Die Wahl des Federwerkstoffs sollte von Faktoren wie der Art der Belastung der Feder, dem Spannungszustand, der Höhe der Spannung, der Arbeitstemperatur, dem Umgebungsmedium, der Lebensdauer, den Anforderungen an die leitenden und magnetischen Eigenschaften, der Prozessleistung, der Materialquelle und dem Preis der Feder abhängig gemacht werden.
Bei der Bestimmung der Querschnittsform und der Größe des Materials sollten zunächst die von den internationalen Normen vorgeschriebenen Maßreihen ausgewählt und Materialien mit nicht genormten Reihenangaben möglichst vermieden werden.
Bei mittleren und kleinen Federn, insbesondere bei Spiralzugfedern, sollten bevorzugt verfestigte Stahldrähte, im Bleibad isothermisch kaltgezogene Stahldrähte und in Öl vergütete Stahldrähte verwendet werden.
Wie wählt man das richtige Federmaterial aus?
Der Kohlenstoff-Federstahldraht und der Pianodraht weisen nach dem Kaltziehen eine große Eigenspannung auf. Nach der Verarbeitung der Feder gibt es eine große Restspannung. Nach dem Anlassen ändert sich die Größe stark, und es ist schwierig, die Maßhaltigkeit zu kontrollieren. Ölvergüteter Stahldraht wird moduliert und verfestigt, nachdem der Stahldraht auf die angegebene Größe gezogen wurde. Es gibt praktisch keine Eigenspannung. Nachdem die geformte Feder bei niedriger Temperatur gehärtet wurde, ist die Größenänderung gering, und die Stabilität der Hitzebeständigkeit ist besser als die des kaltgezogenen verstärkten Stahldrahts.
Für große und mittelgroße Federn sollte kaltgezogener oder kaltgezogener polierter Stahl für hohe Belastungsgenauigkeit und Spannung verwendet werden. Für Federn mit geringerer Belastungsgenauigkeit und Spannung kann warmgewalzter Stahl verwendet werden.
Der Materialquerschnitt der Schraubenfeder sollte zunächst einen runden Querschnitt aufweisen. Materialien mit quadratischem und rechteckigem Querschnitt haben eine hohe Tragfähigkeit, eine gute Stoßfestigkeit und können die Größe der Feder verringern. Allerdings gibt es nur wenige Materialquellen und der Preis ist hoch. Außer bei besonderen Anforderungen sollte man sich im Allgemeinen nicht für dieses Material entscheiden. In den letzten Jahren hat die Entwicklung von abgeflachtem Rundstahldraht anstelle von trapezförmigem Stahldraht zu guten Ergebnissen geführt.
Ein Federwerkstoff, der bei hohen Temperaturen arbeitet, muss eine gute thermische Stabilität, Relaxations- oder Kriechbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber bestimmten Medien aufweisen.
Das bei niedrigen Temperaturen verwendete Federmaterial sollte eine gute Tieftemperaturzähigkeit aufweisen. Austenitischer Federstahldraht aus rostfreiem Stahl, wie z. B. Kohlenstoff-Federstahldraht und Piano-Draht, Kupfer- und Nickellegierungen haben eine gute Zähigkeit und Festigkeit bei niedrigen Temperaturen.
Bei niedrigen Temperaturen ist die Sprödigkeit des Materials sehr empfindlich gegenüber Oberflächenfehlern. Daher sollten strenge Anforderungen an die Oberflächenqualität des Materials gestellt werden.
Bei niedrigen Temperaturen greifen die Umgebungsmedien das Material viel weniger an als im Gewächshaus, und Kadmium- und Zinkbeschichtungen können leicht zu Kaltversprödung führen.
Bei niedrigen Temperaturen ändern sich der Elastizitätsmodul und der Ausdehnungskoeffizient des Materials kaum, so dass sie bei der Auslegung vernachlässigt werden können.
