Schleifbarkeit tragfähigkeitsoptimierter Randschichtgefüge – HiRa Grind II
FVA 758 II | IGF-Nr. 20066 N
HiRa Grind II - Schleifbarkeit tragfähigkeitsoptimierter Randschichtgefüge
Die meist hohen Leistungsanforderungen an Zahnräder werden durch ein Einsatzhärten realisiert, das in klassischer Vorgehensweise ein Aufkohlen und Abschrecken mit anschließendem Anlassen vorsieht. Nach dem Stand der Technik wird ein Randschichtgefüge, bestehend aus Martensit und Restaustenit (< 25 %), angestrebt. In Vorhaben AVIF A235 konnte aufgezeigt werden, dass Randschichtzustände mit erhöhtem Restaustenitgehalt potentielle Kandidaten hinsichtlich einer Steigerung der Zahnradtragfähigkeit darstellen. Weitere Hinweise auf ein erhöhtes Potenzial zur Steigerung der Zahnflankentragfähigkeit ergaben sich auch für bainitische Gefüge (IGF 17903 N).
In IGF 18784 N/1 „Schleifbarkeit hoch restaustenithaltiger carbonitrierter Zahnräder“ konnte ein deutlicher Einfluss des Gefüges auf die resultierende (Profil-) Schleifbarkeit aufgezeigt werden. Die Klassifizierung in eine Schleifbarkeitsmatrix wurde in diesem Forschungsprojekt um die Ergebnisse der bainitischen Zustände ergänzt.
Zudem wurde der Einfluss unterschiedlicher Legierungskonzepte auf die (Profil-) Schleifbarkeit untersucht. Hier zeigte sich für die betrachteten carbonitrierten Randschichten eine auf-steigende Schleifbarkeit in der Reihenfolge 18CrNiMo7-6, 20MnCr5 und 15NiCr13. Dieses Ergebnis kann mit Hilfe der Abbildung nachvollzogen werden, in welcher eine Korrelation zwischen den gemessenen Spindelleistungsanstiegen und den resultierenden, schleifbrandfrei zerspanten Volumina V’Wt für alle untersuchten Werkstoffzustände dargestellt ist. Die relevanten Mechanismen konnten in diesem Zusammenhang allerdings noch nicht identifiziert werden.
Auch wurden systematische experimentelle Untersuchungen zum kontinuierlichen Wälzschleifen durchgeführt, mit Hilfe derer sowohl grundlegende Aussagen zur (Wälz-) Schleifbarkeit der neuartigen Randschichtzustände als auch ein Produktivitätsvergleich in Abhängigkeit von Gefüge und gewähltem Shiftvorschub dargestellt werden konnten.
Anhand der umfassenden Analyse der Randzonenbeeinflussung durch den Schleifprozess durch metallographische und röntgenografische Methoden wurde aufgezeigt, dass insbesondere für neuartige Randschichtzusammensetzungen es weiterhin zwingend erforderlich ist, mehrere Verfahren zur Bestimmung eventueller Randschichtschädigungen aufgrund des Schleifens heranzuziehen, um eine fehlerhafte Bewertung der verschiedenen Zustände zu vermeiden.
Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20066 -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.
