Kompressionsfedern

Kompressionsfedern sind spiralförmige elastische Bauteile, die axialen Kräften durch Verdrängen ihrer Windungen entgegenwirken. Sie speichern Energie, sobald eine Kraft wirkt, und geben sie bei Entlastung wieder ab. Die Feder kennzeichnet sich durch eine lineare Last-Verformungs-Beziehung im elastischen Bereich, bis zur Fließgrenze des Werkstoffs.

Wichtige Größen und Eigenschaften sind der Drahtdurchmesser d, der mittlere Draht- bzw. Windungsdurchmesser D, die Anzahl der aktiven Windungen Na, die freie Länge L0 und die Steifigkeit k. Die Federkraft bei einer Verkleinerung x ergibt F = k x. Für Runddraht-Kompressionsfedern gilt grob k = (d^4 G) / (8 D^3 Na), wobei G der Schubmodul des Materials ist. Der maximale Hub xmax (bis zur Kontaktierung oder Bildung der Haft) begrenzt die Einsatzhöhe. Der Federindex C = D/d beschreibt die Federform. Werkstoffe umfassen kohlenstoffarme und legierte Stähle, Federstähle sowie Edelstahl; je nach Anwendung kommen Oberflächenbehandlungen wie Verzinkung, Passivierung oder Beschichtungen zum Einsatz.

Herstellung und Verarbeitung erfolgen durch Drahtziehen, Wickeln auf eine Matrize, anschließende Wärmebehandlung (Härte- bzw. Anlassung) sowie Oberflächenbehandlung und ggf. Oberflächenverfestigung (z. B. Shot Peening). Endformen beeinflussen Standfestigkeit und Belastbarkeit; häufig genutzte Enden sind so geformt, dass die Feder in Lagerstellen plan oder gekontaktiert sitzt, wodurch eine gleichmäßige Lastabtragung gewährleistet wird.

Anwendungen finden sich in Automobilbau, Maschinenbau, Hydraulik- und Pneumatik-Komponenten, Ventilen, Elektronikgehäusen sowie allgemeinen mechanischen Baugruppen. Vorteile sind hohe Kraftaufnahme auf kleinem Bauraum und einfache Konstruktion; Nachteile betreffen Ermüdungsanfälligkeit bei Überschreiten der Traggrenze sowie Temperatur- und Korrosionsabhängigkeit.