Einfluss von optimierten Tieftemperaturbehandlungen auf die Zahnradtragfähigkeit
Forschungsthema
| Kurztitel | Tiefe Temperaturen III |
| Projektbeginn | Q2/2022 |
| Förderung | FVA-Nr. 612/IV, IGF-Nr. 22373 N Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, BMWK |
| Projektpartner | Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien, IWT |
| Kontakt | Dr.-Ing. T. Tobie |
Projektbeschreibung
Bauteile, wie z. B. Zahnräder, können auf unterschiedliche Weise tiefen Temperaturen ausgesetzt sein. Die Auswirkungen von Tieftemperatureinflüssen wurden bereits in vorangegangenen Forschungsvorhaben untersucht (FVA 612 I [Dob14], FVA 612 II [Kra21]). Auf Grundlage dieser Untersuchungen können die Einflüsse tiefer Temperaturen auf die Zahnfuß- und Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zahnräder gut quantifiziert werden. Jedoch stehen derzeit keine ausreichenden Informationen zur Übertragbarkeit auf gemäßigtere Tieftemperaturbereiche, sowie auf größere Baugrößen zur Verfügung. Des Weiteren sind die Wirkzusammenhänge, welche abhängig vom Werkstoff zu veränderten Randzonen- und Geometrieeigenschaften und in der Folge zu Tragfähigkeitsveränderungen führen, nicht abschließend geklärt.
Durch gezielte Variation der Tieftemperaturbehandlungsparameter sollen die Umwandlungsvorgänge erforscht und Möglichkeiten zur Optimierung gewünschter Randzoneneigenschaften untersucht werden. Hierbei wird eine Werkstoffabhängigkeit der Effekte geprüft, um ggf. Werkstoffempfehlungen ableiten zu können. Die gezielte Kompensation der Mikrogeometrieänderungen ermöglicht Aussagen über den alleinigen Einfluss der veränderten Randzonen auf die Tragfähigkeit.
Die gesteigerte Bewertungssicherheit tiefertemperaturbedingter Tragfähigkeitseinflüsse und das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen führen unmittelbar zu einer Steigerung der Anwendungssicherheit von Getriebekomponenten. Das Potenzial für eine Steigerung der Festigkeitseigenschaften bzw. das Verhindern von festigkeitsmindernden Effekten durch tiefe Temperaturen ist hoch und ermöglicht voraussichtlich die Einführung neuer, gekoppelter Wärmebehandlungs- und Tieftemperaturbehandlungskonzepte.
Die einfache, prozesssichere Anwendung von tiefen Temperaturen bei geringen Investitionskosten kommt bei vielversprechenden Ergebnissen insbesondere den KMU zu Gute, da diese ohne größere Investitionen eine Adaption der Ergebnisse vornehmen können.
Literatur
[Dob14] Dobler, F.; Hoja, T.; Tobie, T.; Hoffmann, F.; Stahl, K.; Zoch, H.-W.: FVA-Nr. 612 I - Heft 1106 - Tiefe Temperaturen - Abschlussbericht - Einfluss von tiefen Temperaturen auf die Festigkeitseigenschaften einsatzgehärteter und verzahnter Bauteile, Frankfurt am Main (2014).
[Kra21] Kratzer, D.; Surm, H.; Tobie, T.; Steinbacher, M.; Stahl, K.; Fechte-Heinen, R.: FVA-Nr. 612 II - Heft 1440 - Tiefe Temperaturen II - Abschlussbericht - Einfluss von tiefen Temperaturen auf die Flankentragfähigkeit einsatzgehärteter Zahnräder, Frankfurt am Main (2021).