DE19919965A1 - Verfahren zur Herstellung gehärteter Zahnräder sowie hiernach hergestellte Zahnräder - Google Patents
Verfahren zur Herstellung gehärteter Zahnräder sowie hiernach hergestellte ZahnräderInfo
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Abstract
Bei der Herstellung von Zahnrädern wird das Induktionshärten von wärmebehandelten Zahnradzähnen eingesetzt, wobei die Zahnradzähne grob bearbeitet und endbearbeitet werden, wozu sie beispielsweise eingeschnitten werden. ALternativ können die Zahnradzähne auf ihre endgültige Gestalt unter Einsatz nur eines Schneidverfahrens eingearbeitet werden. Das Zahnrad und insbesondere die Zahnradzähne werden aufgekohlt, langsam abgekühlt oder alternativ zurückgestreckt, so daß die Zahnradzähne nicht hart werden. Es erfolgt dann ein Induktionshärten der Zahnradzähne, wobei die Oberfläche der Zahnradzähne erwärmt wird. Hierdurch erhält man eine verbesserte Festigkeit der Zahnradzähne infolge der größeren Restdruckspannungen in denselben. Das Induktionserwärmen der Oberfläche der Zahnradzähne allein führt zu einer relativ geringen Einsatzhärtungstiefe im Wurzelbereich der Zahnradzähne. Da die Restdruckspannungen größer werden, wenn die Einsatzhärtungstiefe kleiner wird, wird die Ermüdungslebensdauer eines solchen Zahnrads im Vergleich zu Zahnrädern verbessert, welche auf übliche Herstellungsweisen hergestellt worden sind, bei denen die Einsatzhärtungstiefe von der Aufkohlungsbehandlung genutzt wird, wodurch man eine relativ größere Einsatzhärtungstiefe erhält, aber geringere Restdruckspannungen in den Zahnradzähnen und eine verminderte Ermüdungslebensdauer.
Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem neuartigen und weiterentwic
kelten Verfahren zum Induktionshärten von wärmebehandelten Zahnradzäh
nen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer neuartigen und fort
entwickelten Verfahrensweise zum Induktionshärten von wärmebehandelten
Zahnradzähnen, bei welchen man abschließend ein Zahnrad erhält, welches
sowohl einen zähen, duktilen Kern als auch hohe Restdruckspannungen im
Fußbereich der Zahnradzähne hat.
Auf dem Gebiet der Zahnradherstellung ist es seit langem erwünscht, ein
Zahnrad herzustellen, welches einen zähen, duktilen Kern hat und zugleich
hohe Restdruckspannungen im Fußbereich der Zahnradzähne hat. Ein
früherer Versuch zur Herstellung derartiger Zahnräder umfaßte die Schritte,
gemäß welchen die Zahnradzähne grob eingearbeitet wurden, ein Aufkohlen,
aber keine Härtung der Zahnradzähne erfolgte, die Zahnradzähne endbear
beitet wurden und dann der gesamte Zahnradzahnbereich mittels Induktions
härten behandelt wurde. Während eine Endbearbeitung der Zahnradzähne
nach dem Aufkohlen zu einem Zahnrad führen kann, in welchem verbesserte
Dimensionseigenschaften vorhanden sind, schließen die Kosten zur Her
stellung eines solchen Zahnrades eine solche Vorgehensweise aus.
Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung befaßt sich daher mit
dem Induktionshärten von wärmebehandelten Zahnradzähnen, welches die
Schritte umfaßt, gemäß denen die Zahnradzähne grob und endbearbeitet
werden oder alternativ die Zahnradzähne mit ihrer endgültigen Gestalt unter
Einsatz nur eines Schneidverfahrens alternativ eingearbeitet werden, das
Zahnrad aufgekohlt wird und insbesondere die Zahnradzähne zusammen
abgekühlt werden oder alternativ zurückgestreckt werden, so daß die Zahn
radzähne nicht hart sind, wobei dann anschließend ein Induktionshärten der
Zahnradzähne durch Erwärmung nur der Oberfläche der Zahnradzähne
erfolgt. Hierdurch erhält man eine verbesserte Festigkeit für die Zahnradzäh
ne infolge der größeren Restdruckspannungen darin. Das Induktionserwär
men nur der Oberfläche der Zahnradzähne führt zu einer relativ geringen
Härtungstiefe im Fußbereich der Zahnradzähne. Da die Restdruckspannun
gen größer werden, wenn die Härtungstiefe abnimmt, verbessert sich die
Ermüdungslebensdauer eines solchen Zahnrads im Vergleich zu Zahnrädern,
welche nach den üblichen Methoden hergestellt sind, bei denen die Här
tungstiefe von dem Aufkohlungsverfahren genutzt wird, so daß man eine
relativ größere Härtungstiefe erhält und daher niedrigere Restdruckspannun
gen in den Zahnradzähnen und eine Ermüdungslebensdauer, welche kleiner
als erwünscht ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung.
Die einzige Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Flußdiagramm zur Verdeutli
chung der Schritte zum Induktionshärten von wärmebehandelten Zahnrad
zähnen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
In der nachstehenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform nach der Erfindung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug
genommen, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens
ablauf zum Induktionshärten von wärmebehandelten Zahnradzähnen nach
der Erfindung wiedergegeben ist. Unter Bezugnahme auf die einzige Figur
der Zeichnung, welche ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Schritte für
das Induktionshärten der wärmebehandelten Zahnradzähne gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zeigt, werden Zahnräder
gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung vorzugsweise
aus niedriggekohltem Stahlmaterial, vorzugsweise aus einem niedriggekohl
ten Stahlmaterial, hergestellt, welches einen Kohlenstoffgehalt von 0,35%
oder weniger, wie SAE 8620, hat, wobei sich ein solches Material leicht
schmieden und maschinell bearbeiten läßt (S1).
Nach der Erfindung wird das niedriggekohlte Stangenausgangs-Stahlmaterial
geschmiedet oder auf andere Weise auf etwa die Gestalt des abschließen
den Zahnrads (S2) bearbeitet, und das Material läßt sich näherungsweise in
der Gestalt des abschließenden Zahnrades mit oder ohne Zahnradzähne
bearbeiten. Wenn erforderlich und/oder gewünscht, kann ein Wärmbehand
lungsverfahren, wie ein Tempern oder Normalglühen vor der maschinellen
Bearbeitung des Zahnrads eingesetzt werden, um Spannungen darin zu
reduzieren und um das Zahnrad einfach und maschinell bearbeiten zu
können. Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads
mit einer Mehrzahl von Zahnradzähnen umfaßt der Schritt zum maschinellen
Bearbeiten, Schmieden oder auf andere Art zu Weise Bearbeiten des niedrig
gekohlten Stahlstangen-Ausgangsmaterials auf die näherungsweise Gestalt
des abschließenden Zahnrads (S2) den Schritt, gemäß welchem die Zahn
radzähne grob eingearbeitet werden und dann die Zahnradzähne durch
Endbearbeitung eingeschnitten werden, woran sich eine Wärmebehandlung
des Zahnrads anschließt. Alternativ kann der Schritt zum maschinellen
Bearbeiten, Schmieden oder anderweitigen Bearbeiten des niedriggekohlten
Stahlstangen-Ausgangsmaterials in etwa auf die Gestalt des abschließenden
Zahnrads (S2) den Schritt umfassen, gemäß dem die Zahnradzähne in einer
einzigen maschinellen Bearbeitung eingeschnitten werden und dann das
Zahnrad wärmebehandelt wird.
Kohlenstoff wird in die Oberfläche des Zahnrads und insbesondere der
Zahnradzähne mittels einer üblichen Wärmebehandlungsmethode eingesetzt,
wie Aufkohlen oder Karbonitrieren (S3), um den Kohlenstoffgehalt an der
Oberfläche des Zahnrads und insbesondere den Zahnradzähnen auf 0,45%
oder größer zu erhöhen und den Kern des Zahnrads zäher zu machen. Das
Zahnrad wird dann langsam abgekühlt oder alternativ zurückgestreckt, so
daß die Zahnradzähne nicht hart sind (S4). Während man beim Luftkühlen im
allgemeinen ein Zahnrad erhält, welches zu weich ist und daher eine unge
nügende Festigkeit hat, kann das Zahnrad langsam abgekühlt oder alternativ
zurückgestreckt werden, indem die Temperatur in einem Ofen reguliert und
allmählich reduziert wird, welcher eine inerte Atmosphäre zum Ausschluß
einer Oxidation hat. Vorzugsweise kann das Zahnrad mittels Ölabschrecken
abgekühlt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Wenn
beispielsweise ein Zahnrad aus einer Ofentemperatur von etwa 871°C
(1.600°F) bis 982°C (1.800°F) abgekühlt wird, hat sich ein Ölbad mit einer
Temperatur in einem Bereich von 121,1°C bis 454°C (250°F bis 850°F) als
zweckmäßig erwiesen, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Einflußgrößen, welche bei einem heißen Ölabschrecken zu berücksichtigen
sind, umfassen die Temperatur des Öls, die thermischen Eigenschaften des
gewählten speziellen Abschrecköls und das Ausmaß der Agitation des
Ölbades, wenn dies erforderlich sein sollte. Diese Einflußgrößen können
eingestellt und gesteuert werden, um die gewünschte Ausgewogenheit der
Materialeigenschaften, wie Festigkeit und Duktilität, bei dem Zahnrad zu
erreichen. Im allgemeinen führt ein schnelleres Abschrecken zu einem
Zahnrad, welches härter ist und somit eine größere Festigkeit hat, aber eine
niedrigere Duktilität, während ein allmählicheres Abschrecken zu einem
Zahnrad führt, welches weicher ist und somit eine geringere Festigkeit, aber
eine größere Duktilität hat.
Die Zahnradzähne werden dann nochmals erwärmt und mittels Induktions
erwärmung behandelt, um die Restdruckspannungen insbesondere im Fuß
bereich der Zahnradzähne zu vergrößern (S5). Dies führt zu einem Zahnrad,
welches Zahnradzähne hat, welche widerstandsfähiger als Zahnräder sind,
welche nach den üblichen Herstellungsmethoden hergestellt wurden. Maschi
nelle Bearbeitungen nach der Wärmebehandlung (S6) umfassen die ab
schließenden Bearbeitungen, wie das Hartdrehen, Schleifen und Läppen,
wenn dies erforderlich sein sollte, wobei diese Bearbeitungen am Zahnrad im
Anschluß an den Induktionserwärmungsvorgang durchgeführt werden. Der
artige Endbehandlungen sind zweckmäßig, um einen Ausgleich für Verzugs
erscheinungen zu schaffen, welche während der voranstehenden Bearbei
tungsvorgänge aufgetreten sein könnten, und um ein Zahnrad zu erhalten,
welches dimensionsmäßig genaue Abmessungen hat. Derartige Endbehand
lungen umfassen jedoch vorzugsweise nicht die maschinelle Endbearbeitung
der Zahnradzähne. Zusätzlich können gegebenenfalls nach der Wärmebe
handlung Materialüberzüge (S7) auf das Zahnrad aufgebracht werden,
welche beispielsweise Anti-Scoring-Überzüge und/oder rostverhindernde
Überzüge umfassen.
Bei üblichen Zahnradherstellungsverfahren werden in typischer Weise Ober
flächen-Erwärmungsbehandlungs-Verfahren, wie Aufkohlen, bei niedrigge
kohlten Stählen, wie SAE 8620, oder Induktionserwärmungs-Behandlungsver
fahren bei stärker gekohlten Stählen, wie SAE 1050 oder 8650, eingesetzt.
Wenn gegebenenfalls widerstandsfähigere Zahnräder erforderlich und/oder
erwünscht sind, als man diese bei den üblichen Herstellungsverfahren erhält,
werden häufig teurere, spezielle Stahllegierungen, wie SAE 3910, eingesetzt.
Diese Spezialstahllegierungen sind schwierig zu bearbeiten und führen häufig
zu einem starken und unerwarteten Verzug bei dem Wärmebehandlungsver
fahren. Folglich sind die Kosten für die Herstellung von Zahnrädern aus
derartigen Spezialstahllegierungen im allgemeinen teurer als erwünscht, was
sowohl auf die größeren Kosten für die Rohmaterialien als auch auf die
größeren Kosten durch die langsameren maschinellen Bearbeitungen und die
verkürzten Standzeiten der Schneidwerkzeuge zurückzuführen ist.
Ein weiteres übliches Verfahren zur Erhöhung der Zahnradfestigkeit ist das
Kugelstrahlen des Bereiches der Zahnradzähne. Während dieses Verfahren
gewisse Restdruckspannungen in diesem Bereich am Fuß der Zahnradzähne
einbringt, erhält man hierbei aber keine so großen Restdruckspannungen wie
beim Induktionshärten gemäß einer Wärmebehandlung der Zahnradzähne
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung, welches hierin beschrieben ist.
Ferner kann das Kugelstrahlen die Zahnradzähne verwerfen, so daß das
Kontaktmuster des fertiggestellten Zahnrads nicht den gewünschten Anforde
rungen entspricht. Zusätzlich kann ein extrem starkes Kugelstrahlen der
Zahnradzähne zu kleinen Rissen an den Spitzen der Zahnradzähne infolge
des Metallflusses von den Zahnradzahnspitzen führen, was durch die Wir
kung der starken Kugelstrahlbehandlung ausgelöst wird.
Zahnräder, welche nach dem Induktionshärten von wärmebehandelten
Zahnradzähnen gemäß der Erfindung hergestellt werden, wie dies hierin
beschrieben worden ist, führen daher zu Zahnradzähnen, welche eine erhöh
te Festigkeit infolge der hohen Restdruckspannungen haben, die im Fußbe
reich des jeweiligen Zahnradzahns vorhanden sind. Beispielsweise belaufen
sich übliche Restdruckspannungen herrührend von einem üblichen Aufkoh
lungsverfahren im allgemeinen in etwa auf 3.150 kg/cm2 (45.000 pounds per
square inch (psi)). Ein übliches gesteuertes Kugelstrahlverfahren der Zahn
radzähne führt zu einer Erhöhung der Restdruckspannungen auf etwa 4.550
kg/cm2 bis 5.950 kg/cm2 65.000 bis 85.000 pounds per square inch (psi)).
Während höhere Werte für die Restdruckspannungen durch Kugelstrahlbe
handlungen erzielt werden können, können sich Nachteile bei derartig star
ken Kugelstrahlbehandlungen ergeben, welche ein zu starkes Verziehen, ein
Überrollen an den Kanten und Rißbildungen umfassen. Zahnräder, welche
unter Einsatz des Induktionshärtens von wärmebehandelten Zahnradzähnen
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung hergestellt
werden, ermöglichen, daß die Restdruckspannungen auf 7.000 kg/cm2
(10.000 pounds per square inch (psi)) oder mehr erhöhte werden können.
Höhere Werte für die Restdruckspannungen in den Zahnradzähnen sind im
allgemeinen erwünscht, da beim Einwirken einer Belastung auf den Zahnrad
zahn der Wurzelbereich des Zahnradzahns mit einer Zugspannung beauf
schlagt wird. Wenn diese Zugspannung ausreichend hoch ist, beginnt sich
der Zahnradzahn ständig zu verformen oder es kann zu Rißbildungen kom
men. Um zu verhindern, daß ein Zahnrad unter diesen Umständen ausfällt,
haben in der Vergangenheit Hersteller Spezialstahllegierungen eingesetzt,
welche hohen Zugbelastungen Stand halten können, welche aber im all
gemeinen teurer und schwieriger maschinell zu bearbeiten sind, wie dies
voranstehend beschrieben worden ist. Oder es wurden in der Vergangenheit
spezielle Herstellungsverfahren, wie das Kugelstrahlen, eingesetzt, bei
welchen sich die vorstehend näher beschriebenen Nachteile ergeben.
Selbst wenn jedoch eine größere Zahnradfestigkeit erwünscht ist, können
spezielle Stahllegierungen und/oder das Kugelstrahlen in Verbindung mit
dem Induktionshärten der wärmebehandelten Zahnradzähne gemäß der
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eingesetzt werden, was
voranstehend beschrieben worden ist, um noch widerstandsfähigere Zahnrä
der herzustellen. Da unter hohen Belastungen die höheren Restdruckspan
nungen zuerst abgebaut werden, lassen sich die höheren Zugbelastungen,
welche man bei Spezialstahllegierungen erhalten kann, mit den größeren
Werten von Restdruckspannungen in den Wurzelbereichen der Zahnradzäh
ne kombinieren, um ein Zahnrad herzustellen, welches eine noch größere
Widerstandsfähigkeit besitzt.
Zahnräder, welche unter Einsatz des Induktionsverfahrens alleine hergestellt
sind, werden im allgemeinen aus einem Stahl hergestellt, welcher einen
höheren Kohlenstoffgehalt hat, wie SAE 8650, da der Kohlenstoff im Zahnrad
die Härtung des Zahnrads auslöst. Höhergekohlte Stähle jedoch lassen sich
im allgemeinen schwieriger bearbeiten und es sind höhere Temperaturen
beim Schmieden derartiger Stähle erforderlich. Dies führt im allgemeinen zu
einer Verringerung der Standzeit der Formwerkzeuge. Zusätzlich neigen
hochgekohlte Stähle zum Härterwerden bei der Verformung, und wiederholte
Wärmebehandlungen zur Erweichung der Zahnräder zwischen den Her
stellungsschritten sind erforderlich, wodurch sich die Herstellungs- und
Bearbeitungskosten erhöhen.
Ferner läßt sich die komplexe Geometrie eines Zahnradzahnes nur schwierig
bei gleichmäßiger Erwärmung durch Induktionserwärmung verwirklichen, und
die Zahnrad spitzen können zu stark erwärmt werden. Dies kann dazu führen,
daß die Zahnradspitzen tiefer als erwünscht aushärten, und es kann dazu
führen, daß die Zahnradspitzen zum Abbrechen neigen. Zusätzlich kann es
vorkommen, daß die Wurzelbereiche der Zahnradzähne nicht ausreichend
warm werden, um das gewünschte Härten zu verwirklichen, und/oder der
Kern der Zahnradzähne kann überhaupt nicht ausgehärtet werden. Hierdurch
erhält man ein weniger widerstandsfähiges Zahnrad. Wenn der Zahnradroh
ling vor der maschinellen Bearbeitung erwärmt wird, wie bei einer Abschreck- und
Temperbehandlung, ist das gehärtete Zahnrad schwieriger maschinell zu
bearbeiten und das maschinelle Arbeiten ist teurer.
Bei Zahnrädern, welche unter Einsatz des Induktionshärtens von wärmebe
handelten Zahnradzähnen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt
werden, führt das übliche Wärmebehandlungsverfahren, wie das Aufkohlen,
zu einem Härterwerden des Kerns auf eine Härte Rockwell C 20 bis 45 etwa,
wodurch man ein Zahnrad erhält, welches ausreichend zäh ist, ohne daß es
spröde ist. Dieses übliche Wärmebehandlungsverfahren führt auch dazu, daß
Kohlenstoff in der Oberfläche der Zahnradzähne auf eine Tiefe von etwa 1,14
mm (0,045 inches) eingesetzt wird. In Abhängigkeit von dem Anwendungs
gebiet könnte die Kohlenstoff-"Einsatztiefe" größer oder kleiner gemacht
werden, wie dies erwünscht ist. Da der Kohlenstoff zu den Spitzen der
Zahnradzähne nur etwa 1,14 mm (0,045 inches) dick ist, sind die Zahnrad
spitzen nicht wie im allgemein bei dem Fall durchgehärtet, bei dem die
Zahnradspitzen unter Einsatz lediglich der Induktionserwärmung hergestellt
werden.
Das Induktionserwärmungsverfahren wird eingesetzt, um den Wurzelbereich
der Zahnradzähne zu erwärmen und um eine wenig tiefe harte Schicht oder
eine Schicht mit geringer Härtungstiefe beizubehalten, welche eine Härte von
etwa Rockwell C 60 hat. Diese wenig große Einsatztiefe bewirkt, daß die
Restdruckspannungen größer werden. Selbst wenn die Einsatztiefe oder
Härtungstiefe an den Enden der Zahnradzähne noch geringer wird, bleibt
manchmal keine Härtungstiefe mehr an den Zahnradzahnwurzeln vorhanden,
so daß die Restdruckspannungen noch höher werden. Hierdurch erhält man
ein Zahnrad mit einem zähen, wiederstandsfähigen Kern und hohen Rest
druckspannungen im Wurzelbereich der Zahnradzähne. Zahnräder, die sich
durch Einsatz des Induktionshärtens von wärmebehandelten Zahnradzähnen
gemäß der vorliegenden Erfindung herstellen lassen, umfassen Kegelräder,
wie geradzahnige Kegelräder, spiralzahnige Kegelräder, Hypoidkegelräder
und andere.
Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung
erläutert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschrie
benen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird,
ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Claims (20)
1. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads, welches eine Mehrzahl von
Zahnradzähnen hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte in
Abfolge umfaßt:
- (a) Bereitstellen eines niedriggekohlen Stahlmaterials;
- (b) Bearbeiten des niedriggekohlen Stahlmaterials etwa auf die Gestalt des Zahnrads;
- (c) Einsetzen von Kohlenstoff in die Oberfläche des Zahnrads und insbesondere der Zahnradzähne unter Einsatz eines üblichen Wärmebehandlungsverfahrens;
- (d) langsames Abkühlen oder alternativ Zurückstrecken des Zahnrads, so daß die Zahnradzähne nicht gehärtet wer den; und
- (e) nochmaliges Erwärmen mittels einer Wärmebehandlung der Zahnradzähne mittels Induktionserwärmung der Ober fläche der Zahnradzähne, um die Restdruckspannungen in den Zahnradzähnen, insbesondere im Wurzelbereich der Zahnradzähne, zu erhöhen.
2. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von
Zahnradzähnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schritt zum Bereitstellen eines niedriggekohlen Stahlmaterials den
Schritt umfaßt, daß man ein Kohlenstoff-Stahlmaterial bereitstellt, wel
ches einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,35% hat.
3. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner der Schritt mit umfaßt wird, gemäß welchem nach der Wärmebe
handlung maschinelle Bearbeitungsvorgänge ausgeführt werden, und im
Anschluß wiederum eine Wärmebehandlung der Zahnradzähne mittels
Induktionserwärmung an der Oberfläche der Zahnradzähne durchgeführt
wird, um die Restdruckspannungen in den Zahnradzähnen, insbesonde
re im Fußbereich der Zahnradzähne, zu vergrößern.
4. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von
Zahnradzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß ferner der Schritt mit umfaßt wird, daß nach der Wärme
behandlung Überzüge aufgebracht werden, und im Anschluß der Schritt
zur nochmaligen Wärmebehandlung der Zahnradzähne mittels Induk
tionserwärmung an der Oberfläche der Zahnradzähne durchgeführt wird,
um die Restdruckspannungen in den Zahnradzähnen, insbesondere im
Fußbereich der Zahnradzähne, zu vergrößern.
5. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Bearbeiten des niedriggekohlten Stahlmaterials
in etwa auf die Gestalt des Zahnrads den Schritt umfaßt, gemäß wel
chem die Zahnradzähne aus dem niedriggekohlten Material grob ausge
arbeitet werden und ein abschließendes Bearbeiten der Zahnradzähne
des niedriggekohlten Stahlmaterials in etwa auf die Gestalt des Zahn
rads erfolgt, wobei sich hieran eine Wärmebehandlung des Zahnrads
anschließt.
6. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Bearbeiten des niedriggekohlen Stahlmaterials
in etwa auf die Gestalt des Zahnrads den Schritt umfaßt, gemäß wel
chem die Zahnradzähne in das niedriggekohlte Stahlmaterial in etwa mit
der Gestalt des Zahnrads bei einem einzigen maschinellen Bearbei
tungsvorgang eingeschnitten werden, an welchen sich eine Wärmebe
handlung des Zahnrads anschließt.
7. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Einsetzen von Kohlenstoff in die Oberfläche
des Zahnrads und insbesondere in die Zahnradzähne den Einsatz eines
üblichen Wärmebehandlungsverfahrens umfaßt, wobei ein Schritt mit
eingeschlossen ist, bei dem Kohlenstoff in die Oberfläche des Zahn
rads, insbesondere die Oberfläche der Zahnradzähne, bis auf einen
Kohlenstoffgehalt eingesetzt wird, welcher größer als 0,45% ist.
8. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Einsetzen von Kohlenstoff in die Oberfläche
des Zahnrads, insbesondere in die Oberfläche der Zahnradzähne, unter
Einsatz eines üblichen Wärmebehandlungsverfahrens erfolgt, welches
den Schritt umfaßt, gemäß welchem der Kern des Zahnrads auf eine
Rockwell-Härte C20 bis 45 gehärtet wird, und Kohlenstoff in die Ober
fläche der Zahnradzähne bis zu einer Tiefe von etwa 1,14 mm (0,045
inches) diffundiert.
9. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Einsetzen von Kohlenstoff in die Oberfläche
des Zahnrads, insbesondere in die Oberfläche der Zahnradzähne, ein
übliches Wärmebehandlungsverfahren umfaßt, welches den Schritt
umfaßt, gemäß welchem Kohlenstoff in die Oberfläche des Zahnrads,
insbesondere in die Oberfläche der Zahnradzähne, unter Einsatz eines
Aufkohlungsverfahrens eingebracht wird.
10. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit einer Mehrzahl von Zahn
radzähnen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß der Schritt zum Einsetzen von Kohlenstoff in die Oberfläche
des Zahnrads, insbesondere in die Oberfläche der Zahnradzähne unter
Einsatz eines üblichen Wärmebehandlungsverfahrens den Schritt um
faßt, gemäß welchem Kohlenstoff in die Oberfläche des Zahnrads, und
insbesondere in die Oberfläche der Zahnradzähne, durch Einsatz eines
Karbonitrierverfahrens eingebracht wird.
11. Kegelrad, welches aus einem niedriggekohlen Stahlmaterial hergestellt
ist und eine Mehrzahl von Zahnradzähnen hat, dadurch gekennzeich
net, daß das Kegelrad einen Kern mit einer Härte von etwa Rockwell C
20 bis 45 hat, und daß in die Oberfläche der Zahnradzähne Kohlenstoff
mit einer Tiefe von etwa 1,14 mm (0,045 inches) eingebracht ist.
12. Kegelrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober
fläche der Zahnradzähne eine Härte von etwa Rockwell C 60 hat.
13. Kegelrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahn
radzähne Restdruckspannungen von 7.000 kg/cm2 (100.000 pounds per
square inch (psi)) oder mehr hat.
14. Kegelrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das nied
riggekohlte Stahlmaterial einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,35
% hat.
15. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Zahnradzähne Restdruckspannungen von 7.000 kg/cm2
(100.000 pounds per square inch (psi)) oder mehr haben.
16. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich
net, daß das niedriggekohlte Stahlmaterial einen Kohlenstoffgehalt von
weniger als 0,35% hat.
17. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß das Kegelrad ein Kegelrad mit Gradverzahnung ist.
18. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß das Kegelrad ein Kegelrad mit Spiralverzahnung ist.
19. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß das Kegelrad ein Hypoidzahnrad ist.
20. Kegelrad nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberfläche der Zahnradzähne einen Kohlenstoffgehalt von
größer als 0,45% hat.
Applications Claiming Priority (1)
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