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Systematische Untersuchung verschiedener Einflussgrößen auf die Maß- und Formänderungen von einsatzgehärteten Stirnrädern

Teil 2: Verzahnungsverzug
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Veröffentlicht/Copyright: 2. Mai 2013
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HTM Journal of Heat Treatment and Materials
Aus der Zeitschrift HTM Journal of Heat Treatment and Materials Band 67 Heft 4

Abstract

Typically, highly stressed gears are heat treated to satisfy operational demands. Case hardening is a common heat treatment associated with power train components. In the heat treatment process complex distortion takes place, which has been studied in these examinations. Object of the actual investigations were spur wheels with small module. The case hardening was realized utilizing low pressure carburization with subsequent high pressure gas quenching in a heat treatment furnace of industrial proportion. The systematic analysis was guided using design of experiment methods. In strategic focus were the three contributing heat treatment steps heating, carburization and quenching. Heating related factors were the batch design and the preheating temperature. During carburization the temperature, carburization depth and surface carbon content were altered. Finally no quenching related variations were performed. The influences of the different parameters on the size and shape changes of the gear wheels were evaluated statistically. The identified main factors on size as well as on shape changes of the base body and the toothing will be presented and discussed.

Kurzfassung

Hoch belastete Zahnräder werden üblicherweise wärmebehandelt, um den betriebsbedingten Belastungen zu widerstehen. Im Zusammenhang mit Bauteilen des Antriebstrangs, insbesondere Zahnrädern, wird häufig das Verfahren des Einsatzhärtens eingesetzt. Dabei werden verschiedene Verzüge beobachtet, deren Untersuchung im Folgenden dargestellt wird. Als Probekörper dienten schrägverzahnte kleinmodulige Stirnräder. Die Einsatzhärtung wurde in einer Zwei-Kammer-Vakuumanalage vom Typ ‚IPSEN RVTC 224‘ mittels Niederdruckaufkohlen und Hochdruckgasabschreckung durchgeführt. Die Untersuchungen wurden durch die Anwendung von Design of Experiments (DoE)-Methoden unterstützend begleitet. Der Einfluss der drei aufeinanderfolgenden Wärmebehandlungsschritte Erwärmen, Aufkohlen und Abschrecken auf den Verzug der Zahnräder stand im Fokus der Untersuchungen. Bei dem Erwärmprozess wurden die Parameter Chargenaufbau sowie Temperatur der ersten Haltestufe für den Temperaturausgleich in der Charge variiert, bei der Aufkohlung waren es die Aufkohlungstiefe und der Randkohlenstoffgehalt sowie die Aufkohlungstemperatur. Das Abschrecken wurde nicht variiert. Die Änderung der Maß- und Formabweichungen durch die Wärmebehandlung wurde durch 3-D-Koordinatenmessung des Grundkörpers und der Verzahnung vor und nach der Wärmebehandlung ermittelt. Die Einflüsse der untersuchten Parameter auf die Maß- und Formänderungen der Zahnräder wurden durch eine Signifikanzanalyse der Versuchsergebnisse statistisch bewertet.

Schlüsselwörter: Einsatzhärten; Zahnrad; Erwärmen; Aufkohlen; Abschrecken; 20MnCr5; Maß- und Formänderung; Design of Experiment (DoE)
2 (Kontakt/Corresponding author)

Literatur

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Published Online: 2013-05-02
Published in Print: 2012-08-01

© 2012, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Veranstaltungen/Events
  2. Veranstaltungen in Zusammenarbeit mit der AWT
  3. HTM-Praxis
  4. Produkte, Dienstleistungen, Verfahren
  5. Kurzfassungen/Summaries
  6. Kurzfassungen
  7. Inhalt/Contents
  8. Inhalt
  9. Fachbeiträge/Technical Contributions
  10. Qualitätssicherung in der Wärmebehandlung∗
  11. Systematische Untersuchung verschiedener Einflussgrößen auf die Maß- und Formänderungen von einsatzgehärteten Stirnrädern
  12. Kostenoptimierung durch Änderung der Legierungszuschläge für wärmebehandelbare Baustähle
  13. Analyse der Grenzschicht zwischen Aluminium und Titan nach dem Verbundstrangpressen∗
  14. In-situ sampling method (HSSE-TDS-GC-MS) during MVOC (microbial volatile organic compounds) measurements of metalworking fluids (MWF)
https://doi.org/10.3139/105.110154

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