antriebstechnik Marktübersicht 2021

DIENSTLEISTUNGEN
03 Vergleich der Zahnfußdauerfestigkeit σ Flim
niederdruckaufgekohlter
bzw. konventionell gasaufgekohlter Zahnräder
vorteil der Gasabschreckung liegt allerdings in der Möglichkeit, Maßund
Formänderungen im Vergleich zur Ölabschreckung deutlich zu
reduzieren. Dies liegt daran, dass Gase während des Abschreckvorgangs
keine Phasenumwandlung zeigen und damit im gesamten
Verlauf des Abschreckvorgangs ein konstanter Wärmeübergang
gewährleistet ist. Die Abschreckwirkung lässt sich durch einfache
Regelung des Gasdrucks und der Gasgeschwindigkeit so einstellen,
dass einerseits die erforderliche Kernfestigkeit erreicht wird und sich
andererseits die Maß- und Formänderung minimieren lassen. Bei
besonders verzugskritischen Bauteilen besteht die Möglichkeit, einen
dynamischen Abschreckvorgang zu realisieren, d. h. die Abschreckparameter
während des Abschreckvorgangs so anzupassen,
dass die thermischen Spannungen im Bauteil gering bleiben.
ANLAGENTECHNIK
Für das Niederdruckaufkohlen mit nachfolgendem Hochdruck-
Gasabschrecken stehen unterschiedliche Anlagensysteme zur
Verfügung, die sich im Produktionsbetrieb bewährt haben. Sie
sind mittlerweile vollständig in die Prozesskette der modernen
Getriebefertigung integriert. Die Anlagen sind flexibel an wechselnde
Produktions- und Prozessszenarien anpassbar von der
Stand-alone-Anlage für flexible Kleinserienfertigung bis hin zur
integrierten und vollautomatisierten Mehrkammerlinie für große
Produktionsvolumina.
VERZUG LÄSST SICH MINIMIEREN
Verzüge nach der Wärmebehandlung sind in vielen Fällen nicht
vermeidbar, sie lassen sich aber durch den Einsatz der Hochdruck-
Gasabschreckung und einer geeigneten Prozessführung signifikant
reduzieren. Das gilt sowohl für die absolute Höhe der Verzugswerte,
als auch für deren Streuung. Können geometrische Kennwerte in
der Weichbearbeitung vorgehalten werden, wie z. B. der Durchmesser
von Bohrungen oder die Flankenlinienwinkelabweichung, so hat
die Reduzierung der Streuung der Verzüge Vorrang vor der Reduzierung
der Absolutwerte. Für Kennwerte, die nicht vorgehalten
werden können, wie z. B. die Rundheit, ist die Minimierung der
Absolutwerte entscheidend. Messungen zeigen, dass im Vakuum
wärmebehandelte Getriebewellen deutlich bessere Rundheitswerte
aufweisen als konventionell behandelte, dies gilt auch für die Streuung
der Rundheit. Als Konsequenz daraus resultiert ein deutlich
niedrigerer Wellenrichtaufwand nach dem Härten und damit einhergehend
ein niedrigeres Risiko für das Auftreten von Richtrissen.
Durch Einsatz der Vakuumtechnologie kann in vielen Fällen der
Richtausschuss signifikant reduziert werden.
Ein weiteres Beispiel einer gelungenen Verzugsminimierung geben
Hohlräder. Es wurden verzugsempfindliche Hohlräder niederdruckaufgekohlt
und im Gas abgeschreckt. Dabei wurden die Teile in
mehrlagigen Großchargen (3D-Chargen) in einer ModulTherm-
Anlage behandelt sowie im Vergleich dazu einlagig (2D-Charge) in
einer SyncroTherm-Anlage. Ermittelt wurde die Änderung der
Rundheit infolge der Wärmebehandlung. Dabei wurde festgestellt,
dass sich bei der Wärmebehandlung mit 2D-Chargen sowohl der
Absolutwert, als auch die Streuung des Verzugs deutlich reduzieren
lassen und dies obwohl die Bauteile bei höherer Aufkohlungstemperatur
und damit in verkürzter Prozesszeit behandelt wurden.
Die dynamische Entwicklung in Richtung elektrifizierter Antriebe
sorgt dafür, dass die Anforderungen an verzahnte Bauteile in der
Antriebstechnik auch zukünftig steigen werden. Die Vakuumwärmebehandlung
stellt sich dieser Herausforderung und bietet darüber
hinaus noch ein gehöriges Optimierungspotential, das längst noch
nicht ausgeschöpft ist.
Bilder: ALD Vacuum Technologies GmbH
www.ald-vt.de
DIE IDEE
„Konstrukteure von Getrieben und
Antriebssträngen designen ihre
Bauteile heute schon so, dass sie im
Anschluss an unseren Vakuum-
Wärmebehandlungsprozess einbaufertig
sind, das heißt, so geringe
Verzüge aufweisen, dass sie nicht
mehr nachbearbeitet werden
müssen. “
Kelly Peters, Vice President of
Operations ALD Thermal Treatment
Inc., USA
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