Ein italienischer Hersteller von Präzisions-Mikrofluidikventilen für die Laborautomation benötigte einen Satz kundenspezifischer Druckfedern, die eine identische Rückstellkraft über einen 8-Kanal-Ventilblock liefern konnten. Jede Variation der Federkraft zwischen den Kanälen würde zu ungleichmäßigen Durchflussraten führen und die Testgenauigkeit beeinträchtigen.
Die Spezifikation
Drahtdurchmesser: 0,4 mm Edelstahl 302.
Außendurchmesser: 3,2 mm, freie Länge 14 mm.
Kritische Anforderung: Kraft von 4,2 N ±3 % bei 10 mm komprimierter Höhe.
Menge: Nur 400 Federn für den Bau eines Prototyp-Instruments.
Warum eine enge Krafttoleranz schwierig war
Das Erreichen einer Krafttoleranz von ±3 % bei einer kleinen Druckfeder erfordert eine außergewöhnliche Kontrolle über jede Fertigungsvariable. Die Zugfestigkeit des Drahtes, die Windungssteigung, die Spannungsabbauparameter und das Schleifen der Enden wirken sich alle auf die endgültige Kraft aus. Eine lockere Kontrolle in einem Bereich würde die Variation über das enge Fenster hinaus treiben.
Tingfengs kontrollierter Prozess
Wir haben eine einzige zertifizierte Drahtspule ausgewählt, um gleichmäßige Zugeigenschaften zu gewährleisten. Das CNC-Wickelprogramm wurde nach einem statistischen Probelauf von 20 Teilen angepasst und die Kraftverteilung exakt auf 4,2 N zentriert. Nach dem Aufwickeln wurden die Federn bei 260 °C entspannt und anschließend wurden beide Enden flach geschliffen, um einen quadratischen Sitz zu gewährleisten. Jede der 400 Federn wurde mit einem kalibrierten Kraftmessgerät bei einer komprimierten Höhe von 10 mm getestet. Die gesamte Charge wies eine Standardabweichung von nur 0,06 N auf, bequem innerhalb des ±3 %-Fensters.
Ergebnis
Der italienische Kunde installierte die Federn und überprüfte identische Durchflussraten über alle acht Ventilkanäle. Der Prototyp des Instruments hat seine Leistungsprüfung bestanden und der Kunde hat eine Folgeserie von 2.000 Federn für die nächste Entwicklungsphase bestellt.