Einsatzverhalten von PM-Zahnrädern

 

Geldgeber: WZL-Getriebekreis

Ausgangssituation:

Die Serienfertigung von Zahnrädern hergestellt durch eine pulvermetallurgische Prozesskette mit Pressen und Sintern kann zu deutlichen Kosteneinsparungen führen. Zusätzlich bieten PM-Zahnräder aufgrund der dämpfenden Wirkung ihrer Porosität und Materialsteifigkeit ein hohes Potenzial für ein optimiertes NVH-Verhalten. Die geringere Dichte des Materials führt jedoch ebenso zu einer geringeren Tragfähigkeit des Werkstoffs. Daher werden PM-Zahnräder dichtgewalzt, um die Dichte in der hochbeanspruchten Randzone der Zahnräder zu erhöhen, wodurch ein dreidimensionales Verdichtungsprofil entsteht. Der flächendeckende Einsatz dieser Technologie wird allerdings durch mangelnde Auslegungsmethoden bezüglich des Einsatzverhaltens verhindert.

Forschungsziel:

Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung des Einsatzverhaltens von PM-Verzahnungen im Vergleich zu konventionell hergestellten Zahnrädern aus Einsatzstahl. Hierzu wird der Einfluss des Verdichtungsprofils auf Einsatzverhalten, insbesondere auf das Anregungsverhalten, analysiert und Auslegungsrichtlinien abgeleitet. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei das Steifigkeitsverhalten in Abhängigkeit der Porosität von PM-Zahnrädern. Zur Abbildung des Verdichtungsprofils in der Zahnkontaktanalyse wurde das Berechnungsprogramm Marda entwickelt, wodurch die Berechnung der Beanspruchung sowie des Anregungsverhaltens dichtgewalzter PM-Zahnrädern ermöglicht wird. Einen weiteren Forschungsschwerpunkt bildet die Untersuchung des Körperschalltransfers durch den Radkörper in Abhängigkeit dessen Geometrie und Dichte. Hierzu werden Werkstücke untersucht, die mit unterschiedlichen pulvermetallurgischen Prozessketten hergestellt wurden. Dazu gehören einerseits Pressen und Sintern mit oder ohne anschließenden Walzschritt sowie andererseits generativ gefertigte PM-Verzahnungen.




Ansprechpartner(in):
Philipp Scholzen, M.Sc.
 
Manfred-Weck-Haus 214
Tel.: +49 241 80-22176
Fax: +49 241 80-622176
Mail: P.Scholzen@wzl.rwth-aachen.de