Lars Wenwer

Lars Wenwer

Werner-Heisenberg-Gymnasium

 

Titel der Forschungsarbeit: Einfluss der Verbindungsschicht auf die Zahnfußtragfähigkeit tiefnitrierter Zahnräder

Fakultät: Fakultät für Maschinenwesen

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Maschinenelemente – Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau

Betreuung: André Sitzmann

Abstract der Forschungsarbeit

Die Lebensdauer von Antriebssystemen wird wesentlich durch die Tragfähigkeit der eingesetzten Zahnräder bestimmt, welche durch Tiefnitrieren maßgeblich erhöht werden kann. In früheren Untersuchungen hat der in der Luftfahrt eingesetzte Stahlwerkstoff 32CDV13 sehr hohe Tragfähigkeiten gezeigt. Da hierbei bisher nur Zahnräder mit Verbindungsschicht untersucht wurden, bleibt der Einfluss letzterer offen. Für die Arbeit wurden Zahnräder des Werkstoffs 32CDV13 mit einem zweistufigen Prozess tiefnitriert. Bei einem Teil der Prüfräder wurde die Verbindungsschicht anschließend durch Profilschleifen entfernt, wodurch ihr Einfluss untersucht werden kann. Die Zahnräder wurden bezüglich Oberflächenstruktur, Härte und Verbindungsschicht charakterisiert. Mit Pulsatorversuchen und Auswertung nach dem Treppenstufenverfahren wurden Tragfähigkeitswerte für den Zahnfuß ermittelt. Die Schliffbilder zeigen eine Verbindungsschicht mit hoher Rauigkeit und großem Anteil des Porensaums auf. Durch Entfernen der Verbindungsschicht erhalten die Zahnräder eine geringere Oberflächenhärte und Nitrierhärtetiefe aber eine erhöhte Zahnfußtragfähigkeit. Es ist festzustellen, dass die Zahnfußdauerfestigkeit der geprüften Zahnräder nach ISO 6336-5 für die Prüfvariante ohne VS weit oberhalb der Qualität ME liegen, die Prüfräder mit VS jedoch immer noch der gehobenen Qualität ME entsprechen. Die an – hinsichtlich Material und Wärmebehandlung – identischen Zahnrädern in früheren Untersuchungen ermittelten Werte für die Zahnfußtragfähigkeit sind ähnlich denen dieser Arbeit nach Abschleifen der Verbindungsschicht. Die hier ermittelte geringere Tragfähigkeit der Zahnräder mit Verbindungsschicht wird mit der ungünstigeren Ausprägung derselben in Verbindung gebracht.