Federmaterial

Als federndes Material wurde früher gewöhnlich Kork verwendet, dessen Federung auf Verdichtung und Entspannung der eingeschlossenen Luft zurückzuführen ist. Allmählich wird jedoch die Luft aus dem Kork verdrängt, so dass die isolierende Wirkung verschwindet. Kork ist hygroskopisch und gestattet nur kleine Federwege, so dass dieses Material heute nicht mehr im gleichen Umfang wie früher eingesetzt wird, zumindest nicht, wenn höhere Anforderungen gestellt werden. Dies gilt auch für Filz, der im großen und ganzen gesehen ähnliche Eigenschaften besitzt.

Die Federwerkstoffe, die heute in den Vordergrund treten, sind Stahl und Gummi. Stahlfedern sind gewöhnlich Spiral- und Blattfedern. Sie bieten den Vorteil relativ hoher zulässiger Belastungen, bewirken aber dafür nur eine äußerst kleine Dämpfung. Aus diesem Grund entstehen auch große Schwierigkeiten im Resonanzbereich, so dass häufig besondere Vorkehrungen getroffen werden müs­sen, um den Federweg zu begrenzen. Gummi besitzt im Vergleich zu Stahl eine große innere Dämpfung. Gummi absorbiert Schall und besitzt gute elastische Formbarkeit und chemische Beständigkeit. Durch diese Eigenschaften ist Gummi ein besonders zweckmäßiges Federmaterial.

Das Spannung-Dehnung-Schaubild zeigt deutlich den Unterschied der Dehnungseigenschaften von verschiedenen Werkstoffen. Abbildung 1 bezieht sich auf einen Zugversuch mit Stahl, Abbildung 2 auf den entsprechenden Versuch mit Gummi. Bei Stahl steigt die Belastung geradlinig bis zur Proportionalitätsgrenze. Bis zu diesem Punkt gilt das Hookesche Elastizitätsgesetz, also ist die Spannung proportional zu der Dehnung und die Proportionalitätskonstante ist gleich an dem Elastizitätsmodul. Bis zu diesem Punkt ist Stahl elastisch und nimmt nach der Entlastung wieder seine ursprüngliche Form an. An der Streck- oder Fließgrenze, ein wenig oberhalb der Proportionalitätsgrenze, beginnt die Dehnung des Materials, ohne dass die Zugkraft zunimmt. An der Bruchgrenze wird die maximale Zugkraft erreicht.

Der Bruch erfolgt nach weiterer Dehnung, aber bei niedrigerer Zugkraft, da der Querschnitt kleiner geworden ist. Bei Gummi ist der Zugvorgang völlig anders. Schon bei einer sehr niedrigen Zugspannung tritt bei Gummi eine große Dehnung auf. Die Belastung steigt auch nicht geradlinig an, d.h. Gummi dehnt sich nicht proportional zur Belastung. Daraus ergibt sich, dass der Elastizitätsmodul nicht konstant ist und auch das Hookesche Gesetz nicht gilt. Es gibt keine Fließgrenze; die Belastung steigt an, bis der Bruch plötzlich eintritt.

  • Spannung-Dehnung-Schaubild für Stahl

    Abbildung 1 – Spannung-Dehnung-Schaubild für Stahl


    Spannung-Dehnung-Schaubild für Stahl

  • Schema eines Zugversuches mit Gummi

    Abbildung 2 – Schema eines Zugversuches mit Gummi


    Schema eines Zugversuches mit Gummi




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