Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern. Zur Herstellung von Zahnrädern wurden meist unlegierte oder hauptsächlich mit Chrom, Nickel oder Molybdän legierte Ein satzstähle benutzt, deren Kohlenstoffgehalt sich zwischen 0,10 bis 0,20% bewegte. Die Werkstücke wurden zementiert und darauf gehärtet, wobei eine Zwischenglühung oder Härtung eingeschoben sein konnte.
Das Ein satzverfahren ist jedoch in der praktischen Durchführung umständlich ,und zeitraubend. Es ist ferner bekannt, lediglich die Zahnflan ken von Zahnrädern bis zu einer bestimmten Tiefe auf Härtetemperatur zu bringen und anschliessend abzuschrecken. Auch dieses Ver fahren ist für die Massenherstellung zu um ständlich.
Überall jedoch, w o einebesonders hohe Kern festigkeit der Räder erforderlich war, musste man auf legierte Stähle, insbesondere Chrom Nickel-Stähle, zurückgreifen, also auf Legie rungen, die einen hohen Prozentsatz an Spar metallen enthalten.
Um die Gefahr des Verziehens und Rei ssens beim Härten weitgehend zu mildern, ist auch schon vorgeschlagen worden, aus über- eutektoiden reinen oder schwach legierten Nohlenstoffstählen, die sich überkritisch ab kühlen lassen, hergestellte Werkzeuge und Werkstücke der verschiedensten Art von einer um 20 bis 40 höheren Härtetempera tur als der üblichen in einem sogenannten Thermalbad abzuschrecken, dessen Temperatur gleich der Martensitumwandlungstemperatur ist oder wenig darüber liegt.
In diesem Zu sammenhang wurde in der Literatur auch bereits angedeutet, dass Versuche nach die sem Verfahren mit Zahnrädern im Gange, jedoch noch nicht abgeschlossen seien.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder aus einem Stahl hergestellt werden, dessen kritische Umwandlungsgeschwindigkeit beim Abküh len mit dem Modul der Zahnräder in solcher Beziehung steht, dass bei der Abkühlung der Zahnräder von einer Temperatur über der Härtetemperatur des verwendeten Stahls in einem Bad, dessen Temperatur über dem Martensitpunkt des Stahls liegt, Zahnräder mit gehärteter Oberfläche und zähem Kern entstehen.
Es hat sich nämlich ergeben, dass es nur dann möglich ist, aus un- bezw. schwach legiertem Stahl hergestellte Zahnräder in ge wünschter Weise zu härten, wenn hierbei auf die Beziehung zwischen dem Modul des Zahnrades und der kritischen Abkühlungsge schwindigkeit des Stahls geachtet wird. Diese Beziehung bedingt, dass zum Beispiel mit steigender Zahndicke des Zahnrades ein Stahl mit stärkerer Durchhärtung, also ge ringerer kritischer Abkühlungsgeschwindig keit, verwendet werden muss, was mit der grösseren Wärmemenge, die aus dem Zahn radkörper abgeführt werden muss, begrün det ist.
Der verwendete Stahl kann mindestens einen auf die kritische Abkühlungsgeschwin- digkeitverringernd wirkenden Bestandteil, wie beispielsweise Mangan, Silizium, Chrom, Nile kel oder Kupfer, in einer Menge von höch stens<B>0,5%</B> enthalten.
Praktische Versuche haben ergeben, dass die aus unlegierten oder schwach legierten Stählen hergestellten Zahnräder, wenn sie unter Berücksichtigung der Beziehung zwi schen Zahnradmodul und kritischer Abküh lungsgeschwindigkeit des Stahls thermalgehär tet werden, den nach den bekannten umständ lichen Verfahren hergestellten Zahnrädern ebenbürtig sind, ohne dass eine Zementation erforderlich ist und ohne dass höhere Legie rungszusätze notwendig sind.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die so behandel ten Zahnräder einen Härteverlauf in den Zähnen annehmen können, welcher gegenüber der sich beim Einsatzverfahren ergebenden, rings um den Zahnkranz in gleicher Tiefe verlaufenden harten Randschicht sich da durch unterscheidet, class einerseits die von der Zahnoberfläche ausgehende glasharte Zone allmählich in die weichzähe Grund masse des Zahnes ausklingt und anderseits die tiefe, an den Zahnflanken entlang lau fende Härtezone vom Teilkreis zum Zahn grund hin allmählich abfällt.
Dieser Härte- verlauf wirkt sich hinsichtlich des Verschlei sses und der Schlagbiegebeanspruchung des halb günstig aus, weil der gefährliche Quer schnitt, der im Zahnfuss liegt, infolge der weichzähen Beschaffenheit des Kernes und des Zahnfusses einer Biegebeanspruchung weit mehr gewachsen ist als die beim Ein satzhärteverfahren entstehende glasharte Randschicht.
Es hat sich bei Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens günstig erwiesen, die Härtetemperatur, welche beim Abschrek- ken eines Stahls mit beispielsweise 0,7 bis <B>0,8%</B> Kohlenstoff in Wasser<B>780'</B> C be trägt, in an sich bekannter Weise um einen geringen Betrag zu steigern, ohne dass bei den verhältnismässig hohen Temperaturen ein Reissen zu befürchten ist. Bei diesem Stahl beispielsweise beträgt alsdann die günstige Härtetemperatur etwa 800 C.
Da geringe Schwankungen zulässig sind und neben der Zusammensetzung des Stahls die Grösse und der Modul des Zahnrades eine Rolle spielen können, kann eine Steigerung der Härtetem peratur um 10 bis 40 C als ungefähr zweck entsprechend erachtet werden. Innerhalb die ses Rahmens lassen sich die jeweils günstigen Temperaturen dann leicht ermitteln.
Eine geringere kritische Abkühlungsge- schwindigkeit des Stahls kann durch die Menge der im Stahl vorhandenen üblichen Beimengungen an Mangan, Silicium oder durch geringe Gehalte an Chrom, Nickel, Kupfer bis zu 0,5 % erreicht werden.
Die folgenden Beispiele zeigen wie das er findungsgemässe Verfahren ausgeübt werden kann: 1. Zur Herstellung eines Zahnrades mit einem Durchmesser von 30 mm, einer Stärke von 5 mm und dem Modul 2 wird ein Stahl mit<B>0,72%</B> C, 0,20% Mn und 0,12% Si ver wendet. Der Stahl wird auf eine Temperatur von<B>810'</B> C erhitzt und in einem Bad mit <B>250'</B> C abgekühlt, in welchem das Zahnrad 15 Sek. verweilt.
2. Zur Herstellung eines Zahnrades mit einem Durchmesser von 225 mm, einer Stärke von 40 mm und dem Modul 5 wird ein Stahl mit 0,85 % C, 0,48 % 1Vln und 0,26 % Si ver- -,vendet. Der Stahl wird auf eine Temperatur von 820 C erhitzt und in einem Bad mit <B>180'</B> C abgekühlt, in welchem das Zahnrad 150 .Sek. verweilt; wobei die Temperatur des Nilartensitpunktes dieses Stahls bei 170 C Liegt.