Bislang werden im Automobilbau sämtliche Hypoidtellerräder mittels spanender Bearbeitung hergestellt. Hier steht insbesondere das Schmieden der Hypoidverzahnung, das so genannte Taumelschmieden oder Orbital Forging im Vordergrund. Aufgezeigt werden die Möglichkeiten dieser bereits für andere Getriebekomponenten genutzten Umformtechnologie für die Herstellung von Hypoidteilerrädern mit einer Mindestanforderung einer Verzahnungsqualität DIN 9. Um diese innovative Umformtechnologie für Hypoidtellerräder zur Serienreife zu führen und die Qualität und Festigkeitsanforderungen an das Bauteil zu sichern sind umfangreiche Material, Geometrie sowie Betriebsfestigkeitsanalysen notwendig. Dazu wurde ein gefrästes Hypoidtellerrad aus dem Material DIN 18CrNiMo7-6 mit dem geschmiedeten Hypoidtellerrad aus dem Material JIS SCM420H verglichen. Das geschmiedete Bauteil erreichte in Materialfestigkeit und Einsatzhärtung die Serienanforderungen. Die Verzahnungsgeometrie des geschmiedeten Bauteils entspricht aufgrund von Fehlern bei der Ausformung des Werkstücks jedoch noch nicht der geforderten Vorverzahnungsqualität. Der sich durch den Umformprozess ergebende kraftflussgerechte Faserverlauf ist der größte technologische Vorteil dieses Herstellungsverfahrens. Untersuchungen zur Zahnfußtragfähigkeit belegten die Eignung des verwendeten JIS SCM402H Materials. Verglichen mit dem Serienmaterial DIN 18CrNiMo7-6 konnte eine 3%ige Erhöhung der Zahnfußdauerfestigkeit erkannt werden. Unter Berücksichtigung der Streubereiche der beiden Wöhlerlinien ist diese Erhöhung zwar nicht signifikant, bedingt durch die Verwendung des niedriger legierten JIS SCM420H (~ DIN 20CrMo5) ist dennoch eine deutliche Steigerung der Dauerfestigkeit ersichtlich. Durch weitere Optimierungen der Zahnfußgeometrie bzw. des Taumelschmiedeprozesses kann die Tragfähigkeit des Hypoidtellerrades weiter gesteigert werden.
Potentiale und Umsetzung von Design und Prozessoptimierungen in der Serienfertigung am Beispiel Hypoidverzahnung. Innovative Fertigungstechnologien zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit
2009
13 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 8 Quellen
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