Grübchentragfähigkeit PM-Zahnrad

Methode zur Berechnung der Grübchentragfähigkeit randschichtverdichteter pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen

Zur Leistungsübertragung und -wandlung werden oftmals Zahnradgetriebe eingesetzt. Pulvermetallurgische (PM) Zahnräder bieten eine potenzialträchtige Alternative. Aufgrund der verfahrensbedingten Porosität wiegen pulvermetallurgisch (PM) hergestellte Bauteile bis zu 10% weniger als Bauteile aus schmelzmetallurgischem Stahl.

Studien belegen eine Reduktion des Materialeinsatzes aufgrund der endkonturnahen Fertigung von ca. 50% in der gesamten Herstellkette von PM-Zahnrädern sowie einen bis zu 10% niedrigeren Energieeinsatz gegenüber der zerspanenden Fertigung. Diese quantifizieren die ökonomischen Vorteile und geben eine Kostenersparnis von 21,7% für die pulvermetallurgische Prozesskette an. Die pulvermetallurgische Prozesskette zur Herstellung von Leistungsverzahnungen umfasst die Pulverherstellung und -mischung, das Pressen, den Sintervorgang und einen nachfolgenden Dichtwalzprozess. Anschließend folgen die konventionellen Schritte der Verzahnungsfertigung: Einsatzhärtung, Anlassen und Hartfeinbearbeitung.

Für PM-Zahnräder fehlen aktuell abgesicherte Erkenntnisse zur optimalen Wahl der Wärmebehandlungsparameter in Abstimmung auf das Dichtwalzprofil. Der Forschungsantrag zielt daher einerseits auf die Behebung des Wissensdefizits hinsichtlich der optimalen Fertigungsprozessparameter für randschichtverdichtete, pulvermetallurgische Stirnradverzahnungen ab. Andererseits wird mit der Entwicklung einer Berechnungsmethode zur Grübchentragfähigkeit von PM-Zahnrädern eine Verbesserung des Produkts durch eine genauere Vorhersage der Grübchentragfähigkeit adressiert.