SS301 freitragende V-Federn in verschiedenen Größen

SS301 freitragende V-Federn kombinieren die einzigartige V-förmige Geometrie von freitragenden Federn mit der hohen Festigkeit, der ausgezeichneten Ermüdungslebensdauer und der guten Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl der Güte 301. Diese Federn weisen hohe Elastizitätsgrenzen auf, können kaltverformt werden, um vollharte Zustände mit Zugfestigkeiten von bis zu 1 200 MPa zu erreichen, und behalten ihre Leistung über einen breiten Temperaturbereich bei (von kryogenen Temperaturen bis ~500 °C). Ihr V-förmiger Querschnitt sorgt für eine gleichmäßige Vorspannung und Kantenkontaktabdichtung, wodurch sie sich ideal für dynamische Dichtungen in Hydraulik-, Pneumatik-, Luft- und Raumfahrt- sowie medizinischen Anwendungen eignen.

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1. Einführung in freitragende V-Federn

Freischwinger V-Federn sind bandförmige Federn, die zu einem V-förmigen Profil geformt sind, das die Kraft hauptsächlich auf die Kanten der Feder ausübt, um den Kontakt mit einer Gegenfläche, wie z. B. einer Welle oder einer Dichtlippe, aufrechtzuerhalten. Diese Konstruktion gewährleistet eine hohe Dichtungseffizienz und Toleranz gegenüber Ausrichtungsfehlern unter dynamischen Bedingungen. Wenn sie aus SS301 hergestellt werden, kombinieren sie mechanische Widerstandsfähigkeit mit Korrosionsbeständigkeit.

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2. Materialzusammensetzung von SS301

SS301 ist eine austenitische rostfreie Stahllegierung mit den folgenden typischen Zusammensetzungsbereichen:

• Kohlenstoff (C): 0,05-0,15 %
• Chrom (Cr): 16,0-18,0 %
• Nickel (Ni): 6,0-8,0 %
• Mangan (Mn): ≤ 2,0 %
• Silizium (Si): ≤ 1,0 %
• Phosphor (P): ≤ 0,045 %
• Schwefel (S): ≤ 0,030 %

Dieses ausgewogene Verhältnis von Cr und Ni sorgt für die austenitische Mikrostruktur, die die Kombination aus Duktilität und Festigkeit von SS301 ausmacht.

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3. Mechanische Eigenschaften

Bei der Kaltverformung erreicht SS301 eine breite Palette von Zuständen, von geglüht bis voll hart, mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften:

• Geglüht: Zugfestigkeit ≈ 758 MPa; Streckgrenze ≈ 276 MPa; Dehnung ≥ 60 %.
• ¼ Hart: Zugfestigkeit ≈ 862 MPa; Streckgrenze ≈ 514 MPa; Dehnung ≥ 25 %.
• ½ hart: Zugfestigkeit ≈ 1 034 MPa; Streckgrenze ≈ 758 MPa; Dehnung ≥ 18 %.
• ¾ Hart bis Vollhart: Zugfestigkeit bis ≈ 1 276 MPa mit abnehmender Dehnung bis ≈ 9 %.

Hohe Kaltverfestigungsraten (~14 MPa pro 1 % Reduktion) ermöglichen es SS301, sehr hohe Festigkeiten zu erreichen und gleichzeitig genügend Duktilität für die Federumformung beizubehalten.

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4. Korrosions- und Temperaturverhalten

SS301 bietet eine mit der Güteklasse 304 vergleichbare Korrosionsbeständigkeit in leicht korrosiven Umgebungen bei Umgebungstemperaturen. Er ist bis zu ~840 °C intermittierend und bis zu ~900 °C kontinuierlich oxidationsbeständig und eignet sich daher für Anwendungen bei höheren Temperaturen. Unterhalb kryogener Temperaturen behält SS301 seine Zähigkeit und elastischen Eigenschaften bei, so dass er sowohl bei extremer Kälte als auch bei Hitze eingesetzt werden kann.

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5. Vorteile von SS301 bei der Konstruktion von freitragenden V-Federn

1. Hohe Elastizitätsgrenze und Vorlastfähigkeit: Die hohe Streckgrenze von SS301 in harten Zuständen gewährleistet eine gleichmäßige Vorspannung und Rückfederung über Millionen von Zyklen.
2. Ermüdungswiderstand: Die Kombination aus Festigkeit und Duktilität der Legierung führt zu einer ausgezeichneten Ermüdungslebensdauer für dynamische Dichtungen.
3. Verformbarkeit: Die Kaltverformung in verschiedenen Härtegraden ermöglicht präzise V-Profil-Geometrien für eine rissfreie Kantenabdichtung.
4. Korrosions- und Temperaturbeständigkeit: Geeignet für die Abdichtung aggressiver Medien und breite Temperaturbereiche (-196 °C bis +500 °C).

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6. Typische Anwendungen von SS301 freitragende V-Federn

• Hydraulische und pneumatische Dichtungen: Wirksam bei dynamischen Dichtungen für Zylinder, Ventile, Kompressoren und Pumpen bis zu 400 MPa.
• Luft- und Raumfahrt & Automotive: Kraftstoff-, Öl- und Umweltdichtungen, bei denen Vibrationen, Temperaturschwankungen und Ausrichtungsfehler auftreten.
• Medizinische Geräte: Präzisionsdichtungen in chirurgischen Geräten und medizinischen Pumpen, die Biokompatibilität und Sterilisationsbeständigkeit erfordern.
• Industrielle Maschinen: Dichtungen in der chemischen Verarbeitung, in der Petrochemie und in der Lebensmittelindustrie, wo Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.

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7. Qualitätsstandards und Herstellung

Die freitragenden V-Federn SS301 werden in der Regel in Übereinstimmung mit den Normen hergestellt:

• ISO 9001 Qualitätsmanagement für gleichbleibende Material- und Maßtoleranzen.
  Für zusätzliche Korrosions- oder Leitfähigkeitsanforderungen können Oberflächenbehandlungen (Passivierung, Elektropolieren) und Beschichtungen (Ni, Au) angebracht werden.

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8. Schlussfolgerung

SS301 Cantilever-V-Federn nutzen die hohe Festigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls 301 in einem V-förmigen Profil, das zuverlässige, dynamische Dichtungen in verschiedenen Branchen ermöglicht. Ihr breiter Temperaturbereich, ihre Ermüdungslebensdauer und ihre gleichbleibende Vorspannung machen sie für Hochleistungs-Dichtungsanwendungen unverzichtbar. Die richtige Auswahl des Härtegrads, der Oberfläche und der Geometrie gewährleistet eine optimale Leistung in der jeweiligen Umgebung.