FKM 2004
Heft Nummer 282
Vorhaben Nr. 242
Preis: Euro 140,00
Kurzfassung:
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die technische Nutzung der Schleifhärtetechnologie für die Innenrundbearbeitung zur martensitischen Randschichthärtung von Stählen zu untersuchen. Bei diesem neuen Verfahren wird die beim Schleifen generierte Wärme zur prozessintegrierten Randschichthärtung genutzt und erlaubt daher eine Integration der Wärmebehandlung in die Fertigungslinie. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurden die Einflussgrößen Werkzeugspezifikation, Kühlschmierstoffzufuhr, Schnittgeschwindigkeit, Zustellung, Einstechgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Abrichtbedingungen variiert und anhand der Schleifkräfte, des Werkzeugverschleißes und der Tiefe der Einhärtung ausgewertet. Dabei konnte in den Werkstücken eine gleichmäßige Tiefe der wärmebeeinflussten Zone von bis zu 1,7 mm bei gleichzeitig hohen Druckeigenspannungen in der gehärteten Randzone erzielt werden. Alle Werkstücke waren frei von Oberflächen defekten wie beispielsweise Risse. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wurde nach dem Schleifhärtevorgang ein Schlichtprozess mit derselben Schleifscheibe durchgeführt. So konnten die Rauheiten nach dem Schleifhärten von etwa Rz = 14 µm durch den Schlichtprozess auf Rz = 3,2 µm signifikant verbessert werden. Zusätzlich wurde zur Optimierung des übergangsbereiches eine Strategie mittels axialem Einstechen eingesetzt, die eine für den späteren Belastungsfall wesentlich verbesserte Gefügeausbildung innerhalb des übergangsbereiches zeigte. Insgesamt konnte ein stabiler und reproduzierbarer Prozess zum Innenrundschleifhärten mit kunstharzgebundenen Schleifscheiben entwickelt werden. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigte, dass das Schleifhärten eine wirtschaftliche (und umweltfreundlichere) Alternative zum Induktionshärten darstellt. Aufgrund der besseren Integrationsmöglichkeit des Schleifhärtens können stückzahlabhängig zwischen 16 und 57 % der Fertigungseinzelkosten bei einem deutlich geringeren Energieverbrauch eingespart werden. Für die industrielle Praxis wäre der Einsatz des Innenrundschleifhärtens für Bauteile mit verschleißbedingt erhöhten benötigten Festigkeitseigenschaften in der Randschicht bei hoher Losgröße geeignet. Dazu gehören beispielsweise Wälzlagerringe (vor allem bei Großlagern), Lagersitze von Getriebegehäusen oder Getriebekomponenten mit Innenlaufflächen für Wälzelemente, Zahnradbohrungen, Gleitlagerlaufflächen, Lagerzapfenaufnahmen sowie hochbeanspruchte Hydraulikkomponenten. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden.
Berichtsumfang:
114 S., 71 Abb., 12 Tab. und 43 Lit
Beginn der Arbeiten:
01.04.2000
Ende der Arbeiten:
31.12.2003
Zuschussgeber:
BMWi/AiF-Nr. 22 ZN
Forschungsstelle:
Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) Prof. Dr.-lng. habil. E. Brinksmeier
Projektleitung:
Dr.-lng. A. Waller
Bearbeiter und Verfasser:
Dipl.-lng. R. Stöhr
Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-lng. Klaiber
Vorsitzender des Beirates:
Dr.-lng. E.h. J. Rabe, Höchstadt
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