Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Bearbeitungskräfte beim Dichtwalzen pulver-metallurgischer Bauteile am Beispiel des Zahnrads

 

Ausgangssituation

Die mechanischen Eigenschaften pulvermetallurgischer (PM) Zahnräder werden maßgeblich durch die lokale Dichte des Materials bestimmt. Die Poren reduzieren einerseits den tragenden Querschnitt des Zahnrads. Andererseits stellt jede Pore einen potentiellen Rissansatzpunkt dar. Zur Steigerung der Tragfähigkeit werden pulvermetallurgische Zahnräder im Walzprozess nachverdichtet. Der Einfluss der Kontaktbedingungen auf die resultierenden Prozesskräfte ist unbekannt. Die Kenntnis der Prozesskräfte erlaubt die wissensbasierte Auslegung des Dichtwalzprozesses für pulvermetallurgische Zahnräder.

Forschungsziel

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Modellierung der Prozesskraft im Walzprozess beim Nachverdichten pulvermetallurgischer Zahnräder auf Basis einer Durchdringungsrechnung. Aufgrund der dichteabhängigen Materialeigenschaften poröser Werkstoffe kann die Walzkraft auf Basis bestehender Modelle nicht beschrieben werden.

Zur Modellierung der Walzkraft für das Nachverdichten von pulvermetallurgischen Zahnrädern zu ermöglichen, muss die Auswirkung der Prozesseingangsgrößen des Walzprozesses auf die Walzkraft und damit die lokale elastisch-plastische Verformung des Werkstücks besser verstanden werden. Dabei sind insbesondere die dichteabhängigen

Materialeigenschaften pulvermetallurgischer Stähle zu berücksichtigen. Erst die Kenntnis der lokalen Materialeigenschaften erlaubt die Bestimmung der im Walzprozess vorliegenden Prozesskräfte. Die Kenntnis der Walzkraft ermöglicht eine Abstimmung der Aufmaßverteilung des Werkstücks auf die Werkzeugkontur sowie die verwendete Zustellkurve und verbessert so die Verzahnungs- und Verdichtungsqualität.