DE3832434C2 - Stahlfeder mit hoher Festigkeit - Google Patents

Stahlfeder mit hoher Festigkeit

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Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlfeder mit hoher Festigkeit, die eine starke Ermüdungsbelastung aushält, sie betrifft insbesondere eine Stahlfeder mit hoher Festigkeit, die als Ventilfeder für eine Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) verwendet werden kann.
Unter den bisher bekannten Federn mit hoher Festigkeit wur­ de eine Ventilfeder für eine Brennkraftmaschine (Verbren­ nungsmotor) bisher aus einem Material, wie SWO-V (Feder­ stahldraht gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) G 3561), SWOCV-V (Federstahldraht gemäß JIS G 3565) und SWOSC-V (Federstahldraht gemäß JIS G 3566) hergestellt.
Zu diesem Zweck hat man kürzlich begonnen, solche aus Super-SWOSC-V (nachstehend als SWOSC-V* bezeichnet) zu ver­ wenden, die eine verbesserte Festigkeit aufweisen, die er­ zielt wurde durch weitere Herabsetzung des Gehaltes an Ein­ schlüssen in dem o.g. Material SWOSC-V.
Obgleich das Material SWOSC-V* in bezug auf die Festigkeit beträchtlich verbessert ist gegenüber dem Material SWOSC-V, weist es immer noch eine unzureichende Festigkeit auf, um eine Ventilantriebskette bei der maximalen Betriebsgeschwin­ digkeit und die Reibung in ausreichendem Maße zu verbessern, um dadurch den gewünschten hohen Wirkungsgrad und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch des zugeordneten Motors zu er­ zielen.
Man ist daher eifrig bemüht, eine neue Ventilfeder zu ent­ wickeln, die kompakt in ihrer Größe ist, ein geringes Ge­ wicht und eine hohe Festigkeit aufweist sowie eine stabile Qualität besitzt und im Betrieb sehr zuverlässig ist.
Aus der DE 31 30 914 A1 ist bereits eine Stahlzusammenset­ zung für Fahrzeugaufhängefedern bekannt, mit einem Gehalt an 0,5 bis 0,8% Kohlenstoff, 1,5 bis 2,5% Silicium, 0,5 bis 1,5% Mangan sowie einem oder mehreren Elementen, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus 0,05 bis 0,5% Vanadium, 0,05 bis 0,5% Niob und 0,05 bis 0,5% Molybdän, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Ferner offenbart diese Druckschrift, daß bei Gehalten an Vanadium, Niob und Molybdän von mehr als 0,50 Gew.-% die Menge an in dem Auste­ nit nicht gelöstem Legierungscarbid zunimmt und damit große Aggregate erzeugt werden, die als nichtmetallische Ein­ schlüsse wirken und zu einer Abnahme der Ermüdungsfestigkeit des Stahles führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Feder zur Verfügung zu stellen, die so belastbar ist, daß sie besonders hohen Beanspruchungen gewachsen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer hochfesten Feder mit folgender Zusammensetzung (Gew.-%)
Kohlenstoff:
0,6 bis 0,7%
Silicium: 1,2 bis 1,6%
Mangan: 0,5 bis 0,8%
Chrom: 0,5 bis 0,8%
Vanadium: 0,05 bis 0,2%
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen,
dadurch gelöst,
daß nichtmetallische Einschlüsse eine maximale Teilchengröße von 15 µm aufweisen,
daß die Feder in einem ihrer äußeren Oberfläche benachbarten Abschnitt einer Druckeigenspannung unterworfen ist, die ma­ ximal 833,85 bis 1079,1 N/mm² beträgt und
daß die Oberflächenrauhigkeit der Feder 5 bis 15 µm beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be­ steht die Stahlfeder aus einem Stahldraht, dessen Einschnü­ rung wenigstens 40% beträgt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die bei­ liegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, in dem das experimentelle Ergebnis der Beziehung zwischen der maximalen Korngröße oder Teilchengröße der in einem Federmaterial ent­ haltenen nichtmetallischen Einschlüsse und der Ermüdungsgrenze des Federmaterials dargestellt ist.
Die Einflüsse der jeweiligen Legierungselemente und die Gründe für die Begrenzung der Mengen der jeweiligen Ele­ mente sind nachstehend beschrieben.
In der nachstehenden Beschreibung sind die Mengen der jeweiligen Elemente in dem Federmaterial jeweils in Gew.-% angegeben.
(1) Kohlenstoff: 0,6 bis 0,7%
Kohlenstoff ist ein unerläßliches Element, um einer Feder Festigkeit zu verleihen. Wenn der Kohlenstoffgehalt unter 0,6% liegt, kann keine ausreichende Festigkeit erzielt werden. Wenn der Kohlenstoffgehalt andererseits 0,7% über­ steigt, ist die Zähigkeit vermindert, wodurch die Produk­ tivität beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde beträgt der geeignete Bereich des Kohlenstoffgehaltes 0,6 bis 0,7%.
(2) Silicium: 1,2 bis 1,6%
Silicium ist ein Element mit einem verhältnismäßig niedri­ gen Preis und damit kann die Ferrit-Festigkeit wirksam er­ höht werden und gleichzeitig werden die Abstände zwischen den benachbarten Carbiden nach einem Öltemperprozeß verrin­ gert, um dadurch die Beständigkeit der Feder gegen blei­ bende Verformung zu verbessern. Wenn jedoch der Siliciumge­ halt unter 1,2% liegt, kann kein ausreichender Effekt er­ zielt werden, wenn er andererseits 1,6% übersteigt, wird dadurch nicht nur die Zähigkeit der Feder verringert, son­ dern es wird auch die Decarburierung gefördert, die eine Ur­ sache für die Bildung von nichtmetallischen Einschlüssen während der Stahlherstellungsverfahren ist, und dadurch werden die Festigkeit und die Zuverlässigkeit vermindert. Aus diesem Grunde liegt ein geeigneter Siliciumbereich bei 1,2 bis 1,6%.
(3) Mangan: 0,5 bis 0,8%
Mangan ist ein Element, das wirksam ist in bezug auf die Fi­ xierung von Schwefel, um dadurch dadurch verursachte Schäden zu verhindern, und das auch wirksam ist in bezug auf die Desoxidation. Wenn jedoch der Mangangehalt unter 0,5% liegt, ist seine Wirksamkeit unzureichend. Wenn er anderer­ seits 0,8% übersteigt, nimmt die Härtbarkeit zu, so daß die Kristallform des Federmaterials während des Warm­ walzens dazu neigt, in Bainit oder Martensit überzugehen, wodurch die Zähigkeit und die Leichtigkeit und Stabilität der Produktion vermindert werden. Aus diesem Grunde liegt ein geeigneter Manganbereich bei 0,5 bis 0,8%.
(4) Chrom: 0,5 bis 0,8%
Chrom ist ein Element, das dem Federmaterial Zähigkeit ver­ leiht, wenn es nach dem Warmwalzen einer Glättungs- Behandlung unterzogen wird, und das die Beständigkeit gegen Weichwerden beim Tempern erhöht bei Durchführung einer Öltemperbehandlung, um dadurch eine hohe Festigkeit zu erzielen. Chrom ist ferner wirksam zur Herabsetzung der Kohlenstoffak­ tivität und zur Verhinderung der Decarburierung bei der Wärmebehandlung. Wenn jedoch der Chromgehalt unter 0,5% liegt, ist seine Wirksamkeit zu gering. Wenn er anderer­ seits 0,8% übersteigt, wird nicht nur die Beständigkeit gegen blei­ bende Verformung vermindert, sondern auch die Härtbarkeit wird übermäßig stark erhöht, wodurch die Zähigkeit herab­ gesetzt wird. Aus diesem Grunde liegt ein geeigneter Be­ reich für den Chromgehalt bei 0,5 bis 0,8%.
(5) Vanadium: 0,05 bis 0.2%
Vanadium ist ein Element, das besonders wirksam ist in bezug auf die Verbesserung der Be­ ständigkeit gegen bleibende Verformung und in bezug auf die Verhinde­ rung der Decarburierung ähnlich wie Chrom. Außerdem weist es eine beträchtliche Wirksamkeit auf in bezug auf die Verfeinerung des Korns und in bezug auf die Erhöhung der Zähigkeit des Federmaterials, um dadurch die Zuverlässig­ keit zu erhöhen. Wenn sein Gehalt unter 0,05% liegt, ist die Wirksamkeit unzureichend. Wenn andererseits sein Gehalt 0,2% übersteigt, werden die Kosten zu hoch und die Handha­ bung bei der Herstellung wird schwierig. Aus diesem Grunde liegt ein geeigneter Bereich des Gehaltes an Vanadium bei 0,05 bis 0,2%.
Der Grund für die Beschränkung der Größe der nichtmetalli­ schen Einschlüsse auf einen Wert 15 µm ist folgender:
Im Vergleich zu dem bekannten Material SWOSC-V weist der Stahl, der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Feder mit hoher Festigkeit verwendet wird, einen erhöhten Gehalt an Kohlenstoff auf und er ist zusätzlich mit einem oder mehre­ ren der Elemente V, Mo, Nb und Ta versetzt, um dadurch die Festigkeit zu erhöhen. Deshalb ist die Kerbempfindlichkeit erhöht und wenn Einschlüsse mit einer großen Teilchengröße in dem Material enthalten sind, ist die Ermüdungsfestigkeit auch vermindert. Aus diesem Grunde ist es zur Erzielung ei­ ner Feder mit hoher Festigkeit und hoher Zuverlässigkeit unerläßlich, die Teilchengröße der nichtmetallischen Ein­ schlüsse zu spezifizieren. Aufgrund verschiedener Unter­ suchungen wurde gefunden, daß dann, wenn es möglich ist, die Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse auf einen Wert unter 0,15 µm einzustellen, der Gehalt an den nichtmetallischen Einschlüssen entsprechend vermindert wer­ den kann, wodurch die Abnahme der Ermüdungsfestigkeit unter dem Einfluß der nichtmetallischen Einschlüsse geringer sein kann. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, daß die maximale Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse auf 15 µm beschränkt ist.
Obgleich die erfindungsgemäße Feder mit hoher Festigkeit aus einem Stahl mit der vorstehend angegebenen Zusammen­ setzung und der vorstehend angegebenen Art besteht, bei der die Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse in dem Stahl auf die vorstehend beschriebene Weise be­ schränkt ist, kann dadurch noch nicht die gewünschte hohe Festigkeit erzielt werden, und sie muß einem Stahlsandstrahlen (Shot Peening) oder dgl. unterzogen werden, um die gewünschte Druckeigenspannung in dem Abschnitt benachbart zu ihrer äußeren Oberfläche an­ zulegen. Da die erfindungsgemäße Feder mit hoher Festigkeit außerdem eine hohe Kerbempfindlichkeit aufweist, nimmt trotz des Anlegens der Druckeigenspan­ nung die Ermüdungsfestigkeit mit steigender Oberflächenrauheit ab.
Daher sind in der erfindungsgemäßen Feder mit hoher Festig­ keit die nachstehend angegebenen Beschränkungen in bezug auf die Oberflächenrauheit und die Druckeigenspannung in dem Ab­ schnitt der Feder benachbart zu ihrer äußeren Oberfläche er­ forderlich.
Der Grund für die Beschränkung in bezug auf die maximale Druckeigenspannung in dem Abschnitt der Feder benachbart zu ihrer äußeren Oberfläche, die innerhalb des Bereiches von 833,85 bis 1079,1 N/mm² liegen muß, ist folgender:
Die Druckeigenspannung in dem Abschnitt der Feder benach­ bart zu ihrer äußeren Oberfläche hat einen beträchtlichen Einfluß auf die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit. Wenn je­ doch die maximale Druckeigenspannung an der äußeren Ober­ fläche und benachbart zur äußeren Oberfläche weniger als 833,85 N/mm² beträgt, wird eine ausgeprägte Erhöhung der Er­ müdungsfestigkeit nicht erzielt. Aus diesem Grunde muß an die Feder eine maximale Druckeigenspannung angelegt werden, die 833,85 N/mm² ist, durch Anwendung eines Stahlsandstrahlverfahrens oder dgl. Wenn jedoch die maximale Druckeigen­ spannung 1079,1 N/mm² übersteigt, wird dadurch nicht nur die Herstellung erschwert, sondern es wird auch die Zuverlässig­ keit der Federbetriebseigenschaften vermindert. Außerdem wird auch die Oberflächenrauheit, wie nachstehend beschrieben, vermindert, wodurch die Ermüdungsfestigkeit in nachteiliger Weise herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde liegt ein geeigne­ ter Bereich für die maximale Druckeigenspannung benachbart zur äußeren Oberfläche der Feder bei 833,85 bis 1079,1 N/mm².
Der Grund für die Beschränkung der Oberflächenrauheit Rmax auf einen Wert von 5 bis 115 µm ist folgender:
Die Glättung der Oberfläche der Feder, d. h. die Erzielung einer geringen Oberflächenrauheit ist von beträchtlicher Wirksamkeit in bezug auf die Erhöhung der Ermüdungsfestig­ keit der erfindungsgemäßen Feder mit hoher Festigkeit. Wenn die Oberflächenrauheit Rmax 15 µm übersteigt, ist eine deutliche Abnahme der Ermüdungsfestigkeit feststellbar. Aus diesem Grunde ist eine geeignete Oberflächenrauheit Rmax 15 µm. Bei einer Oberflächenrauheit Rmax von weniger als 5 µm kann die Ermüdungsfestigkeit nur sehr wenig anstei­ gen, dadurch wird jedoch die Erzielung einer einheitlichen und stabilen Produktion erschwert. Im Hinblick auf die Mas­ senproduktivität liegt ein geeigneter Bereich für die maxi­ male Oberflächenrauheit Rmax bei 5 bis 15 µm.
Obgleich die erfindungsgemäße Feder mit hoher Festigkeit besonders gut geeignet ist als Ventilfeder für eine Brenn­ kraftmaschine (Verbrennungsmotor) und in einem solchen Fal­ le in Form einer Spiralfeder vorliegt, ist die Erfindung keineswegs darauf beschränkt und die erfindungsgemäße Feder mit hoher Festigkeit kann auch eine beliebige andere Form als die einer Spiralfeder haben.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Spiral­ federn für Brennkraftmaschinen (Verbrennungsmotoren) anhand von erfindungsgemäßen Beispielen zusammen mit Vergleichsbei­ spielen als Stand der Technik näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Beispiele
In der folgenden Tabelle I sind 2 erfindungsgemäße Beispiele A und C und zwei Vergleichsbeispiele F und G ange­ geben, die jeweils aus den in der Tabelle I genannten Stählen stehen. Bei den Stählen handelt es sich um Öltemper-Drähte, aus denen Ventilfedern hergestellt werden, um ihre jeweiligen Haltbarkeiten zu testen durch Messung ihrer mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und ihre Ermüdungseigen­ schaften bei Raumtemperatur. Die Materialien SWOSC-V und SWOSC-V* dienen in der Tabelle als Vergleichsmaterialien.
Zuerst wurden Drähte mit einem Durchmesser von 4 mm mit den Zusammensetzungen der Beispiele A, und C und der Ver­ gleichsbeispiele F und G, wie sie in der Tabelle I angegeben sind, hergestellt und es wurden Versuche durchgeführt, um ih­ re Zugfestigkeiten σB (kgf/mm²) und die Einschnürung RA (%), wenn eine Öltemperung unter variieren­ den Bedingungen durchgeführt wird, zu bestimmen.
Der Federdraht mit einer höheren Zugfestigkeit ist vorteil­ hafter, wenn er als Ventilfeder verwendet wird. Normalerwei­ se nimmt mit steigender Zugfestigkeit die Abnahme der Quer­ schnittsfläche RA ab, wodurch die Kaltwickeleigenschaften verschlechtert werden. Außerdem ist es im Falle der Herstellung einer Ventilfeder aus einem Federdraht mit einem typischen Durchmesser von 4 mm im Hinblick auf die Produktivität erwünscht, daß die Abnahme der Querschnittsflä­ che RA 40% beträgt.
Experiment 1
Die Experimente wurden mit den erfindungsgemäßen Beispielen und mit den Vergleichsbeispielen durchgeführt, um die maxi­ malen Zugfestigkeiten zu bestimmen, wenn RA = 40%.
Maximale Zugfestigkeiten der verschiedenen Öltemper-Drähte, wenn RA = 40%
Typ
Zugfestigkeit [N/mm²]
Bsp. A
2050
Bsp. C 2099
Vgl.-Bsp. F 1933
Vgl.-Bsp. G 1952
Wie aus den in der Tabelle II angegebenen Ergebnissen hervor­ geht, ist es mit allen erfindungsgemäßen Beispielen A und C möglich, eine hohe Festigkeit zu erzielen, die für die Verwendung als Ventilfeder geeignet ist.
Jeder der Öltemperdrähte, welche die in der Tabelle II ange­ gebenen maximalen Zugfestigkeiten bei RA = 40% aufwiesen, wurde zu einer Spiralfeder mit einer Federkonstante (K) von 58,86 N/mm² geformt und danach, je nach Bedarf, einem zweistufigen Stahlsandstrahlen unterworfen. Nach dieser Behandlung wiesen die erfindungsgemäßen Beispiele A, und C und die Vergleichsbeispiele F und G jeweils eine maximale Druck­ eigenspannung von 931,95 + 9,8 N/mm² und eine maximale Oberflä­ chenrauheit Rmax von 10 ± 1 µm auf. Im Falle der Vergleichs­ beispiele F und G war es jedoch nur möglich, die maximale Druckeigenspannung auf bis zu 784,8 bis 804,42 N/mm² unter der Bedingung zu erhöhen, daß die Oberflächenrauheit Rmax bei 10 ± 1 µm gehalten wurde, weshalb die Vergleichsbeispiele F und G so hergestellt wurden, daß die maximale Druckei­ genspannung 794,61 ± 9,8 N/mm² betrug.
EXPERIMENT 2
Die Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden Versuche unter­ zogen unter Verwendung einer Federtestvorrichtung unter der Bedingung, daß die angelegte durchschnittliche Spannung bei 637,65 N/mm² konstant gehalten wurde und die Spannung mit va­ riierender Amplitude wiederholt bis zu 10⁷mal angelegt wur­ de, um die Ermüdungsgrenze zu bestimmen, die ermittelt wird durch die maximale Spannungsamplitude, die keinen Bruch der Ventilfeder hervorruft. Das erzielte Versuchsergebnis ist in der folgenden Tabelle III angegeben.
Spannung an der Ermüdungsgrenze
Typ
Spannung an der Ermüdungsgrenze [N/mm²]
Bsp. A
615
Bsp. C 623
Vgl.-Bsp. F 473
Vgl.-Bsp. G 530
Wie aus der Tabelle III hervorgeht, sind die Ermüdungs­ grenzen der erfindungsgemäßen Beispiele A und C alle höher als diejenigen der Vergleichsbeispiele F und G.
EXPERIMENT 3
Mit dem erfindungsgemäßen Beispiel C wurden Versuche durchge­ führt, um festzustellen, wie die Größe der nichtmetallischen Einschlüsse die Ermüdungsgrenze beeinflußt.
Wie oben angegeben wurden Federdrähte, die jeweils in mehre­ ren unabhängigen Chargen so hergestellt wurden, daß sie die Zusammensetzung gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel C hatten, zu einer Spirale geformt mit einer Federkonstante von 58,86 N/mm² und dann wurden sie unter Anwendung eines Stahlsandstrahl- Verfahrens oder dgl. behandelt, so daß sie eine ma­ ximale Druckeigenspannung von 931,95 ± 9,8 N/mm² und eine Ober­ flächenrauheit Rmax von 10 ± 1 µm aufwiesen, wobei sie auf diese Weise zu Ventilfedern geformt wurden, die dann unter Verwendung einer Federtestvorrichtung auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben getestet wurden, um die Ermüdungs­ grenze zu bestimmen. Nach diesem Test wurden die nichtme­ tallischen Einschlüsse im Bruchabschnitt oder in der Nähe des Bruchabschnittes der Ventilfeder unter Verwendung eines Mikroskops betrachtet, um so die maximale Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse festzustellen. Die Beziehung zwischen der maximalen Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse und der Ermüdungsgrenze ist in der Fig. 1 dar­ gestellt.
Wie aus den in der Fig. 1 dargestellten Versuchsergebnissen hervorgeht, wurde eine Herabsetzung der Ermüdungsgrenze kaum festgestellt, wenn die Teilchengröße der nichtmetallischen Einschlüsse kleiner als 15 µm war. Wenn jedoch die Größe der nichtme­ tallischen Einschlüsse 15 µm überstieg, wurde festgestellt, daß eine beträchtliche Herabsetzung und Streuung der Ermü­ dungsgrenze auftrat.
EXPERIMENT 5
Es wurden Ventilfedern gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel C und gemäß dem Vergleichsbeispiel G, die für einen 2,0-l- Benzinmotor bestimmt waren, mit dem gleichen Sicherheitsfak­ tor hergestellt und in den Motor eingebaut, um die kriti­ sche Motorgeschwindigkeit zu ermitteln, bei der ein Ventil­ pumpen nicht auftritt. Das ermittelte Versuchsergebnis ist in der Tabelle IV dargestellt.
Vergleich der kritischen Motorgeschwindigkeit
Typ
Kritische Motorgeschwindigkeit [U/min]
Bsp. C
6820
Vgl.-Bsp. G 6390
Aus der Tabelle IV geht hervor, daß das erfindungsgemäße Bei­ spiel C die Erhöhung der kritischen Motorgeschwindigkeit um 430 U/min ermöglicht im Vergleich zu derjenigen des Vergleichs­ beispiels G aufgrund des Einflusses der verminderten trägen Masse und der erhöhten natürlichen Frequenz.
Aus den vorstehenden Angaben geht hervor, daß die erfindungs­ gemäße Ventilfeder eine hohe Ermüdungsfestigkeit, verglichen mit einer Ventilfeder gemäß Stand der Technik, aufweist, wo­ durch es möglich ist, die kritische Motorgeschwindigkeit zu erhöhen. Daraus geht ferner hervor, daß selbst dann, wenn die kritische Motorgeschwindigkeit als konstant festgestellt wird, die maximale Ventilstößelbelastung herabgesetzt werden kann, wodurch es möglich ist, die Reibung der Ventilkette und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu vermindern. Daraus geht ferner hervor, daß die erfindungsgemäße Ventilfe­ der verbessert ist in bezug auf die Wärmebeständigkeit und in bezug auf die bleibenden Verformungseigenschaften, so daß es möglich ist, den Sicherheitsfaktor zu erhöhen, wenn sie mit dem gleichen Aufbaustandard hergestellt wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Produkts erhöht werden kann.

Claims (2)

1. Hochfeste Stahlfeder mit folgender Zusammensetzung (Gew.-%): Kohlenstoff:|0,6 bis 0,7 Silicium: 1,2 bis 1,6 Mangan: 0,5 bis 0,8 Chrom: 0,5 bis 0,8 Vanadium: 0,05 bis 0,2
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen,dadurch gekennzeichnet,
daß nichtmetallische Einschlüsse eine maximale Teilchen­ größe von 15 µm aufweisen,
daß die Feder in einem ihrer äußeren Oberfläche benach­ barten Abschnitt einer Druckeigenspannung unterworfen ist, die maximal 833,85 bis 1079,1 N/mm² beträgt und
daß die Oberflächenrauhigkeit der Feder 5 bis 15 µm beträgt.
2. Stahlfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Stahldraht besteht, dessen Einschnürung wenigstens 40% beträgt.
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GB (1) GB2210299B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19951698A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-10 Ahle Gmbh & Co Geb Verfahren zur Herstellung von hochfesten Schraubenfedern sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2002138C (en) * 1988-11-08 1999-12-14 Susumu Yamamoto High-strength coil spring and method of producing same
JPH02247354A (ja) * 1989-03-20 1990-10-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 耐疲労性等に優れたオイルテンパー線
JP2881222B2 (ja) * 1989-11-22 1999-04-12 鈴木金属工業 株式会社 高強度高延性オイルテンパー線およびその製造方法
JP2842579B2 (ja) * 1991-10-02 1999-01-06 株式会社 神戸製鋼所 疲労強度の優れた高強度ばね用鋼
US5258082A (en) * 1991-11-18 1993-11-02 Nhk Spring Co., Ltd. High strength spring
JPH06240408A (ja) * 1993-02-17 1994-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd ばね用鋼線及びその製造方法
JP3173756B2 (ja) * 1994-07-28 2001-06-04 株式会社東郷製作所 コイルばねの製造方法
US5776267A (en) * 1995-10-27 1998-07-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Spring steel with excellent resistance to hydrogen embrittlement and fatigue
WO1997045565A1 (de) * 1996-05-29 1997-12-04 Datec Scherdel Datentechnik, Forschungs- Und Entwicklungs-Gmbh Relaxationsfeste stahlfeder
DE29622242U1 (de) * 1996-12-14 1997-05-15 Datec Scherdel Gmbh Drahtfeder mit hohem Volumennutzwert
JP3403913B2 (ja) * 1997-03-12 2003-05-06 新日本製鐵株式会社 高強度ばね用鋼
FR2764219B1 (fr) * 1997-06-04 1999-07-16 Ascometal Sa Procede de fabrication d'un ressort en acier, ressort obtenu et acier pour la fabrication d'un tel ressort
US6224686B1 (en) * 1998-02-27 2001-05-01 Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha High-strength valve spring and it's manufacturing method
JP3595901B2 (ja) * 1998-10-01 2004-12-02 鈴木金属工業株式会社 高強度ばね用鋼線およびその製造方法
DE19983148B3 (de) * 1999-02-19 2012-03-15 Suncall Corporation Federoberflächenbehandlungsverfahren
AU2002349645A1 (en) * 2001-12-26 2003-07-15 Nhk Spring Co., Ltd. Leaf spring for vehicle and method of manufacturing the leaf spring
US7055244B2 (en) * 2002-03-14 2006-06-06 Anand Waman Bhagwat Method of manufacturing flat wire coil springs to improve fatigue life and avoid blue brittleness
JP2004138152A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Ntn Corp チェーンテンショナ
KR100954788B1 (ko) * 2002-12-23 2010-04-28 재단법인 포항산업과학연구원 고온변형저항 특성이 우수한 슬라이딩게이트용 코일스프링
US8474805B2 (en) * 2008-04-18 2013-07-02 Dreamwell, Ltd. Microalloyed spring
CH701025B1 (de) * 2009-05-05 2017-06-30 Geobrugg Ag Vorrichtung zur Absorption kinetischer Energie eines bewegten Körpers.
KR20130137137A (ko) 2010-08-04 2013-12-16 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 스프링 및 그 제조 방법
JP5624503B2 (ja) 2011-03-04 2014-11-12 日本発條株式会社 ばねおよびその製造方法
JP5064590B1 (ja) * 2011-08-11 2012-10-31 日本発條株式会社 圧縮コイルばねおよびその製造方法
WO2013024876A1 (ja) 2011-08-18 2013-02-21 新日鐵住金株式会社 ばね鋼およびばね
EP3346020B1 (de) 2015-09-04 2020-07-29 Nippon Steel Corporation Stahldraht für federn und feder

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3585086A (en) * 1968-06-26 1971-06-15 North American Rockwell Leaf spring elements having high fatigue and wear resistance and method of producing the same
FR2424324B1 (fr) * 1978-04-28 1986-02-28 Neturen Co Ltd Acier pour faconnage plastique a froid et traitement thermique favorisant cette deformation
JPS5925024B2 (ja) * 1980-06-26 1984-06-13 株式会社神戸製鋼所 懸架ばね用鋼
US4448617A (en) * 1980-08-05 1984-05-15 Aichi Steel Works, Ltd. Steel for a vehicle suspension spring having good sag-resistance
JPS5842754A (ja) * 1981-09-04 1983-03-12 Kobe Steel Ltd 耐熱性の優れたばね用鋼
JPS59170241A (ja) * 1983-03-18 1984-09-26 Daido Steel Co Ltd 高強度・高靭性ばね用鋼
JPS6096717A (ja) * 1983-10-28 1985-05-30 Chuo Spring Co Ltd ばねの表面処理方法
JPS60116720A (ja) * 1983-11-28 1985-06-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐へたり性の優れたばねの製造方法
JPS61136612A (ja) * 1984-12-04 1986-06-24 Kobe Steel Ltd 高Siばね用清浄鋼の製造法
JPS61183413A (ja) * 1985-02-08 1986-08-16 Sumitomo Electric Ind Ltd ばね用鋼線の製造方法
JPS62107044A (ja) * 1985-11-05 1987-05-18 Nippon Steel Corp 疲労強度の優れたばね鋼
JPS62156251A (ja) * 1985-12-27 1987-07-11 Aichi Steel Works Ltd 耐へたり性の優れたばね用鋼
JPS62170460A (ja) * 1986-01-21 1987-07-27 Honda Motor Co Ltd 高強度弁ばね用鋼及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19951698A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-10 Ahle Gmbh & Co Geb Verfahren zur Herstellung von hochfesten Schraubenfedern sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens
DE19951698C2 (de) * 1999-10-27 2002-08-01 Ahle Gmbh & Co Geb Verfahren zur Herstellung von hochfesten Schraubenfedern sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
DE3832434A1 (de) 1989-04-20
US4909866A (en) 1990-03-20
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GB2210299B (en) 1991-07-03
GB2210299A (en) 1989-06-07
GB8822448D0 (en) 1988-10-26
JPS6483644A (en) 1989-03-29

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