Druckfedern / Schraubendruckfedern

Druckfedern, auch Schraubendruckfedern genannt, sind schraubenförmig gewickelte Federelemente, die axiale Kräfte aufnehmen, elastisch speichern und nach Entlastung wieder abgeben. Sie werden überall dort eingesetzt, wo Bauteile federnd abgestützt, vorgespannt, zurückgestellt oder mit einem definierten Kraft-Weg-Verhalten geführt werden sollen.

NH Federn fertigt Druckfedern für technische Anwendungen in unterschiedlichen Geometrien, Werkstoffen und Oberflächen – von klassischen zylindrischen Ausführungen bis hin zu Sonderformen mit anwendungsgerechtem Federverhalten. Je nach Einbausituation können Druckfedern konstruktiv auf einem Dorn oder in einer Hülse geführt werden.

Technische Merkmale

Aufbau und Funktionsweise

Druckfedern arbeiten auf axiale Druckbelastung. Bei Belastung verkürzt sich die Feder entlang ihrer Achse; nach Entlastung kehrt sie innerhalb des elastischen Bereichs in ihre Ausgangslänge zurück. Die Federwirkung ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Geometrie, Werkstoff, Drahtdurchmesser, Windungszahl und Einbausituation.

Für viele technische Anwendungen werden Druckfedern so ausgelegt, dass im vorgesehenen Arbeitsbereich ein definiertes und reproduzierbares Kraft-Weg-Verhalten erreicht wird.

Neben klassischen linearen Ausführungen sind auch progressive Federcharakteristiken möglich, wenn dies konstruktiv oder funktional erforderlich ist.

Geometrieformen

NH Federn fertigt Druckfedern in unterschiedlichen Geometrieformen, abgestimmt auf Einbauraum, Belastung und gewünschtes Federverhalten.

Typische Ausführungen sind:

zylindrische Druckfedern für viele Standardanwendungen mit gleichmäßigem Federverhalten
Druckfedern mit progressiver Kennlinie wenn die Federkraft mit zunehmendem Federweg gezielt stärker ansteigen soll
konische Druckfedern für besondere Einbausituationen oder konstruktive Sonderfälle
Tonnenfedern und weitere Sonderformen wenn Standardgeometrien funktional oder bauraumseitig nicht ausreichen

In Sonderfällen sind auch rechteckige Drahtquerschnitte oder speziell angepasste Federkörper möglich.

Endenbearbeitung

Die Endwindungen dienen der Krafteinleitung und beeinflussen die Auflage, Führung und Funktion der Druckfeder. Je nach Anwendungsfall sind unter anderem folgende Ausführungen möglich:

Enden angelegt und geschliffen
Enden angelegt, nicht geschliffen
Enden auf Steigung auslaufend

Welche Endenbearbeitung sinnvoll ist, hängt insbesondere von Auflagefläche, Führung, Federabmessungen und den Anforderungen an die Krafteinleitung ab.

Drahtstärken und Abmessungen

NH Federn fertigt Druckfedern in Drahtstärken von ca. 0,20 bis 20,00 mm, bei kleineren Stückzahlen auch darüber hinaus. Maßgeblich für die Auslegung sind unter anderem:

Drahtdurchmesser d
Außendurchmesser De
Innen- bzw. mittlerer Windungsdurchmesser
unbelastete Länge L0
Windungszahl
Federkräfte bei definierten Längen
Federrate R
Windungsrichtung
Endenbearbeitung

Werkstoffe

Für Druckfedern kommen je nach Anwendung unterschiedliche Werkstoffe in Frage. NH Federn verarbeitet klassische Federstähle, rostfreie Werkstoffe und – bei entsprechenden Anforderungen – auch Sonderwerkstoffe.

Für viele Standardanwendungen werden patentiert gezogene unlegierte Federstahldrähte nach EN 10270-1 eingesetzt, je nach Beanspruchung beispielsweise in den Qualitäten SM, SH oder DH. Für höher beanspruchte oder dynamische Anwendungen kommen außerdem ölschlussvergütete Federstahldrähte nach EN 10270-2 in Betracht. Wenn Korrosionsbeständigkeit, Medienkontakt oder erhöhte Temperaturanforderungen eine Rolle spielen, können rostfreie Federwerkstoffe sowie hochlegierte Sonderwerkstoffe sinnvoll sein.

Je nach Einsatzfall kommen unter anderem folgende Werkstoffgruppen in Betracht:

patentiert gezogener unlegierter Federstahldraht nach EN 10270-1
ölschlussvergüteter Federstahldraht nach EN 10270-2
nicht rostende Federwerkstoffe, je nach Anforderung beispielsweise 1.4310, 1.4401, 1.4568 oder 1.4571
hochlegierte Sonderwerkstoffe für besondere Korrosions-, Temperatur- oder Medienanforderungen

Die Werkstoffwahl richtet sich insbesondere nach:

mechanischer Belastung
gewünschter Lebensdauer
dynamischer Beanspruchung
Korrosionsanforderung
Einsatztemperatur
wirtschaftlichen und konstruktiven Randbedingungen

Weiterführende Informationen finden Sie auf unserer Seite Werkstoffe.

Oberflächen

Je nach Einsatzumgebung kann bei Druckfedern zusätzlich eine Oberflächenbehandlung sinnvoll sein. Diese kann dem Korrosionsschutz, der Anpassung an Umgebungsbedingungen, optischen Anforderungen oder funktionalen Eigenschaften dienen. Welche Oberfläche geeignet ist, hängt immer von Werkstoff, Einsatzumgebung, Belastungsart und den Anforderungen an die spätere Anwendung ab.

Mögliche Oberflächen bzw. Zusatzbehandlungen sind beispielsweise:

galvanisch blau verzinkt
galvanisch gelb verzinkt
galvanisch vernickelt
verchromt
brüniert
geölt
Zinklamellenbeschichtung
Delta-Tone- bzw. vergleichbare Zinklamellensysteme
Lackierung
Pulverbeschichtung
kugelgestrahlt
weitere Oberflächen nach Vorgabe

Weiterführende Informationen finden Sie auf unserer Seite Oberflächen.

Typische Anwendungen

Druckfedern werden überall dort eingesetzt, wo Bauteile kraftschlüssig abgestützt, in ihre Ausgangsposition zurückgeführt oder mit definierter Federkraft beaufschlagt werden sollen.

Typische technische Einsatzfelder sind unter anderem:

Maschinen- und Anlagenbau
Vorrichtungs- und Apparatebau
Baugruppen mit axialer Rückstellfunktion
Betätigungs-, Rast- und Dämpfungselemente
Konstruktionen mit Führung auf Dorn oder in Hülse
Anwendungen mit definiertem Kraft-Weg-Verhalten

Für andere Belastungs- und Bewegungsarten kommen je nach Konstruktion auch Zugfedern oder Schenkelfedern in Betracht.

Werkstoff- und Oberflächenbezug

Werkstoff und Oberfläche sollten bei Druckfedern immer als Gesamtlösung betrachtet werden. Für normale technische Anwendungen können klassische Federstähle eine wirtschaftliche und technisch sinnvolle Lösung sein. Bei erhöhten Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Medienkontakt, Temperatur oder Dynamik kommen rostfreie, ölschlussvergütete oder hochlegierte Werkstoffe in Betracht.

Eine Oberflächenbehandlung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn:

Korrosionsschutz gefordert ist
die Feder feuchten oder chemisch belasteten Umgebungen ausgesetzt ist
funktionale oder optische Anforderungen bestehen
die Einsatzbedingungen eine abgestimmte Oberflächenlösung erfordern

Welche Kombination aus Werkstoff und Oberfläche geeignet ist, hängt immer vom konkreten Einsatzfall ab.

Qualitätsaspekte

Die Fertigung von Druckfedern erfordert eine präzise Abstimmung von Werkstoff, Wickelgeometrie, Endausführung und Federkennwerten. Entscheidend sind insbesondere reproduzierbare Abmessungen, definierte Endenbearbeitung, ein kontrolliertes Kraft-Weg-Verhalten sowie eine anwendungsgerechte Werkstoff- und Oberflächenauswahl.

NH Federn sichert Material- und Fertigungsqualität durch laufende Prüf- und Kontrollprozesse sowie durch ein strukturiertes Qualitätsmanagement.

Weiterführende Informationen finden Sie auf unserer Seite Qualität.