Fertigungsprozess von Blattfederprodukten für Automobile

Automobil-Blattfedern (auch Parabelfedern genannt) sind kritische tragende und schwingungsdämpfende Elemente in traditionellen Fahrzeugfederungssystemen. Ihr Fertigungsprozess ist komplex und anspruchsvoll, wobei der Fokus auf der Erzielung hoher Festigkeit, hoher Dauerfestigkeit und guter elastischer Eigenschaften liegt.

Üblicherweise werden hochfeste warmgewalzte Federstahlbandrollen oder Stäbe mit fester Länge verwendet, wie z. B. 60Si2MnA, 50CrVA, 55Cr3, SUP-Serie usw. Das Material muss strenge Standards für chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften erfüllen.

Das geprüfte Federstahl-Rohmaterial wird mit einer Kreissäge oder Bandsäge zugeschnitten. Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden sind möglich, aber mit höheren Kosten verbunden. Der Schneidprozess muss die Längengenauigkeit und die Qualität der Stirnfläche (Rechtwinkligkeit, Ebenheit) gewährleisten und Grate reduzieren.

Die zugeschnittenen Stahlbänder werden auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt, um sie für das Warmumformen vorzubereiten. Dieser Prozess erfordert eine strenge Kontrolle der Heiztemperatur und -zeit (normalerweise um die 900 °C - 950 °C, abhängig vom Material), um Überhitzung, Verbrennung oder Entkohlung zu vermeiden.

Die erhitzten Stahlbänder werden in eine Walzenschmiedemaschine gegeben, um sie zu Blattfederlagen mit einer voreingestellten Krümmung (Federauge) und einem variablen Querschnitt (Hauptfeder) oder einem konstanten Querschnitt (Hilfsfeder) zu walzen. Dies ist ein entscheidender Schritt, um die gewünschte Steifigkeit und Spannungsverteilung zu erreichen.

Die geformten Blattfederlagen, die sich noch im austenitischen Zustand befinden, werden schnell in ein Abschreckölbad überführt, um sie durch Eintauchen abzukühlen und eine hochharte Martensitstruktur zu erhalten, die die Grundlage für das anschließende Anlassen zur Erzielung hoher Festigkeit und hoher Elastizität bildet.

Die abgeschreckten Blattfederlagen werden auf eine bestimmte Temperatur erhitzt (normalerweise um die 400 °C - 500 °C, abhängig vom Material und den Anforderungen), ausreichend lange gehalten und dann abgekühlt (normalerweise an der Luft). Dadurch werden Abschreckspannungen abgebaut, die Zähigkeit und Duktilität erhöht und die für die Blattfeder erforderlichen umfassenden mechanischen Eigenschaften erzielt.

Die angelassenen Blattfederlagen werden einer Durchlauf- oder Hänge-Kugelstrahlanlage zugeführt, wo die Oberfläche der Blattfeder mit einem Hochgeschwindigkeitsstrahl von Strahlmitteln beschossen wird, um eine vorteilhafte Druckeigenspannungsschicht einzubringen und die Oberflächenmikrostruktur zu verbessern. Dies ist einer der wichtigsten Prozesse zur Erhöhung der Dauerfestigkeit der Blattfeder.

Die Federaugen der Hauptfederlagen werden gebohrt oder aufgerieben, um die Maßgenauigkeit und Oberflächenrauheit der Bolzenlöcher zu gewährleisten. An den Nicht-Federaugen-Enden können Fasen, Schleifen usw. durchgeführt werden, um Grate zu entfernen und die Montage zu verbessern.

Mit einer Vorpressmaschine (hydraulisch oder mechanisch) wird eine einzelne Blattfeder (oder manchmal eine Kombination aus mehreren Lagen) in eine Vorrichtung gelegt und mehrmals (z. B. 2-3 Mal) mit einer Last beaufschlagt, die über die konstruktive Volllast hinausgeht, wodurch eine plastische Verformung erzeugt wird. Nach dem Entlasten wird die gewünschte positive Bogenhöhe erreicht, wodurch die Spannungsverteilung und die Reibung zwischen den Lagen während des Betriebs der Automobil-Blattfeder verbessert und die Dauerfestigkeit erhöht wird.

Mehrere Blattfederlagen (Hauptfederlagen, Hilfsfederlagen) werden in der Reihenfolge übereinander gelegt und mit einem Mittelbolzen oder einer Klemme (Rücksprungklammer) fixiert. Zwischen die Lagen wird Schmierfett aufgetragen oder reibungsmindernde Unterlegscheiben/Gleitstücke eingebaut, um Reibungsverschleiß und Geräusche zwischen den Lagen zu reduzieren.

Um die Haltbarkeit der Blattfeder unter rauen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, werden üblicherweise Lackieren, Einbrennlackieren, Pulverbeschichten oder eine Zinkchrombeschichtung auf der Oberfläche der Blattfeder verwendet.

Vor der Auslieferung der Blattfedern werden Stichproben der fertigen Produkte entnommen, um sicherzustellen, dass die Abmessungen und die Qualität des Produkts den Anforderungen des Kunden entsprechen.

Die Herstellung von Automobil-Blattfedern ist ein komplexer Prozess, der Materialwissenschaft, Umformtechnik, Wärmebehandlung, Oberflächentechnik und Präzisionsprüfung vereint. Jeder Prozessschritt ist eng miteinander verbunden und bestimmt gemeinsam die Festigkeit, Elastizität, Dauerfestigkeit und Haltbarkeit des Endprodukts. Da die Automobilindustrie immer höhere Anforderungen an Sicherheit, Komfort, Gewichtsreduzierung und lange Lebensdauer stellt, werden die Fertigungsprozesse von Blattfedern kontinuierlich weiterentwickelt und optimiert. Strenge Qualitätskontrolle und kontinuierliche Innovation sind der Schlüssel, um sicherzustellen, dass Blattfedern die hohen Anforderungen moderner Automobile erfüllen.