanik ist die Feder in eine elektrisch leitende Flüssigkeit eingetaucht, die das Plattierungsmetall korrodieren, aber nicht die Feder. Eine negative elektrische Ladung wird auf die Feder aufgebracht. Auch in der Flüssigkeit eingetaucht ist, eine Zufuhr des Plattierungsmetalls, und es wird eine positive elektrische Ladung gegeben. Da das Plattierungsmetall in der Flüssigkeit auflöst, löst es positiv geladene Moleküle, die an die negativ geladene Feder angezogen werden, wo sie chemisch Bindung. Galvanisieren macht Kohlenstoffstahl Federn spröde, so kurz nach dem Ausplattieren (weniger als vier Stunden) sie müssen bei 325-375 # xb0 gebacken werden; F (160-190 # xb0; C) für vier Stunden, um die Versprödung entgegenzuwirken.
Qualitätskontrolle
Verschiedene Testgeräte werden verwendet, mit Spezifikationen abgeschlossen Federn für die Einhaltung zu überprüfen. Die Prüfung Geräte messen solche Eigenschaften, wie die Härte des Metalls und die Menge der Feder # x0027; s Verformung unter einer bekannten Kraft. Federn, die nicht den Spezifikationen entsprechen, werden verworfen. Die statistische Analyse der Testergebnisse können Hersteller identifizieren helfen Produktionsprobleme und verbessern Prozesse so weniger defekte Federn hergestellt werden.
Computergesteuerte Wickelmaschinen zur Verbesserung der Qualität in zweifacher Hinsicht. Zuerst steuern sie den Durchmesser und die Steigung der Feder genauer als die manuellen Operationen können. Zweitens, durch die Verwendung von piezoelektrischen Materialien, deren Größe variiert mit elektrischem Eingang, Köpfe CNC Wickel in Echtzeit-Messungen von Federeigenschaften genau einstellen können. Als Ergebnis erzeugen diese intelligenten Maschinen weniger Federn, die für die nicht den Spezifikationen zurückzuweisen.