Einfluss von Kugelstrahlen und Polierschleifen auf die Tragfähigkeit von einsatzgehärteten Verzahnungen

Forschungsthema

Kurztitel Kugelstrahlen und Polierschleifen
Projektende 2023
Förderung FVA-Nr. 521/IV
Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., FVA
Kontakt Abteilung Tragfähigkeit Stirnräder

Projektbeschreibung

Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Wissensstand zur Zahnflanken- und Zahnfuß­tragfähigkeit von einsatzgehärteten Zahnrädern, welche nach der Wärmebehandlung intensiv festigkeitsgestrahlt und im Anschluss einem kombinierten Schrupp- und Polierschleifprozess unterzogen werden, zu erweitern. Diese neuartige Prozesskette erlaubt eine wirtschaftliche Zahnradfertigung hochtragfähiger Zahnräder. Spezielle Kugelstrahlprozesse, basierend auf den Erkenntnissen der Vorhabensreihe FVA 812, erlauben hierbei, ausgeprägte Druckeigen­spannungen in Tiefenbereiche einzubringen, welche höher als der Schleifabtrag sind. Da das Kugelstrahlen direkt nach der Wärmebehandlung erfolgt und der Schlichtprozess zur Erzeugung hochfeiner Oberflächen in Kombination mit dem Schruppschleifprozess durchgeführt wird, sind somit keine zusätzlichen Arbeitsschritte im Vergleich zu nach dem Stand der Technik konventionell geschliffenen Verzahnungen notwendig.

Im Vorgängerforschungsvorhaben FVA 521 III zeigte sich anhand von Stichversuchen für eine solch gefertigte Prüfverzahnung eine sehr hohe Grübchentragfähigkeit. Aufbauend auf dieser Versuchsbasis wurden im aktuellen Forschungsvorhaben weitere Laufversuche zur Grübchentragfähigkeit an einer kugelgestrahlten und im Anschluss schrupp- und poliergeschliffenen Variante durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass nach dem Schleifprozess ausgeprägte Druckeigenspannungen an der Zahnflanke verbleiben und die Prüfräder sehr feine Oberflächengüten aufweisen. Die Prüfräder zeigten eine äußerst hohe Grübchentragfähigkeit und ordnen sich in die bereits vorhandene Wissensbasis aus FVA 521 III ein. Zur gesamtheitlichen Bewertung der angewandten Fertigungskette wurden zudem Pulsatorversuche zur Ermittlung der Zahnfußtragfähigkeit durchgeführt.

Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Im Forschungsvorhaben konnte gezeigt werden, dass durch ein intensives Festigkeitsstrahlen mit anschließendem Schrupp- und Polierschleifen sehr hohe Grübchentragfähigkeiten erzielt werden können.

 

Literatur

[Wen16] Wendt, L.: Aktuelle Entwicklungen beim Verzahnungswälzschleifen. Schweizer Schleif-Symposium, Zürich (2016).