Zahnflankentragfähigkeit verbundgeschmiedeter Zahnräder

Die Preissteigerung relevanter Ressourcen erfordert in der Produktionstechnik ein Hinterfragen aktueller Fertigungsprozesse. Seitens des Rohstoffverbrauchs für die Konstruktionswerkstoffe ist der Einsatz von Verbundwerkstoffen ein möglicher Ansatz, die Kostensteigerung zu dämpfen. Die derzeit für das Präzisionsschmieden eingesetzten Vergütungsstähle haben einen hohen Anteil von kostenintensiven Legierungselementen, so dass Potential zur Kostensenkung durch alternative Prozessrouten besteht. In dieser Arbeit wird am Beispiel von Zahnrädern mit inhomogenen Anforderungen an das Material eine alternative Fertigungskette technologisch und wirtschaftlich untersucht. Für die Werkstoffe S355JR, 16MnCr5, 42CrMo4 und 100Cr6 erfolgt eine grundlegende Bewertung der Verschweißbarkeit, des Verbundschmiedens sowie der Zahnflanken-tragfähigkeit dieser Zahnräder anhand ausgewählter Werkstoffkombinationen. Zu Vergleichszwecken werden präzisionsgeschmiedete Referenzräder aus 16MnCr5 gefertigt. Für die größte eingesetzte Ausgangsrandschichtdicke von sR = 2,0 mm und die Materialkombination 16MnCr5 – 100Cr6 werden im Vergleich die höchsten Last-spielzahlen gemessen. Sie sind im Rahmen dieser Untersuchungen signifikant besser als die Referenz- und Literaturdaten. Unter der Annahme weiter steigender Preise, insbesondere für die Legierungszuschläge, wird das Verbundschmieden auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein.