Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung der Tragfähigkeit von Kegelrad- und Hypoidverzahnungen mit einem erhöhten Bainitgehalt

Aufgrund ständig steigender Leistungsdichte im Antriebsstrang sind Kegel- und Hypoidzahnräder unterschiedlichsten, meist hohen Beanspruchungen ausgesetzt. In den meisten Anwendungsfällen werden hochbelastete Getriebebauteile einsatzgehärtet, um eine der Belastung angepasste Festigkeit einzustellen. Eine Alternative für Zahnräder zum praxisüblichen Ein-satzhärten stellt das Einsatzbainitisieren dar. Bereits im IGF-Vorhaben Nr. 17903 N/2 „Randschichtgefüge“ wurde anhand bainitisierter Stirnradverzahnungen Potential zur Steigerung der Grübchen - bei gleichbleibender Zahnfußtragfähigkeit im Dauerfestigkeitsbereich und erhöhter Tragfähigkeit im Zeitfestigkeitsbereich im Vergleich zu einsatzgehärteten Stirnräder ermittelt. Im Rahmen des beantragten Vorhabens sollen diese Vorteile auf bainitisierte Kegelrad- und Hypoidverzahnungen übertragen und deren Tragfähigkeitsverhalten untersucht werden. Hierbei sollen Prozessgrenzen des Einsatzbainitisierens hinsichtlich Bauform, Abmessungen und Legierung identifiziert sowie Maß- und Formänderungsverhalten der wärmebehandelten Bauteile analysiert werden. Unter Verwendung des FZG-Hypoidverspannungsprüfstands sollen bezüglich der Tragfähigkeit normfähige Festigkeitskennwerte ermittelt werden. Zusätzlich bilden diese die Basis zur Überprüfung und gegebenenfalls zur Anpassung bestehender Berechnungsverfahren und zur Einordnung in den Stand der Technik.Die angestrebten Ergebnisse lassen eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Kegel- und Hypoidzahnräder erwarten. Die ermittelten Festigkeitseigenschaften und deren Einordnung in bestehende Berechnungsverfahren zur Zahnraddimensionierung sowie die Erkenntnisse zum Einfluss einzelner Werkstoff- und Wärmebehandlungsparameter auf maßgebende Zahnradschäden können direkt von Zahnradherstellern bzw. Wärmebehandlern (v. a. KMUs und Automobilindustrie) genutzt und in die industrielle Praxis umgesetzt werden. Hierdurch wird ein Mittel zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit zur Verfügung.