| Große, ringförmige
Bauteile wie z.B. Zahnräder und Wälzlagerringe werden
häufig einsatzgehärtet. Um die unvermeidlichen
Maßänderungen dieses kombinierten Verfahrens im voraus
berücksichtigen zu können und die
Nachbearbeitungskosten gering zu halten, haben die
Härtereien Reese umfangreiche Untersuchungen über Maßänderungen und Härtbarkeit beim Einsatzhärten
durchgeführt. Die beim Härten auftretenden Maßänderungen sind werkstoff-, prozeß- und bauteilbedingt. Die Bandbreite der Streuung im Härteverzug läßt sich den Untersuchungen zufolge wesentlich reduzieren, wenn Stähle mit begrenzter Härtbarkeitsstreuung verwendet werden. Die Ergebnisse beziehen sich auf die Gasaufkohlung mit gesteuertem Kohlenstoffpegel und optimierter Randhärtung. Die Einsatzhärtetiefen lagen zwischen 1,0 und 1,5 mm; die Oberflächenhärten betrugen 56 bis 63 HRC. Besonders große Maßänderungen wurden für legierte Einsatzstähle ermittelt - ein Material, das häufig bei großen Getriebeteilen verwendet wird, um eine genügende Einhärtung zu erreichen. Im Sinne einer kostenoptimierten Fertigung wird jedoch gerade bei diesen Bauteilen eine möglichst geringe Schleifzugabe gefordert. Um dieses Problem zu lösen, schlagen die Reese-Ingenieure für diese Anwendungsfälle Einsatzstähle mit niedrigen C-Gehalten, aber im übrigen normalen Legierungsgehalten vor, etwa die MAAG-Stähle 10NiCrMo7 für kleinere und 12NiCrMo7 für große bzw. schwere Teile. |
Als Alternative bieten sich
auch gängige Einsatzstähle mit niedrigem C-Gehalt an, die noch innerhalb der DIN 17210 liegen, z.B. 17CrNiMo6
oder 16MnCr5 mit C-Gehalten von 0,15 bzw. 0,14 %. Bei
Großgetriebeteilen muß auch das querschnittsbedingte Umwandlungsverhalten in
der Randschicht beachtet
werden. Die Zähne kühlen beim Abschrecken am Zahnkopf und an den Flanken schneller ab als im Zahngrund, so daß dort in der Regel eine geringere Randhärte und damit auch geringere Einsatzhärtetiefe erreicht wird. In jüngster Zeit ist auch ein besonderes Schadenphänomen aufgetreten. Dabei kam es zu einer Längsaufspaltung großdimensionierter massiver Bauteile. Als Ursache werden Materialfehler in Verbindung mit hohen Zugeigenspannungen im Kern massiver Bauteile angenommen. Zur Vermeidung kommen Kernbohrungen in Längsachse in Frage. Eine sorgfältige Materialauswahl und Verarbeitung ist unbedingt sicherzustellen. Auch eine Vorvergütung ist geeignet, die Zähigkeit im Kern zu erhöhen. Besonders hier gilt der allgemeine Grundsatz: Frühzeitige Abstimmung zwischen Konstrukteuren und Härtetechnikern hilft, Kosten zu optimieren und Fehleinschätzungen zu vermeiden. |
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Maßänderungen ringförmiger Körper (große Zahnräder, Ringe, Wälzlagerringe) beim Einsatzhärten (Alle Angaben in Prozent. Von links nach rechts: Außendurchmesser, Innendurchmesser, Breite/Dicke) |
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