Entwicklung von Prozessen zum Tiefnitrieren von Zahnrädern*

Abstract

Kurzfassung Durch Nitrieren kann die Beanspruchbarkeit von Zahnrädern, insbesondere die Flanken- und Zahnfußtragfähigkeit, signifikant gesteigert werden. Die Dauerfestigkeit und damit die Lebensdauer nitrierter Bauteile steigen mit zunehmender Nitriertiefe, wobei die benötigte Nitriertiefe abhängig von der Größe der Verzahnung ist. In der Praxis wird eine Nitrierhärtetiefe (NHD bzw. Nht) von etwa 0,6 mm als Grenzwert angesehen, sodass mit zunehmender Größe der Verzahnung überwiegend das Einsatzhärten Anwendung findet. Beim Tiefnitrieren werden Nitrierhärtetiefen von etwa 0,8-1,0 mm angestrebt, daher ist durch diese Behandlung eine deutliche Steigerung der Belastbarkeit der nitrierten Zahnräder bei mittlerer und größerer Verzahnung zu erwarten. Tiefnitrierte Zahnräder bieten aufgrund der höheren Nitrierhärtetiefe im Vergleich zu konventionell nitrierten Zahnrädern ein besseres Tragfähigkeitsverhalten und sind auch für den Einsatz im Trockenlauf und bei Mangelschmierung sowie bei Einsatztemperaturen oberhalb der Anlasstemperatur des Einsatzhärtens geeignet. Wegen der im Vergleich zum Einsatzhärten geringeren Behandlungstemperaturen zum Erreichen vergleichbarer Härtetiefen müssen beim Tiefnitrieren lange Behandlungsdauern in Kauf genommen werden. Mithilfe von Kurzversuchen zum Anlass- und Nitrierverhalten verschiedener Stähle wurden werkstoffabhängig Prozesse zur Erzeugung hoher Nitrierhärtetiefen entwickelt. Dabei wurde auf eine mehrstufige Prozessgestaltung gesetzt, um die Verbindungsschichtdicke und die Veränderung der Festigkeit durch Anlasseffekte zu kontrollieren.