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antriebstechnik 6/2017

antriebstechnik 6/2017

FVA AKTUELL

FVA AKTUELL Wasserstoffaufnahme beim Einsatzhärten In diesem Projekt wurde nachgewiesen, dass der Gesamtwasserstoffgehalt beim Gasaufkohlen in einer kohlenwasserstoffhaltigen Atmosphäre bis zu einem Wert von 4,0 ppm ansteigt. Nach dem Abschrecken kann der diffusible Wasserstoff selbst bei Raumtemperatur wieder aus dem Werkstoff effundieren, wobei eine Anlassbehandlung diesen Prozess beschleunigt. Aus den Ergebnissen zur Untersuchung des Werkstoffeinflusses lässt sich ableiten, dass die sulfidischen und oxidischen Einschlüsse keinen signifikanten Effekt auf den Wasserstoffgehalt ausüben. Bei der Untersuchung Forschungsvorhaben des Einsatzhärteprozesses wurde festgestellt, dass die Anteile an diffusiblem FVA 712 IGF-Nr. 17984 N und residualem Wasserstoff, sowie das Gefüge, insbesondere der Restaustenit, von den Prozessschritten beeinflusst werden. So reduziert z. B. eine Tiefkühlbehandlung den nach einem Abschrecken resultierenden Austenitgehalt, erhöht den Anteil an residualem Wasserstoff und behindert die Effusion des diffusiblen Wasserstoffs. Bei der Überprüfung der mechanischen Eigenschaften konnte im Laststeigerungsversuch gezeigt werden, dass ein einsatzgehärteter Zustand nur geringfügig zur Wasserstoffversprödung neigt. Wird der Werkstoff jedoch zusätzlich mit diffusiblem Wasserstoff beladen, versagt der Werkstoff im Laststeigerungsversuch deutlich unterhalb der maximal zu ertragenden Last, was als klarer Hinweis für ein Versagen aufgrund einer Wasserstoffversprödung zu werten ist. Jedoch lassen sich anhand der Bruchbilder dieser beiden Zustände keine Unterschiede festmachen. Deshalb erscheint es nicht möglich, einen Schaden an einem einsatzgehärtetem Bauteil alleine aufgrund des Bruchbildes einer Wasserstoffversprödung zu zuordnen. Das IGF-Vorhaben 17984 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Matthias Castens, Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT Fachbereich Werkstofftechnik, Bremen Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Eva Robens, Tel.: 069/6603-1562 Tribologische Tragfähigkeit nitrierter Innen- und Außenverzahnungen bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten Forschungsvorhaben FVA 482 IV IGF-Nr. 17730 N Durch ein Nitrieren kann die Tragfähigkeit von Zahnrädern gegenüber dem vergüteten Ausgangszustand maßgebend gesteigert werden. Aufbau und Eigenschaften der Verbindungsschicht bestimmen in entscheidender Weise die tribologische Tragfähigkeit der belasteten Oberfläche hinsichtlich Verschleiß und Graufleckigkeit. Die darunter liegende Diffusionsschicht dagegen führt bei ausreichender Nitrierhärtetiefe NHD in erster Linie zu einer Erhöhung der Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit. Durch zunehmende Leistungssteigerung, insbesondere im Bereich der Windkraftgetriebe, werden die Risiken von Flankenschäden infolge ungünstiger tribologischer Bedingungen (Verschleiß, Grauflecken) erhöht. Das Nitrieren zur Erhöhung der Verschleißtragfähigkeit gegenüber dem vergüteten Zustand gewinnt daher vor allem bei langsamlaufenden Zahnrädern, auch bei großer Baugröße, zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wurden daher umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur tribologischen Tragfähigkeit von nitrierten Innen- und Außenverzahnungen durchgeführt und entsprechenden Grenzbelastbarkeiten ermittelt. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf dem Einfluss von Nitrierverfahren, Werkstoff bzw. Werkstoffpaarung, Nitrierhärtetiefe sowie Aufbau und Zusammensetzung der Verbindungsschicht auf die Schadensarten Graufleckigkeit und Verschleiß. Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass nitrierte Verzahnungen in den Paarungen einsatzgehärtet/nitriert und nitriert/ nitriert ein gegenüber einsatzgehärteten Verzahnungen deutlich günstigeres Verschleißverhalten aufweisen. Darüber hinaus kann ein Nitrieren auch das Graufleckenverhalten positiv beeinflussen. Das grundsätzliche Vorgehen bei der Berechnung der Grauflecken- und Verschleißtragfähigkeit konnte anhand der Ergebnisse ebenfalls bestätigt werden. Die Ergebnisse des Vorhabens wurden zusammengefasst und darauf basierend Empfehlungen für die praktische Anwendung abgeleitet. Das IGF-Vorhaben 17730 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Bernd Zornek, TU München Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau, FZG, Garching; Stefanie Hoja, Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT Fachbereich Werkstofftechnik, Bremen Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Eva Robens, Tel.: 069/6603-1562 Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 6/2017

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