Einfluss der Kontaktbedingungen des Walzprozesses auf den Dichtetiefenverlauf von PM Zahnrädern

Zusammenfassung

Pulvermetallurgische (PM) Zahnräder weisen durch die endkonturnahe Fertigung und die, im Vergleich zur konventionellen Fertigung, verkürzte Prozesskette, eine hohe Kosten- und Energieeffizienz in der Serienproduktion auf. Aufgrund der Porosität weisen PM Zahnräder eine geringere Festigkeit auf als vergleichbare Bauteile aus schmelzmetallurgischem Stahl. Zur Steigerung der Festigkeit werden PM Zahnräder in den belasteten Bereichen nachverdichtet, da die mechanischen Eigenschaften pulvermetallurgischer Zahnräder maßgeblich durch das lokale Dichteprofil bestimmt werden.

Dieser Bericht evaluiert den Einfluss der Prozessparameter des Dichtwalzprozesses auf das Dichteprofil und die mechanischen Eigenschaften pulvermetallurgischer Zahnräder. Der Einfluss der Prozessparameter Zustellung, Grunddichte und Ersatzkrümmungsradius auf das Dichteprofil wird in einem vom Zahnradwalzprozess abgeleiteten Analogieversuch bestimmt. Die Einflusshöhe wird statistisch bestimmt und ein Modell zur Bestimmung des Dichtetiefenverlaufs in Abhängigkeit der Prozessparameter des Walzprozesses abgeleitet.

Abstract

The powder metallurgical (PM) process chain allows a resource and energy efficient production of drive train components. After the sintering process, porosity remains in the component. Due to the porosity, the mechanical properties of sintered parts are inferior when compared to components of conventional steel. The inferior load-carrying capacity of sintered components can be improved by densifying the highly-loaded areas. PM gears are densified locally by cold rolling, since the highly-loaded area is only located at or directly beneath the flank surface.

Since the mechanical properties are mainly determined by the remaining porosity, the density profile of cold rolled PM gears is of great interest. This report evaluates the influence of the process parameters of the cold rolling process on the density profile and, therefore, the local mechanical properties of PM gears. Hence, the process parameters infeed and equivalent contact radius as well as the bulk density of the PM gears are investigated. An analogy trial is derived from the cold rolling process to investigate the influence of the different process parameters separately. Furthermore, the results of the analogy trials are analysed statistically to deviate a comprehensive model which allows the determination of the density profile depending on the process parameters of the cold rolling process.