Wellenfedern in Nischenanwendungen optimal einsetzen

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Die Auswahl an Werkstoffen für die gewalzten Wellenfedern im Portfolio von TFC ist breit gefächert. Sie umfasst nicht nur Stähle und Edelstähle für Standardapplikationen, sondern bietet darüber hinaus auch Superlegierungen für Einsatzfälle mit erhöhten Anforderungen an Temperaturfestigkeit, chemische Resistenz oder Meerwasserbeständigkeit. Das Unternehmen kann solche Wellenfedern für Nischenanwendungen selbst in kleinen Mengen wirtschaftlich fertigen.

Die ein- und mehrlagigen Wellenfedern von Smalley im C-Teile-Portfolio von TFC gehören zu den wichtigsten Problemlösern bei der Konstruktion kinematischer Baugruppen. Sie erweitern die Möglichkeiten zur Raumoptimierung, unterstützen die Miniaturisierung von Produkten, erlauben neuartige Vorspannungslösungen und vieles andere mehr. Damit auch die Entwickler und Hersteller von Komponenten für den Einsatz in außergewöhnlich anspruchsvollen oder aggressiven Umgebungen von diesen Vorteilen profitieren können, dehnt TFC das Werkstoffangebot für die Realisierung seiner Wellenfedern stetig weiter aus. Unter anderem umfasst es inzwischen Stähle und Edelstähle, deren Anwendungsbereiche vorrangig in der Petrochemie, in der Offshore-Industrie oder in der Hochtemperatur- und Hochvakuumtechnik liegen.

Maximaler Spielraum für Wellenfedern

„Die Herstellung unserer Wellenfedern erfolgt in der von Smalley entwickelten Circular-Grain-Methode, mit der sich nahezu perfekt kreisrunde Feder- und Ringelemente aus vorgehärtetem, gewalzten Flachdraht fertigen lassen. Das Verfahren ist enorm flexibel und erlaubt auch die Verarbeitung hochlegierter Spezialstähle. Da es außerdem ohne aufwändige Werkzeugarbeiten auskommt, eröffnet es zugleich maximalen Spielraum für die wirtschaftliche Anfertigung von Prototypen, Vor- und Kleinserien“, erklärt TFC General Manager Johannes Lambertz.

Wenn es heiß hergeht

Ein typisches Beispiel für die Auswahl von Sonderwerkstoffen im Wellenfeder-Programm von TFC ist die Superlegierung Inconel X-750. Hierbei handelt sich um eine Nickel-Chrom-Legierung mit Aluminium- und Titanzusatz. Daraus entstehen Wellenfedern, die in der Praxis eine hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen von bis etwa 980°C sowie eine hohe Festigkeit bei Temperaturen von bis zu etwa 700°C an den Tag legen müssen. Das sind Bedingungen wie man sie in industriellen Hochtemperatur- und Feuerfestanwendungen oder auch in der Triebwerk- und Kraftwerktechnik antrifft. Andere Edelstähle der Inconel-Familie werden herangezogen, wenn Wellenfedern für den Einsatz in chemischen Reaktoren, Dampfkesseln, Kernreaktoren oder in den Leitungs- und Ventilsystemen chemisch-pharmazeutischer Anlagen benötigt werden. Auch die Konstruktion von Verdichter- und Turbinenschaufeln sowie Brennkammern und Turboladern gehört zu den Anwendungsgebieten der Inconel-Edelstähle.

Eine Werkstoff-Alternative für hochwarmfeste Wellenfedern, die ihre Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen bis etwa 700°C halten müssen, ist auch die Superlegierung Incoloy Alloy A-286. „Das ist eine austenitische Eisen-Nickel-Chrom-Legierung, die mit Molybdän- und Titanzusätzen veredelt ist. Sie kommt nicht zuletzt wegen ihrer hervorragenden Verarbeitungseigenschaften unter anderem bei der Herstellung von Baugruppen und Komponenten für Flugzeugtriebwerke und Industriegasturbinen zum Einsatz“, berichtet Johannes Lambertz. Zudem finden sich Wellenfedern aus diesem Edelstahl häufig in jenen Bereichen von Motoren und Getrieben, die im Betrieb hohen Temperaturen und Lasten ausgesetzt sind. Die Öl- und Gas-Offshore-Technik gehört ebenfalls zu den großen Einsatzgebieten dieses Werkstoffs.

Der Korrosion keine Chance

Für Applikationen, in denen die Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit eine zentrale Rolle spielt, wird häufig auch Hastelloy C-276 eingesetzt. Diese Nickel-Molybdän-Chrom-Legierung mit Wolfram verleiht den daraus hergestellten Wellenfedern eine hohe Widerstandskraft gegen Spaltkorrosion, Lochkorrosion und Spannungsrisskorrosion – auch unter höheren Temperaturen und in oxidierenden und reduzierenden Medien. Solchen Umgebungen ausgesetzt sind beispielsweise viele Baugruppen in den Anlagen und Apparaten der chemischen und pharmazeutischen Industrie oder die Druckbehältersysteme von Kernkraftwerken. Wellenfedern aus dieser Superlegierung finden sich auch in den Wasch- und Rührwerken der Papier- und Zellstoffindustrie, in nasslaufenden Ventilatoren der Rauchgasentschwefelung, in Komponenten für die Sauergasanwendungen, in Reaktoren für die Essigsäureproduktion oder in Schwefelsäure-Kühlern.

Wellenfedern: Kleine Mengen möglich

Über die genannten Beispiele hinaus bietet TFC die ein- und mehrlagigen Flachdraht-Wellenfedern von Smalley in weiteren Edelstählen an, die prädestiniert sind für die Konstruktion von Baugruppen für die Lebensmitteltechnik, die Hydrotechnik, die Marinetechnik und viele andere Anwendungsgebiete mit erhöhten Anforderungen. Das gleiche Werkstoffangebot besteht für die Sicherungsringe der Serien Spirolox, Hoopster, Wavering, Revolox und Schnappring im C-Teile-Portfolio des Unternehmens. Und sowohl für die Wellenfedern als auch für die Sicherungsringe gilt: Sie lassen sich auf der Basis des Circular-Grain-Verfahrens in geringen Losgrößen kostengünstig realisieren und kurzfristig bereitstellen.

Von Marco Sturm.

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