Wärmebehandlung Sinterzahnrad

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Ali Rajaei

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Motivation

Die pulvermetallurgische Prozesskette zur Herstellung von Zahnrädern erlaubt es, den Energie-, Ressourcen- und Kostenaufwand Nachhaltig zu reduzieren. Untersuchungen zeigen, dass die Tragfähigkeit der gepressten und gesinterten Zahnräder durch eine anschließende lokale Nachverdichtung der Funktionsflächen deutlich erhöht werden kann. Doch die Potenziale der pulvermetallurgischen Produktion sind noch nicht ausgeschöpft. In der Zukunft sollen vergleichbare Zahnräder zur konventionellen Methode hergestellt werden, denn die bisher produzierten Sinterverzahnungen weisen kürzere Lebensdauer. Es ist eine offene Fragestellung, wie das Dichteprofil der Randschicht den Härteprozess und damit die Tragfähigkeit der Verzahnung beeinflusst. Die hinsichtlich der Tragfähigkeit der Verzahnung optimale Kombination aus Dichte- und Härteprofil ist bisher nicht bekannt. Das Entdecken des Leistungsmaximums durch pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile wird also zur Motivation dieses Projektes.

Es entstand in Zusammenarbeit Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) und dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen.

Zielstellung

  • Experimentelle Untersuchungen und die nummerische Simulation als ein Werkzeug zu nutzen, um die Optimierung des Prozesses zu unterstützen

  • Empfehlungsrichtlinien für die Wärmebehandlung/Einsatzhärtens der PM Zahnräder anzubieten

  • Durch Vergleich unterschiedlich hergestellter PM Zahnräder eine optimale Prozessführung zu erörtern

Projektinhalte

  • Modellierung der Kohlenstoffdiffusion während der „Aufkohlung“ in Abhängigkeit von der Porosität

  • Modellierung der Phasenumwandlungen beim Abschrecken

  • Untersuchung des Umwandlungsverhalten in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt

  • Vorhersage der Eigenspannungen nach der Wärmebehandlung

  • Durch Simulation des Einsatzhärtens und Vorhersage der Gefügeumwandlung und Eigenspannungen, Parameter der Prozessführung zu optimieren

Projektlaufzeit

01.02.2017 bis 31.01.2020

Projektfinanzierung

AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen)