Optimierung der Wärmebehandlung von hochfesten, gesinterten Zahnrädern

 

Ausgangssituation

Die Durchführung der Wärmebehandlung von porösen Werkstoffen gestaltet sich aktuell als herausfordernd und ist mit erhöhtem Aufwand bei der Prozesseinstellung verbunden. Die Porosität der Zahnräder führt zu einer beschleunigten Kohlenstoffdiffusion, weshalb eine Aufkohlung unter Vorgabe konventioneller Wärmebehandlungsparameter auch tiefere Werkstoffbereiche erreichen kann und ein unerwünschtes Härtetiefenprofil bewirkt. Erschwert wird die Vorgabe der Wärmebehandlungsparameter durch die Verdichtung des Materials in der Randzone, da ein Gradient in der Porosität über der Werkstofftiefe vorliegt.

Forschungsziel

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Aufstellung praxisorientierter Richtlinien für die Anwendung der Einsatzhärtung von Bauteilen aus Sinterstahl mit Dichteprofil. Dazu werden FE Modelle entwickelt, die die Wärmebehandlung eines Werkstoffs mit variabler Dichte abbilden können und damit einer gezielten Analyse zugänglich machen. Anhand dieser Modelle wird die Einsatzhärtung durch Variation der Prozessparameter optimiert. Die Ergebnisse werden verifiziert, indem eine Versuchsreihe von dichtgewalzten Zahnrädern mit optimierten Prozessparametern wärmebehandelt, geprüft und anschließend mit einer Versuchsreihe von Referenzrädern verglichen wird. Die Verzahnungen werden auf einem Laufprüfstand und einem Pulsatorprüfstand hinsichtlich der Tragfähigkeit untersucht.