DE19737111A1

DE19737111A1 - Getrieberad und Verfahren zur Herstellung eines Getrieberades

Info

Publication number: DE19737111A1
Application number: DE1997137111
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Wettstein
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-04

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von eine Getrieberad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Die Erfindung geht ebenfalls aus von einem Verfahren zum Herstellen eines Ge trieberades nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruches.

Stand der Technik

Bei großen Getrieberädern sind besondere Werkstoffauswahl und Härtung uner läßlich, um die erforderlichen Eigenschaften der Verzahnung der Getrieberäder hinsichtlich Verschleißfestigkeit und Biegeermüdungsfestigkeit zu erreichen. Die hauptsächlichen Herstellungsschritte eines Getrieberades bestehen aus dem Schmieden des Rohlings, Vorbearbeiten auf Vormaß und einer Werkstoffprüfung, Härten, Anlassen und Fertigbearbeitung auf Endmaß mittels Schleifen. Durch den Härte- und Anlaßschritt wird in der Oberflächenschicht des Getrieberades eine Martensitumwandlung bewirkt, die an der Oberfläche Druckeigenspannungen und im Innern des Rades Zugeigenspannungen zur Folge hat. Mit zunehmendem Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Getrieberades werden diese inneren Spannungen immer mehr zu dreidimensionalen Zugspannungen, die an Werk stoffehlern zu Spannungsspitzen und spontanem Rißwachstum führen können. Die Spannungen des Betriebes, einerseits infolge Temperaturveränderungen und anderseits infolge der Fliehkraft überlagern sich den Eigenspannungen und ver schärfen die Situation zusätzlich, indem sie zyklisches oder instabiles Riß wachstum bewirken können. Da die Fliehkraftspannungen mit der Verzahnungs geschwindigkeit und die Wärmespannungen mit der Größe zunehmen, wird das Risiko solcher Probleme umso größer, je größer und je balliger das Getrieberad wird und je schneller es sich dreht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getrieberad der eingangs genannten Art für die Herstellung von Getrieberäder für Großgetriebe entspre chende Maßnahmen zu treffen um die Standzeit zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.

Kern der Erfindung ist es also, daß um den Umfang des Getrieberades Zonen um die beim Härten entstandenen Druckspannungen abzubauen angeordnet sind und/oder im Bereich der Mitte der Zähne des Getrieberades Aufschmelzzonen ange ordnet sind, wobei die Zonen annähernd so tief wie die aufgehärtete Zone des Getrieberades reichen.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, daß durch die Aufschmelzzonen im Härtungsprozeß entstandene Druckeigenspannungen in der Oberflächenschicht abgebaut werden. Damit werden auch die Zugeigenspannun gen, welche als Reaktion dazu entstehen abgebaut oder ganz beseitigt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darge stellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Getrieberad;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch das Getrieberad aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Getrie berades.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In den Fig. 1 und 2 ist ein Getriebrad 1 dargestellt, das im wesentlichen aus einer Welle 2, einem Getrieberadkörper 4 und Zähnen 3 besteht, wobei die Welle, der Getrieberadkörper und die Zähne aus einem Stück bestehen können. Das Getrie berad 1 dreht sich um eine Drehachse 8 und die Zähne 3 des Getrieberades 1 greifen zur Kraftübertragung mindestens in die Zähne eines weiteren nicht darge stellten Getrieberades.

Das Getrieberad 1 wird geschmiedet, auf Vormaß bearbeitet und auf Material fehler geprüft. Danach folgt das Oberflächenhärten und das Anlassen. Mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahles wird nach Fig. 1 in Umfangs richtung mehrere Aufschmelzzonen 6 gezogen. Die Aufschmelzzone wird dabei mindestens so tief gewählt wie die martensitische Zone des Getrieberades. Nach Fig. 2 kann mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahles auch durch die Mitte der Zähne 3 eine Aufschmelzzonen 7 gezogen werden, dies aufgrund von an den Zahnwurzeln auftretenden Biegespannungen. Auch diese Auf schmelzzone wird dabei mindestens so tief gewählt wie die martensitische/auf gehärtete Zone des Getrieberades. Durch die Aufschmelzzonen werden die Druckeigen spannungen des Härteprozesses abgebaut oder je nach Einstellung sogar umgekehrt.

Das Schleifen der Verzahnung auf Endmaß erfolgt nach der Aufschmelzbehand lung, da bei den Aufschmelzzonen 6, 7 Material aus den Aufschmelzzonen austritt und sich die Zähne 3 durch die Aufschmelzbehandlung leicht verziehen können.

Nach Fig. 3 können die durch das Härten gebildeten Druckspannungen auch durch Schlitze 9 in Umfangsrichtung abgebaut werden. Auch hier wird die Schlitz tiefe annähernd so tief gewählt wie die aufgehärtete Zone des Getrieberades. Die Schlitze 9 können ebenfalls mit den nach Fig. 2 mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahles durch die Mitte der Zähne 3 verlaufenden Aufschmelzzonen 7 kombiniert werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle eines Lasers oder eines Elektronen strahles können beliebige hochenergetische Energiestrahlen verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Getrieberad

2

Welle

3

Zahn

4

Getrieberadkörper

5

Härtungsbereich

6

Aufschmelzzone Umfangsrichtung

7

Aufschmelzzone Zahnmitte

8

Drehachse

9

Schlitze

Claims

1. Getrieberad (1), im wesentlichen bestehend aus einer Welle (2) und einer Verzahnung (3), dadurch gekennzeichnet, daß um den Umfang des Getrieberades (1) Zonen (6, 9) um die beim Härten entstandenen Druckspannungen abzubauen angeordnet sind und/oder im Bereich der Mitte der Zähne (3) des Getrieberades (1) Aufschmelz zonen (7) angeordnet sind, wobei die Zonen (6, 7, 9) annähernd so tief wie die aufgehärtete Zone des Getrieberades (1) reichen.

2. Getrieberad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (6, 9) um die beim Härten entstandenen Druckspannungen abzubauen ein Schlitz (9) und/oder eine Aufschmelzzone (6) ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Getrieberades (1), im wesentlichen beste hend aus einer Welle (2) und einer Verzahnung (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Getrieberad (1) bei um den Umfang verlaufenden Zonen (6, 9) mittels eines hochenergetischen Energiestrahles aufgeschmolzen und/oder eingeschnitten wird und/oder im Bereich der Mitte der Zähne (3) des Getrieberades verlaufenden Aufschmelzzonen (7) mittels eines hochener getischen Energiestrahles aufgeschmolzen wird, daß die Aufschmelztiefe oder die Schlitztiefe annähernd so tief wie die aufgehärtete Zone des Ge trieberades gewählt wird und daß das Getrieberad anschließend auf Endmaß bearbeitet wird.

4. Verfahren zum Herstellen eines Getrieberad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hochenergetischen Energiestrahl ein Laser oder ein Elektronen strahl ist.