Allgemeines Forschungsberichte

Vergleichbarkeit von Couponprobe und verzahntem Großgetriebebaute

FVA 501 III, IGF-Nr. 18011 N

Das Einsatzhärten von Großbauteilen wird heutzutage überwiegend durch Gasaufkohlen mit anschließender Fluidabschreckung realisiert. Die Behandlungsergebnisse, wie Kohlenstoff- und Härteprofil, sowie das Gefüge werden üblicherweise anhand von zylindrischen Chargenbegleitproben bestimmt, da die Dimensionen der verzahnten Bauteile von zum Teil weit über einem Meter und die oft geringen Stückzahlen eine Bauteilprüfung unmöglich bzw. unwirtschaftlich machen. Aus diesem Grund ist es insbesondere für kleine Unternehmen wichtig, eine hohe Bewertungssicherheit der Wärmebehandlung anhand von kostengünstigen Begleitproben zu erlangen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Ritzelwellen mit verschiedenen Moduln zusammen mit Begleitproben mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Ringversuch in drei Härtereien einsatzgehärtet. Das Wärmebehandlungsergebnis wurde mithilfe von metallografischen Schliffen an den Ritzelwellen und Begleitproben dokumentiert und in Korrelation gebracht. Zusätzlich wurde der Einsatzhärtungsprozess aller Bauteile des Ringversuchs in der Wärmebehandlungssimulation komplett abgebildet und das Ergebnis mit den experimentellen Daten verglichen.

Das Ziel einer allgemeingültigen Korrelation zwischen Zahnrädern und Chargenbegleitproben bezüglich der charakteristischen Größen des Einsatzhärteprozesses kann nur für die Randhärte hergeleitet werden. Die anderen Größen, wie CHD und Kernhärte, werden in vielfältiger Weise von der spezifischen Vorgehensweise in den einzelnen Härtereien bestimmt, so dass eine allgemeingültige Übertragung der Ergebnisse der Begleitproben auf die Ergebnisse der Zahnräder nicht mehr zielführend ist.

Die in diesem Forschungsvorhaben ermittelte große Anzahl an Ergebnissen stellt für die Unternehmen eine entsprechende verfahrens- und anlagentechnische Erfahrungen und Beschreibungen zur Verfügung, um eine zielgerichtet Vorgehensweise für die Qualitätssicherung und Prozessüberwachung des Einsatzhärtens von Bauteilen mit großen Abmessungen abzuleiten. Außerdem erlauben die Ergebnisse die erweiterte Diskussion der aktuellen Normen.                                                                                                                                                      

Das IGF-Vorhaben 18011 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.