Berechnung und Gestaltung von Metallfedern

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J. Das Wesen und die kennzeichnenden Eigenschaften der Federn Alle festen Körper besitzen mehr oder minder große Elastizität oder Fedrigkeit, d. h. das Bestreben, nach Verformungen, die sie unter der Einwirkung äußerer Kräfte erfahren haben, wieder ihre ursprüngliche Gestalt anzunehmen. In dieser Eigenschaft liegt das Wesen der Feder begründet. Als Federn im engeren Sinne sind Vorrichtungen anzusprechen, die durch zweck­ entsprechende Formgebung und Verwendung hochelastischen Baustoffes eigens da­ für geschaffen sind, vermöge ihrer elastischen Formänderung mechanische Arbeit in potentielle Energie umzuformen und wieder in mechanische Arbeit zurückzu­ verwandeln. Hieraus entspringt die Eignung der Federn zur Arbeitsspeicherung, zur Milderung von Stößen, zur Abfederung oder Steuerung bewegter Massen und, wegen der gesetzmäßigen Abhängigkeit zwischen Kraft und Formänderung, zur Kraftmessung. 11. Baustoffe und Bauarten Bauart und Baustoff richten sich in erster Linie nach dem Verwendungszweck. Der wichtigste Werkstoff ist Stahl von hoher Festigkeit. Besonderen Anforde­ rungen, wie Hitze- oder Korrosionsbeständigkeit, Antimagnetismus, geringer Wärmedehnung und Unabhängigkeit des elastischen Verhaltens von der Tempera­ tur kann man durch geeignete Zusammensetzung des Stahles Rechnung tragen. Ihnen werden zum Teil auch Federwerkstoffe wie Messing, Bronze und andere Le­ gierungen von Nichteisenmetallen gerecht. Daneben sind Federn im Gebrauch, welche die elastischen Eigenschaften nichtmetallischer Stoffe wie Gummi, Holz, Kork und Luft ausnutzen. Das vorliegende Buch behandelt lediglich Federn aus Metall und im besonderen aus Stahl. 1. Stahl. (Vornorm DIN 17220 enthält ein Verzeichnis aller Normen, die Feder­ stähle betreffen.) Stahl kann durch Kaltverformen (Ziehen oder Walzen) oder durch Vergüten (d. h. Härten und Anlassen) auf Federhärte gebracht werden.