Mit der FKM-Richtlinie für Federn und Federelemente wurde 2020 erstmalig eine Methode vorgestellt, bei der ausgehend von der Zugfestigkeit Rm, eine ertragbare Spannungsamplitude rechnerisch ermittelt werden kann. Dabei werden mit Hilfe von Übertragungsfaktoren alle Herstellungseinflüsse wie Wärmebehandlung, Oberflächenrauheit, Randschicht, Federgeometrie, Eigenspannungen sowie die Abhängigkeit von der Beanspruchungsart und der erforderlichen Schwingspielzahl berücksichtigt. Aus der ertragbaren Spannungsamplitude wird durch ein 2-stufiges federspezifisches Sicherheitskonzept die zulässige Spannungsamplitude berechnet, welche schließlich mit der vorhandenen Spannungsamplitude in Relation gesetzt wird, um einen Auslastungsgrad a zu bilden. Eine maßgebliche Ergänzung in der 2. Auflage der FKM-Richtlinie für Federn und Federelemente sind Dauerfestigkeitsschaubilder für Standard-Schraubendruckfedern mit direkt ablesbaren zulässigen Spannungen. Diese können genauso, wie die gegenwärtig in der DIN EN 13906 enthaltenen Schaubilder, für die Auslegung zyklisch beanspruchter Schraubendruckfedern angewendet werden. Die neuen Schaubilder wurden deutlich aktualisiert und entsprechen dem gegenwärtigen Stand der Technik. Vorbereitungen zur Einbindung der Dauerfestigkeitsschaubilder in eine überarbeitete Version der DIN EN 13906 laufen gegenwärtig. Die großen Vorteile dieser Schaubilder sind neben der Aktualität Angaben zur Federgeometrie, Herstellungstechnologie und Überlebenswahrscheinlichkeit der Standard-Schraubendruckfedern. Auch Federn mit von diesen Standard-Federn abweichenden Federgeometrien, Herstellungstechnologien, Überlebenswahrscheinlichkeiten und Schwingspielzahlen können mit Hilfe der Beziehungen in der FKM-Richtlinie zyklisch ausgelegt werden. Die bereits in der 1. Auflage der Richtlinie enthaltenen Rechenbeispiele für Schraubendruckfedern, Schenkelfedern und Spiralfedern wurden durch ein weiteres Beispiel für Blattfedern ergänzt. Weitere Optimierungen von Formulierungen sowie Hinweise zum Nachweispunkt an Schenkelfedern erhöhen die Nachvollziehbarkeit der Richtlinie deutlich. Die 2. Auflage der FKM-Richtlinie für Federn und Federelemente bietet somit die Möglichkeit, einen Ermüdungsfestigkeitsnachweis für verschiedene Federarten, Ausgangsmaterialien und Fertigungstechnologien (Ausnahme: Tellerfedern und Stanzbiegezeile) nach dem Stand der Technik zeit- und kostensparend durchzuführen.

Autor ist René Reich.

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