Allgemeines Forschungsberichte Erstellt von FVA-Arbeitskreis Werkstoffe

Nitrierte Innen-Außenverzahnung

FVA 482 IV, IGF-Nr. 17730 N

Nitrierten Zahnflanke mit Graufleckigkeit und REM-Aufnahme des graufleckigen Bereichs

Tribologische Tragfähigkeit nitrierter Innen- und Außenverzahnungen bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten

Durch ein Nitrieren kann die Tragfähigkeit von Zahnrädern gegenüber dem vergüteten Ausgangszustand maßgebend gesteigert werden. Aufbau und Eigenschaften der Verbindungsschicht bestimmen in entscheidender Weise die tribologische Tragfähigkeit der belasteten Oberfläche hinsichtlich Verschleiß und Graufleckigkeit. Die darunter liegende Diffusionsschicht dagegen führt bei ausreichender Nitrierhärtetiefe NHD in erster Linie zu einer Erhöhung der Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit. Durch zunehmende Leistungssteigerung, insbesondere im Bereich der Windkraftgetriebe, werden die Risiken von Flankenschäden infolge ungünstiger tribologischer Bedingungen (Verschleiß, Grauflecken) erhöht. Das Nitrieren zur Erhöhung der Verschleißtragfähigkeit gegenüber dem vergüteten Zustand gewinnt daher vor allem bei langsamlaufenden Zahnrädern, auch bei großer Baugröße, zunehmend an Bedeutung.

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wurden daher umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur tribologischen Tragfähigkeit von nitrierten Innen- und Außenverzahnungen durchgeführt und entsprechenden Grenzbelastbarkeiten ermittelt. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf dem Einfluss von Nitrierverfahren, Werkstoff bzw. Werkstoffpaarung, Nitrierhärtetiefe sowie Aufbau und Zusammensetzung der Verbindungsschicht auf die Schadensarten Graufleckigkeit und Verschleiß.

Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass nitrierte Verzahnungen in den Paarungen einsatzgehärtet/nitriert und nitriert/nitriert ein gegenüber einsatzgehärteten Verzahnungen deutlich günstigeres Verschleißverhalten aufweisen. Darüber hinaus kann ein Nitrieren auch das Graufleckenverhalten positiv beeinflussen. Das grundsätzliche Vorgehen bei der Berechnung der Grauflecken- und Verschleißtragfähigkeit konnte anhand der Ergebnisse ebenfalls bestätigt werden. Die Ergebnisse des Vorhabens wurden zusammengefasst und darauf basierend Empfehlungen für die praktische Anwendung abgeleitet.

Das IGF-Vorhaben 17730 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.