Technische Federn aus Nichteisenmetallen werden in vielen speziellen Anwendungen eingesetzt. Als Nichteisenmetalle (NE-Metalle) werden Metalle bezeichnet, die kein Eisen enthalten wie Buntmetalle, Leichtmetalle und Edelmetalle. Zu dieser Gruppe gehören Kupfer, Aluminium, Zink, Titan, Gold, Silber, Platin, Wolfram und Beryllium, aber auch Legierungen wie Messing und Bronze. Alle NE-Metalle sind nicht magnetisch und besitzen weitere nützliche Eigenschaften: Aluminium ist leicht, Kupfer leitet gut und Zink ist korrosionsbeständig. Aufgrund solcher Merkmale finden diese Nichteisenmetalle bei der Herstellung von technischen Federn häufig in der Elektronik- und Elektrotechnik, dem Maschinen- und Fahrzeugbau, der Lebensmittel- und Medizintechnik sowie im Bausektor und Schmuckindustrie Verwendung.
Technische Federn, wie Formfedern und Flachfedern, die gerne als Kontaktfedern oder Ausgleichsfedern sowie als Federclip und Federklammer zum Einsatz kommen, werden oft aus NE-Metallen gefertigt. Auch Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Sicherungselemente aus NE-Metallen sind beispielsweise weniger anfällig für Korrosion oder extreme Temperaturen und bieten gute Leit- und Widerstandsfähigkeit.
Inhaltsverzeichnis
Herstellung und Umwelteigenschaften von Nichteisenmetallen
Nichteisenmetalle lassen sich entweder aus Primär- oder aus Sekundärrohstoffen herstellen. Erze und Konzentrate bilden die Primärrohstoffe. Durch Aufkonzentrierung aus dem Erz werden NE-Metalle gewonnen. Die deutsche NE-Metallindustrie erzeugt jedoch mehr als die Hälfte ihrer Gesamtproduktion aus Sekundärrohstoffen. Dazu zählen nichteisenmetallhaltiger Schrott, Galvanikschlämme, Filterstäube und Produktionsrücklaufmaterialien. Bei der Sekundärproduktion werden die Einsatzstoffe zunächst mechanisch vorbehandelt, anschließend eingeschmolzen und raffiniert.
Nichteisenmetalle lassen sich beliebig oft ohne Qualitätsverlust einschmelzen und raffinieren. Bei Legierungen erfordert das Recycling jedoch einen hohen Reinigungsaufwand. Um hier ein Downcycling zu verhindern, ist eine sortenreine Trennung der Altmetalle zwingend notwendig.
Unterteilung und Zusammensetzung von NE-Metalle und -Legierungen
Technisch verwendete Nichteisenmetalle lassen sich in drei Gruppen fassen:
• Buntmetalle: Cadmium (Cd), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zinn (Sn) und Zink (Zn)
• Leichtmetalle: Aluminium (Al), Beryllium (Be), Magnesium (Mg) und Titan (Ti)
• Edelmetalle: Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt) und Palladium (Pd)
NE-Legierungen bestehen aus dem Basismetall und den Legierungselementen, die unterschiedliche Auswirkungen auf das Grundmaterial haben. Legierungen sind in der Regel härter und bieten eine höhere Zugfestigkeit als das reine Basismetall. Auf der Soll-Seite stehen aber eine niedrigere Schmelztemperatur und eine geringere elektrische Leitfähigkeit. Wie sich die Elemente in einer Legierung verhalten und welche Eigenschaften sie ihr verleihen, hängt von der Art und Anzahl der Legierungselemente, ihrem jeweiligen Anteil an der Legierung und der Temperatur ab. Dieses Trio bestimmt die Löslichkeit der einzelnen Komponenten ineinander und ist verantwortlich für die kristalline Struktur der Legierung.
Die DIN ISO 1190-1 regelt die Kennzeichnung der NE-Metalle und -Legierungen. Diese besteht aus den Elementsymbolen des Basismetalls und des Haupt-Legierungselements. Ab einem Legierungsgehalt von mehr als einem Prozent wird dieser ebenfalls angegeben (in Masse-Prozent). AlCu1 wäre also eine Legierung auf Aluminiumbasis mit einem Kupferanteil von einem Prozent.
Häufige Anwendungen von Technischen Federn aus NE-Metallen
Technische Federn wie Flachfedern, Formfedern, Kontaktfedern, Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder Drahtbiegeteilen aus NE-Metallen finden in vielen Bereichen Verwendung:
- im Maschinenbau als Rückhol- und Kontaktfeder
- in Flugzeugen und in der Raumfahrt als Sicherungselemente und Ausgleichsfeder
- in der Elektrotechnik als Kontakt- und Sicherungsfeder
- im Schiffsbau als seewasserfeste Verbindungselemente
- im Außenbereich als korrosionsbeständige Befestigungsteile
- in der Lebensmittelbranche als lebensmittelechte Funktionsfedern
- in der Möbelindustrie als rostfreie Federelemente
- in der Medizintechnik als hygienische Funktionsteile
- in der Schmuckindustrie als Verbindungselemente
Unterstützung bei der Wahl des richtigen Federstahls
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