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Die Vorteile von Spiralspannstiften aus Chrom-Edelstahl, Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420)

von Michael Pasko, Applications Engineer

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SPIROL hat den Spiralspannstift im Jahr 1948 erfunden.  Spiralspannstifte werden in vielen Industrien verwendet, einschließlich: Automobil, Medizin, Landwirtschaft, Rüstungsgüter, Luft- und Raumfahrt, und Konsumgüter.  Bei Anwendungen, die eine Kombination aus hoher Festigkeit, hervorragender Ermüdungslebensdauer und Korrosionsbeständigkeit erfordern, bietet der martensitische Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) eine Vielzahl von technischen Vorteilen und eine insgesamt stabile und kostengünstige Lösung.

Festigkeit

SPIROL's Spiralspannstifte aus Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) sind auf Werte gehärtet, die annähernd denen gefertigt aus kohlenstoffreichem Stahl entsprechen und weisen die gleiche Mindestscherfestigkeit auf.  Bei diesem Verfahren entstehen auch die gewünschten Federeigenschaften und die Beständigkeit gegen Ermüdung.  Spiralspannstifte aus Chrom-Edelstahl bieten auch einen guten Korrosionsschutz gegen die meisten üblichen

Witterungs- und Umweltbedingungen, ohne das Risiko einer schnellen Kaltverfestigung wie bei austenitischem Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4310 (AISI 302/304).  In den meisten Fällen können Spiralspannstifte aus Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420), als sofortiger Ersatz für Spiralspannstifte aus kohlenstoffreichem Stahl verwendet werden, unter der Annahme, dass das galvanische Potenzial in Bezug auf das Grundmaterial berücksichtigt wurde.

Spiralspannstifte werden in leichter Ausführung, Standardausführung und schwerer Ausführung angeboten, um anwendungsspezifische Anforderungen zu erfüllen.

Spiralspannstifte werden in leichter Ausführung, Standardausführung und schwerer Ausführung angeboten, um anwendungsspezifische Anforderungen zu erfüllen.

Korrosionsbeständigkeit

Wenn korrosionsbeständige Spiralspannstifte benötigt werden, gibt es zwei gängige Optionen:

  • Kohlenstoffstahl mit einer galvanischen Beschichtung oder einem Überzug mit einer Schutzschicht
  • Edelstahl-Legierungen, die von Natur aus korrosionsbeständig sind

Galvanische Beschichtungen oder Überzüge mit einer Schutzschicht bieten eine hervorragende Performance, obwohl sie mit der Zeit aufgebraucht ist, während Edelstahl einen lebenslangen Schutz bietet, sofern freier Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist (freier Sauerstoff ermöglicht es der schützenden Chromoxidschicht des Verbindungselements, sich bei Beschädigung zu erneuern).  Bei galvanisierten oder beschichteten Teilen bleibt der Kohlenstoffstahl ungeschützt und korrodiert schnell, sobald die Beschichtung erschöpft ist.

Martensitischer Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit einschließlich in Umgebungen, aber nicht beschränkt auf:

  • Normale Atmosphäre und Feuchtigkeit
  • Dampf
  • Frischwasser
  • Alkohol
  • Ammoniak
  • Laugen
  • Milde Säuren (mit Ausnahme von Kohlensäure)
  • Erdölprodukte wie Benzin, Öl, Rohöl, usw.
  • Milde Reinigungsmittel und sterilisierende Lösungen

Während Spiralspannstifte aus austenitischem Edelstahl Werkstoff-Nr.1.4310 (AISI 302/304) einen ausgezeichneten Korrosionsschutz bieten, ist dieses Material keine geeignete Lösung, wenn der Stift dynamischen Belastungen ausgesetzt ist oder wenn Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit denen von kohlenstoffreichem Stahl entsprechen oder diese übertreffen müssen.  Alternativ bietet martensitischer Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) eine außergewöhnliche Kombination aus Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit - zusätzlich zu seiner inhärenten Korrosionsbeständigkeit.

Diese Grafik zeigt, wie sich die Zeit auf die Korrosionsbeständigkeit von beschichtetem Stahl im Vergleich zu Edelstahl auswirkt

Ermüdungslebensdauer

Der Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) sorgt für eine verbesserte Ermüdungslebensdauer - ein wichtiger Faktor, wenn man bedenkt, dass Spiralspannstifte oft als dynamische Elemente in vielen Anwendungen eingesetzt werden. Eine einzigartige Eigenschaft von Spiralspannstiften ist, dass ihre Flexibilität nach der Installation Aufnahmebohrungen und Baugruppen schützt, indem sie Vibrationen und Stoßbelastungen dämpft. Zu Vergleichszwecken wurden Spiralspannstifte gleicher Ausführung (d.h. Materialdicke), hergestellt aus Material gleicher Abmessungen, in den drei Standardmaterialien getestet:

MBK - Standardausführung, kohlenstoffreicher Stahl, glatte Oberfläche

MCK - Standardausführung, Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420), glatte Oberfläche

MDK - Standardausführung, austenitischer Edelstahl der Serie 300, glatte Oberfläche    

 

Data for comparative purposes only – Conditions in this test do not infer performance benchmarks in any application as varied load, host materials, hole size, and shear plane quality/clearance will impact performance

Data for comparative purposes only – Conditions in this test do not infer performance benchmarks in any application as varied load, host materials, hole size, and shear plane quality/clearance will impact performance

Die sich daraus ergebenden Trendlinien zeigen die Überlegenheit der Stähle aus Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) bei der Ermüdung, wenn sie mit zunehmenden Prozentsätzen der zugewiesenen doppelten Mindestabscherkraft getestet werden.

Summary

Spiralspannstifte aus Chrom-Edelstahl Werkstoff-Nr. 1.4028 (AISI 420) sind ein hervorragendes Material, wenn es auf hohe Festigkeit, moderaten Korrosionsschutz und hervorragende Ermüdungslebensdauer ankommt.  Zu den weiteren zu berücksichtigenden Vorteilen gehören:

  • Hervorragendes Kosten-Nutzen-Verhältnis bei Leistungsanwendungen
  • Hohe Verschleißfestigkeit
  • Gute Zug- und Kriechfestigkeit bei mäßig erhöhten Temperaturen
  • Oxidations- und Erosionsbeständigkeit
  • Verbesserte Sauberkeit der Komponenten im Vergleich zu kohlenstoffreicherem Stahl
  • Geringeres Potenzial für gemischte Produkte und Ablagerungen im Vergleich zu Produkten mit galvanischer Beschichtung und Überzüge mit einer Schutzschicht aus Kohlenstoffstahl
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