DE1003779B

DE1003779B - Hochfeste Zahnraeder und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1003779B
Application number: DEZ4289A
Authority: DE
Inventors: Hans Brugger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1954-07-03
Filing date: 1954-07-03
Publication date: 1957-03-07

Description

Hochfeste Zahnräder und Verfahren zu ihrer Herstellung Es ist bekannt, daß die Übertragungsfähigkeit und die Lebensdauer von Zahnrädern durch Härtung wesentlich gesteigert werden kann. Insbesondere der Reibverschleiß und die zulässige Walzenpressung an der Zahnflanke werden durch Erhöhen der Härte in gleichem Sinne beeinflußt. In weitestem Maße werden deshalb gehärtete Zahnräder verwendet, deren Oberflächenhärte durch Oberflächenhärtung vielfach auf 59 bis 63 HRc gebracht wird.
Frühere Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß nur an der Zahnflanke gehärtete Zahnräder schlechte Biegefestigkeitswerte ergaben. Der Grund hierfür ist das Auftreten einer schroffen Härtegrenze zwischen gehärteten und nicht gehärteten Oberflächenteilen des Zahnes. Es tritt hierbei eine starke Kerbwirkung auf, die zum Bruch Anlaß geben kann.
Hieraus wurde die Folgerung gezogen, daß höher beanspruchte Zahnräder eine geschlossene Oberflächenhärteschicht vom Zahnkopf über den Zahnfuß bis zum benachbarten Zahnkopf aufweisen müssen. Dabei wurde angenommen, daß die Oberflächenhärte der biegungsgefährdeten Zahnfußausrundung derselben Gesetzmäßigkeit unterliegt wie die Zahnflanke, daß nämlich bei Steigerung der Oberflächenhärte auf über 60 HRc außer der Flankenbelastbarkeit auch die zulässige Biegebeanspruchung entsprechend steigen würde, und zwar auf Grund der sich bei der Oberflächenhärtung ausbildenden Eigenspannung, die der den Biegebruch verursachenden Biegebeanspruchung entgegenwirkt.
Es wurden dementsprechend Zahnkopf und Zahngrund gleichmäßig gehärtet, so daß die gehärtete Oberfläche überall, d. h. am Zahnkopf, an den Flanken und am Zahngrund, ungefähr die gleiche Stärke besitzt (deutsche Patentschrift 887 354).
Neuere Versuche haben indessen erwiesen, daß gehärtete Zahnräder, deren Oberflächenhärte am Zahngrund höchstens 58 HRc betrug, eine höhere Dauerbiegefestigkeit besaßen als Zahnräder mit durchweg höchster Oberflächenhärte von über 60 bis etwa 62 HRc.
Nach der Erfindung wird deshalb vorgesehen. durch geeignete Mittel die Oberflächenhärte bzw. die Dicke der Härteschicht (Härtetiefe) von Zahnrädern mit höchster Flankenbelastbarkeit und höchster Dauerbiegefestigkeit in der Gegend des Zahnfußes geringer einzustellen als an der Zahnflanke. Bei Flankenhärten von 59 bis 63 HRc soll beispielsweise die Zahnfußhärte zwischen 48 und 58 HRc liegen.
Ein Herstellungsverfahren für Zahnräder nach der Erfindung besteht darin, daß bei normal, beispielsweise im Einsatz gehärteten Zahnrädern ein Teil der Oberflächenhärteschicht und damit der Eigenspannungen am Zahnfuß nach dem Härten nachträglich wieder abgetragen wird, und zwar so, daß eine möglichst gleichmäßige Zunahme der Härtetiefe zur aktiven Zahnflanke hin vorhanden ist. Die Härtetiefe am Zahnfuß soll dabei etwa 40 bis 801/o der Härtetiefe der Zahnflanke ausmachen. Das Abtragen der gehärteten Oberflächenschicht geschieht beispielsweise durch Schleifen.
Durch Maßnahmen bei der Wärmebehandlung kann nach der Erfindung die Härtetiefe bzw. Oberflächenhärte am Zahnfuß gegenüber der Zahnflanke zurückgehalten werden, beispielsweise durch Abdecken beim Aufkohlen und/oder beim Härten.
Beim Härten bei rotierendem Zahnrad kann dadurch, daß am Zahnfuß je nach Drehzahl mehr oder weniger Kühlmittel zugeführt wird, erreicht werden, daß die Oberflächenhärte am Zahnfuß ebenfalls innerhalb der angegebenen Grenzen gehalten wird.
Beim Tauch-, Induktions- oder Brennerhärten kann beispielsweise die Wärmeführung so gestaltet werden, daß Oberflächenhärte und Härtetiefe im Zahnfuß begrenzt sind gegenüber den Werten der Zahnflanke.

Claims

PATEN TANSPRI:CliE-1. Hochfeste, auf Oberflächenpressung und auf Biegung beanspruchte einsatzgehärtete Zahnräder mit günstigsten Festigkeitseigenschaften gegenüber Dauerbiegebeanspruchung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Biegung beanspruchten Zonen (Zahnfußpartie) eine gegenüber der Zahnflanke niedrigere Oberflächenhärte bzw. Einsatztiefe aufweisen, wobei die Oberflächenhärte in der Zahnfußpartie etwa in den Grenzen zwischen 48 und 58 HRc liegt.
2. Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder zunächst nach einem an sich bekannten Verfahren einsatzgehärtet werden und daß nach dem Härten ein Teil der Härteschicht am Zahnfuß wieder abgetragen wird, und zwar unter Wahrung eines möglichst gleichmäßigen übergangs der Härtewerte vom Zahnfuß zum aktiven Zahnflankenprofil, beispielsweise durch Schleifen.
3. Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch an sich bekannte Maßnahmen bei der Wärmebehandlung die Härtetiefe bzw. die Oberflächenhärte am Zahnfuß gegenüber der Zahnflanke geringer gehalten wird, z. B. durch Abschirmen beim Aufkohlen und/oder beim Härten oder durch Härten (Abschrecken) bei sich drehendem Zahnrad, so daß im Zahnfuß je nach Drehzahl mehr oder weniger Kühlmittel zutritt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 887 354, 569 453, 913 542; Reimann, Das Härten, Leipzig, 1953, S. 94; Curtis, High-frequency Induction Heating, New York, 1950, S. 238 und 243; G ö b e 1 und M a r f e 1 s , Die Oberflächenhärtung, Berlin, 1953, S. 60 und 67.