Volume 68, Issue 3

Kurzfassung Um die geforderten Festigkeitseigenschaften von Getriebekomponenten sicherzustellen, müssen diese in vielen Fällen einsatzgehärtet werden. Dies wird traditionell in den Zentralhärtereien der Betriebe durchgeführt. Aus der räumlichen Trennung zwischen Fertigungslinie und Wärmebehandlung resultiert jedoch ein enormer logistischer Aufwand. Daher wird seit vielen Jahren nach Möglichkeiten gesucht, die Wärmebehandlung in die mechanische Fertigungslinie zu integrieren. Durch den Einsatz neuer Wärmebehandlungstechnologien, wie der Niederdruckaufkohlung mit Hochdruck-Gasabschreckung, ist es inzwischen möglich, die Wärmebehandlung zumindest in räumlicher Nähe der Fertigung durchzuführen. Um zukünftig die Wärmebehandlung direkt in den Fertigungsfluss zu integrieren und mit ihm zu synchronisieren, wurde ein neues Wärmebehandlungsmodul entwickelt. Gemäß der Fertigungsphilosophie “One Piece Flow” werden die Bauteile in diesem Wärmebehandlungsmodul einzeln von der Grünbearbeitung der Wärmebehandlung zugeführt, im Takt der Weichbearbeitung wärmebehandelt (synchrone Wärmebehandlung) und dann einzeln von der Wärmebehandlung an die Hartbearbeitung übergeben. Die für diese Technologie notwendigen werkstofftechnischen, prozesstechnischen und anlagentechnischen Innovationen werden vorgestellt. Zudem wird anhand von Beispielen gezeigt, welche Bauteilqualitäten mithilfe des neuen Wärmebehandlungsmoduls erzielt werden. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die erzielten Härteprofile, die Aufkohlungsgleichmäßigkeit sowie auf die Maß- und Formänderungen gelegt.

Kurzfassung Das Plasmanitrieren mit einem Aktivgitter ist ein innovatives Nitrierverfahren, das das konventionelle Plasmanitrieren sinnvoll ergänzt und in der Industrie im wachsenden Maße Anwendung findet. Eine Vielzahl frei wählbarer Verfahrensparameter ermöglicht es, den Aufbau nitrierter Randschichten in weiten Grenzen zu verändern und beanspruchungsspezifische Randschichten mit einem definierten Gefüge und definierten Eigenschaften zu erzeugen. Zu den relevanten Verfahrensparametern gehören besonders die Zusammensetzung des Prozessgases und die Steuerung des Flusses aktiver Species mithilfe eines Bias. Durch eine kontrollierte Plasmanitrierung/-nitrocarburierung mit dem Aktivgitter kann das gesamte Spektrum nitrierter Randschichten, beginnend von der Nitrierung ohne Verbindungsschicht über γ'- und ∊-Nitridschichten bis zu ∊-Carbonitridschichten, gezielt erzeugt werden. Auf die Wirkung kohlenstoffhaltiger Prozessgase wird besonders eingegangen. Eine Variation des (CO 2 : H 2 )-Verhältnisses im Prozessgas gestattet einen kontrollierten Übergang von einer Plasmanitrocarburierung zu einer Plasmaoxinitrierung. Untersuchungen zu den Mechanismen der Plasmanitrierung mit einem Aktivgitter ergaben, dass in industriellen Anlagen der Mechanismus “Abstäubung und Kondensation” für den Stickstofftransfer keine Rolle spielt. Dagegen ergaben sich Hinweise auf einen Einfluss der Chemisorption auf die Schichtbildung beim ASPN. Geringe Zusätze von Methan zum Prozessgas führen zu einer Aktivierung des Nitrierprozesses auch ohne Anwendung eines Bias.

In this investigation a DoE (Design of Experiments) analysis of distortion for a typical manufacturing process of pre-straightened, cold drawn and induction hardened AISI 1045 cylindrical steel bars was carried out. A careful characterization of the material, including residual stresses and geometrical changes was done for the different manufacturing steps. The variables included the drawing process itself with two different drawing angles, a stress relief treatment which was applied to one part of the samples and finally an induction heat treatment with two different case depths applied to identify effects and correlations on distortion. Simulation of the drawing process was also used as tool to clarify possibilities and limits of this kind of analysis, depending on the available input data. Different influences on the distortion of the induction hardened samples were found and discussed, as for example the marked dependence of the distortion on drawing angle.

Kurzfassung In Automobilgetrieben kommen heute zunehmend sintergehärtete PM-Präzisionsteile zum Einsatz. Um entsprechende Notlaufeigenschaften zu gewährleisten, muss auch ausreichende Verschleißbeständigkeit im Trockenlauf gegeben sein. In der vorliegenden Arbeit wurde das Verschleißverhalten von 4 unterschiedlich legierten Typen von sintergehärteten Stählen gegen Wälzlagerstahl 100Cr6 bei trockener Gleitbeanspruchung untersucht, wobei Gleitwege bis 200 km gefahren wurden. Es zeigte sich aus der Untersuchung des Abriebs, dass bei niedrigen bis mittleren Belastungen Tribooxidation als Mechanismus dominiert; die untersuchten Stähle unterscheiden sich hier nur geringfügig. Bei höheren Normalkräften tritt dagegen Delamination auf und etwas adhäsiver Verschleiß; hier erwiesen sich Cr-Mo-legierte Sinterstähle als deutlich besser als die in der Pulvermetallurgie bisher gängigen Ni-Cu-Mo-legierten Varianten.

Kurzfassung Im Druckgießprozess wirken gleichzeitig unterschiedliche Verschleißmechanismen. Da die Oberläche direkt den Beanspruchungen im Produktionsprozess ausgesetzt ist, nimmt sie einen entscheidenden Einluss auf die Werkzeugstandzeit. Wesentlich für die Qualität von Druckgussteilen sind Schmelzeanhatungen an dem Werkzeug sowie Verschleißerscheinungen, die Ausgangspunkte für Risse darstellen können. Der Schädigungsverlauf von Druckgießwerkzeugen aus dem Warmarbeitsstahl X37CrMoV5-1 (Werkstofnummer 1.2343) wurde an zwei baugleichen Werkzeugen in Abhängigkeit des Oberlächenzustands (geschlifen, poliert) in der betrieblichen Praxis untersucht. In Abhängigkeit der Anzahl der Gießzyklen wurde die Werkzeugoberläche an besonders stark beanspruchten Bereichen durch Makroaufnahmen sowie durch hochaulösende Silikonabrücke dokumentiert. Dadurch konnte die Schädigungsentwicklung kontinuierlich analysiert und durch die Entwicklung der Rauheit charakterisiert werden.