Als Federstahl wird eine Stahlart bezeichnet, die über eine höhere Festigkeit verfügt. Um sie biegen zu können, gilt es einiges zu beachten. Bei Federstahl handelt es sich um eine spezielle Art von Stahl. Im Unterschied zu anderen Stahlarten verfügt er über eine höhere Festigkeit. Zu den besonderen Eigenschaften des Federstahls zählt seine Elastizität. Sie kommt durch die Verwendung einer Legierung, die entsprechende Eigenschaften besitzt, zustande. Zu den wichtigsten Legierungselementen gehört vor allem Silizium. Darüber hinaus muss der Gehalt an Kohlenstoff gleichmäßig verteilt werden.
Jedes Bauteil lässt sich bis zur Elastizitätsgrenze verformen. Ohne eine bleibende Verformung kehrt der Federstahl elastisch in seine Ausgangsposition zurück, was durch die Werkstoffeigenschaft der Elastizität ermöglicht wird.
Federstahl biegen: Grundlegende Informationen
Federstahl gelangt auf unterschiedlichen Gebieten zum Einsatz. So bestehen beispielsweise die Federn von Automobilfahrwerken aus Federstahl. Gleiches gilt für kleine Federn, die für das Zusammenpressen von Wäscheklammern sorgen. Ein weiteres Einsatzfeld sind moderne Schwerter für Schaukämpfe sowie elastische, stabile Bügel für Headsets. Zu den sonstigen Verwendungszwecken gehören:
- Tellerfedern
- Federringe
- Spannhülsen
- Schraubenfedern
- Blattfedern für Fahrzeuge
- Federn mit hoher Beanspruchung
- Spannstifte
- Präzisionsfedern
- Rucksäcke
- Gleitschuhe
Besondere Eigenschaften
Die besonderen Eigenschaften des Federstahls wie seine hohe Elastizität sowie sein höheres Streckengrenzenverhältnis sorgen auch dafür, dass sich sein Umformen schwieriger gestalten lässt. Werden bestimmte Kriterien beachtet, ist es jedoch möglich. Bei Federstahl handelt es sich um einen hochfesten Stahl. Unterteilt wird die Stahlart in Kohlenstoff-Federstahl und nicht rostenden Federstahl. Bei ihren Eigenschaften bestehen kleinere Unterschiede. Außerdem gibt es noch Federstahl mit einer Siliziumlegierung. Festigkeit und Härte fallen bei Kohlenstoff-Stahl verschieden aus. Grund dafür sind Unterschiede beim Produktionsablauf. Die Eigenschaften des Kohlenstoff-Stahls entstehen durch Behandlung mit Wärme.
Nicht rostender Federstahl erlangt seine Festigkeit bereits bei der Produktion durch den Kaltwalzvorgang. Dadurch fällt er fester und stabiler aus.
Als Streckengrenzenverhältnis wird das Verhältnis der Zugfestigkeit in Beziehung zur Streckgrenze bezeichnet. Das Verhältnis beim Federstahl beträgt mehr als 85 Prozent. Umso höher das Streckengrenzenverhältnis ausfällt, umso komplizierter ist auch das Umformen des Federstahls. Bei einem Durchmesser von 6,5 Millimetern sollte der minimale Dorndurchmesser zur Wicklung wenigstens zwei Mal so groß ausfallen wie der Drahtdurchmesser des Federstahls. Beträgt der Durchmesser mehr als 6,5 Millimeter, muss der Dorndurchmesser sogar drei Mal so groß sein.
Weitere Härtung des Federstahls
Eine zusätzliche Härtung des Federstahls nach dem Biegen lässt sich durch Behandlung mit Wärme vornehmen. Dies kann beim Biegen des Federdrahts zu Ösen sinnvoll sein, um eine weitere Härtung zu erzielen. Durch Weichglühen büßt der Federstahl allerdings an Elastizität ein. Der Draht kann dann leichter gebogen werden, hat aber keine elastischen Eigenschaften mehr. Einzig sinnvolle Option ist daher die Kaltumformung, bei der die Elastizitätsgrenze unterschritten wird. Resultat ist letztlich eine plastische Umformung.
Eine leichtere Biegung von Federdraht lässt sich durch das Einführen und anschließendes Biegen in ein Rohr erreichen. Allerdings darf der Biegungsradius nicht zu gering ausfallen. Findet die Biegung über Matrizen mit scharfen Kanten oder scharfkantige Winkel statt, kommt es bei sämtlichen Federstahlarten im Rahmen der Kaltumformung zum Brechen des Federstahldrahts.
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Federstahl selbst biegen
Grundsätzlich ist es möglich, Federstahl auch selbst zu biegen. Allerdings wird zu diesem Zweck viel Erfahrung benötigt. Hilfreich sind zudem Kenntnisse über die physikalischen Eigenschaften von Metalllegierungen, da Federstahl unterschiedlich auf Hitzeeinwirkung reagiert. Bei einer zu einer intensiven Hitzeeinwirkung gehen die federnden Eigenschaften verloren, wodurch der Stahl brechen kann. So sind präzise Kenntnisse über die Legierung für das Biegen unverzichtbar. Ebenso erforderlich ist das ständige Messen der Temperatur beim Erwärmen des Stahls.
So darf die vorgeschriebene Temperatur keinesfalls überschritten werden. Es kann ferner nötig sein, den Federstahl wiederholt zu härten, um ihm wieder seine Federkraft zu verschaffen. Aus diesem Grund ist ein kaltes Biegen des Federstahls zu bevorzugen.
Was wird zum Biegen des Federstahls benötigt?
Um Federstahl biegen und verformen zu können, sind bestimmte Werkzeuge nötig. Dabei handelt es sich um:
- einen Schraubstock
- eine Biegezange zum Biegen von Radien
- einen Federstahldraht
- eine Schutzbrille
Spezielle Rundzangen zum Biegen von Federstahl lassen sich im Fachhandel bekommen. Wichtig ist, die Zange auf die Kraft des Drahtes abzustimmen. So kommt es beim Biegen zu einem hohen Kraftaufwand. Es empfiehlt sich zudem, bei der Federstahlverformung eine Schutzbrille anzulegen. So kann es passieren, dass es zum Brechen des Drahtes kommt und er in hohem Tempo durch den Raum geschleudert wird.
Einspannen des Federstahldrahtes in den Schraubstock
Erster Schritt ist das Einspannen des Federdrahts in den Schraubstock. Dabei ist darauf Acht zu geben, dass die sensiblen Stahldrähte leicht brechen können. Der Draht darf deswegen nicht flachgedrückt oder geknickt werden. Außerdem sollte die Zange einen abgerundeten Biegebereich besitzen. Um feine Drähte zu biegen, ist es ratsam, auf Uhrmacherzangen oder Schmuckzangen zurückzugreifen. Auf den Einsatz von gehärteten Spannbacken sollte besser verzichtet werden, weil sie den Draht beim Spannen in Mitleidenschaft ziehen können.
Langsam beim Biegen vorgehen
Der Federstahldraht sollte langsam und behutsam gebogen werden. So besteht das Risiko, dass es zum Brechen des Drahtes kommt. Außerdem ist eine zu starke Abwinklung zu vermeiden. Erfolgt ein zu grobes oder zu intensives Abwinkeln, besteht das Risiko, dass der Federstahldraht direkt an der Knickstelle bricht. Ist der Draht sehr stark ausgeprägt, lässt er sich mit einer Biegezange nur schwer biegen. Eine Biegung lässt sich dann durch Erwärmen vornehmen, wozu jedoch exakte Daten über die physikalischen Eigenschaften erforderlich sind.
Professionelle Hilfe kann mitunter sinnvoll sein
Grundsätzlich kann durch das Biegen von Federstahl per Hand nie ein solch optimales Resultat erzielt werden wie durch den Einsatz einer professionellen Biegemaschine. Sollen die Werkstücke aus dem Federstahl jedoch exakt angefertigt werden, empfiehlt es sich, einen Fachbetrieb damit zu beauftragen. Dies gilt in erster Linie für Erzeugnisse aus dickem Federstahl. So ist dazu ein großer Kraftaufwand notwendig, der sich selbst nur sehr schwer vornehmen lässt. Ein Fachunternehmen kann diese Aufgabe präziser durchführen.
Federstahl biegen: Unser Fazit
Federstahl selbst zu biegen ist grundsätzlich durchaus möglich. Es erfordert allerdings einen größeren Aufwand sowie spezielle Kenntnisse über die Eigenschaften des Stahls. Der Federstahl weist jedoch nur beschränkte Anwendungsbereiche auf. Aus diesem Grund kann es manchmal sinnvoller sein, eine Schlosserei mit dem Umformen des Federstahls zu beauftragen, weil sie meist über eine bessere Ausrüstung für diesen Zweck verfügt.
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