Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Steigerung der Getriebeleistungsdichte durch hochtemperaturbeanspruchbare Werkstoffsysteme für Zahnräder und Wälzlager

Eine technische Grenze bei der Gewichts- und Baugrößenreduktion von Getrieben – insbesondere in Hochdrehzahlanwendungen – stellt häufig die Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung dar. Steigende Drehzahlen verursachen eine Erhöhung der infolge Reibleistung erzeugten lokalen Wärmeenergie im Wälzkontakt, welche durch die verringerte Bauteil- und Gehäusegröße sowie die schlechte Zugänglichkeit von Schmierstoff zum Zahnrad und Lager nicht ausreichend abgeführt werden kann. Somit kommt es zu einer Erhöhung der Betriebstemperatur. Infolge dauerhafter Temperaturbelastung im Bereich der Anlasstemperatur werden das Gefüge und die Härte der Randzone von Zahnrädern und Wälzlagern beeinflusst, sodass eine ausreichende Tragfähigkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Daher sind heutige Anwendungen in den zulässigen Temperaturprofilen limitiert. Die Ziele des Forschungsvorhabens sind geeignete Prozessketten zur kombinierten Werkstoffherstellung und Wärmebehandlung integrierter Zahnrad/Lager-Systemlösungen für die Anwendung im Hochleistungs- und Hochtemperaturbereich sowie die qualifizierte Zahnrad-Tragfähigkeitsuntersuchung in Getriebeprüfständen bei hohen Betriebstemperaturen. Die Teilziele beinhalten das zur Verfügung stellen von Richtlinien und Konstruktionshinweisen zur Durchführung standardisierter Zahnradtragfähigkeitsuntersuchungen im Hochtemperaturbereich, optimierte Wärmebehandlungsprozesse für den Einsatz von Einsatzstählen im Hochleistungs-, und Hochtemperaturbereich sowie in den Stand der Technik eingeordnete Festigkeitskennwerte zur Quantifizierung der Tragfähigkeit von Zahnrad und Wälzlager. Die angestrebten Forschungsergebnisse ermöglichen die Auslegung und Fertigung temperaturbeständiger Getriebe, sowie die qualifizierte Prüfung von Zahnrädern im Hochtemperaturbereich, was insbesondere KMU in den Bereichen Sondergetriebebau, Lohnhärterei und der Auftragsprüfung einen Wettbewerbsvorteil verschafft.