Studies on tribological stresses of helical compression springs with the objective of the optimization of friction and wear
Final Report Abstract
Kurz zusammengefasst haben die Untersuchungen im laufenden Projekt die nachfolgend dargestellten Ergebnisse erbracht. Die Kraftverteilung zwischen Feder und Federteller ist nicht gleichmäßig über die gesamte Federauflagefläche, sie ist auf zwei gegenüberliegende Bereiche der Federendwindung konzentriert. An diesen Stellen tritt auch vermehrt Verschleiß auf. Verbesserungsmöglichkeiten bestehen in der Fertigung der Federn im Hinblick auf die Gestaltung der End- und Übergangswindung sowie in der Verbesserung des Anschliffs und der Fertigung der Federteller. Die ungleichmäßige Kraftverteilung wurde sowohl messtechnisch als auch über FEM- Simulationen der Kraftverteilung in Abhängigkeit von der Federgeometrie nachgewiesen. Die Untersuchungen zum Reibungs- und Verschleißverhalten von Korrosionsschutzschichten haben ernüchternde Ergebnisse erbracht, die geprüften Beschichtungssysteme haben nur eine geringe Standfestigkeit. In der 2. Phase untersuchte Schutzschichten (Crapal, Verzinkung) halten länger als die klassischen Schutzschichten. Reibung und Verschleiß sind wie erwartet stark abhängig von der Oberflächenrauheit, der Oberflächenfestigkeit bzw. vorhandenen Druckeigenspannungen sowie Wärmebehandlungen bei der Federherstellung (verändern die Drahtfestigkeit) und Oberflächenbehandlungen. Die Fertigung von Federn hat dahingehend Optimierungspotential, es sind weitere Untersuchungen notwendig. Es wurden tribologische Modelle für die Verschleißabschätzung entwickelt und teilweise validiert, hier sind anschließende Untersuchungen sinnvoll. Die durchgeführten experimentellen Grundlagenuntersuchungen geben Aufschluss über die Größe der untersuchten Einflüsse. Es wurden Schlussfolgerungen für Entwurf und Einsatz von Schraubendruckfedern und ihrer umgebenden Bauteile unter tribologischen Aspekten geliefert und somit dazu beigetragen, die geforderte Lebensdauer der Federbaugruppe sicherzustellen bzw. zu erhöhen.
Publications
- Contact pressure and wear in helical compression springs. 56. IWK, Prospects in Mechanical Engineering 12-16 September 2011, TU Ilmenau
Gevorgyan, V.; Kletzin, U.
- Tribological behavior and tribological model of shot-peened helical spring wires. 53. IWK, Prospects in Mechanical Engineering 12-16 September 2014, TU Ilmenau
Gevorgyan, V.; Kletzin, U.
- Mathematical model definition of valve spring wear during alignment. Information Technologies and Management Engineering. Nr.9-1, pp. 116-119. Engineering Academy of Armenia, 2012
Gevorgyan, V.; Shekyan, G.; Kletzin, U.
- Friction and wear processes and pressure distribution in helical compression springs depending on the spring geometry. 11th International Conference on Tribology BULTRIB’15. 11-13 September 2015, Sozopol, Bulgaria
Gevorgyan, V.; Kletzin, U.
