Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Konditionierung von hoch restaustenithaltigen Zuständen durch Verfahren der Kaltverfestigung zur Erzeugung maximaler Zahnradtragfähigkeit

Festigkeitskennwerte hoch belasteter Zahnräder werden üblicherweise durch ein Einsatzhärten eingestellt. In den letzten Jahren hat sich zur Erzeugung höchster Randschichtfestigkeiten einsatzgehärteter Zahnräder das Carbonitrieren als sehr effektives Verfahren herauskristallisiert. Durch die gleichzeitige Modifikation der Randschicht mit Kohlenstoff und Stickstoff kommt es nach dem Härten zur Ausbildung eines signifikant höheren Restaustenitgehalts. Die Metastabilität des Restaustenits kann unter schwingender Last durch seine Umwandlung zu Mikrorissen und in der Folge zu einem Versagen des Bauteils unter Last führen.

Im beantragten Forschungsvorhaben soll die Lösung des Stabilitätsproblems von Restaustenit unter schwingender Belastung auf Basis experimenteller Ergebnisse erforscht werden. Dazu sollen die metastabilen Zustände genutzt werden, um gezielt die Verfestigung vorweg zu nehmen, sodass eine Steigerung der Reproduzierbarkeit und Optimierung der Festigkeit erzielt werden. Durch ein gezieltes Strahlen und/oder Festwalzen im Vorfeld soll die Restaustenitumwandlung angeregt werden und hierdurch erzeugte schädliche Mikroeigenspannungen durch ein Entspannen bei niedrigen Temperaturen reduziert werden. Die Zahnfuß- und -flankentragfähigkeit soll durch den konditionierten Restaustenitgehalt gesteigert werden.

Die Ergebnisse des beantragten Forschungsvorhabens ermöglichen den kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) im Bereich der Getriebeherstellung, Wärmebehandlung und Oberflächenbearbeitung, ein erweitertes Spektrum an Bauteilen herzustellen und dabei höhere Beanspruchbarkeiten der Bauteile sowie eine größere Prozesssicherheit zu realisieren. Somit können KMU einen Vorteil für sich sowie die gesamte deutsche Industrie erarbeiten. Darüber hinaus lässt sich das erarbeitete Wissen bezüglich des Zusammenhangs von Wärmebehandlungsparametern, Restaustenitgehalt und Tragfähigkeitsverhalten voraussichtlich auf zusätzliche Beanspruchungsarten und Einsatzbereiche erweitern.