Steigerung der Zahnflankentragfähigkeit durch optimierte Fertigung und Schmierung

Die Zahnflankentragfähigkeit einsatzgehärteter Verzahnungen wird maßgeblich durch die Eigenschaften der oberflächennahen Randzone sowie durch das Zusammenspiel aus Oberflächenbeschaffenheit und Schmierungszustand bestimmt. In zahlreichen Forschungsarbeiten ist belegt, dass diese Eigenschaften durch kontrolliertes Kugelstrahlen in Kombination mit einem anschließenden Gleitschleifen wesentlich verbessert werden können. Die daraus resultierende Tragfähigkeitssteigerung ist im normierten Berechnungsverfahren nach ISO 6336 bisher nur unzureichend berücksichtigt. Aus früheren Forschungsarbeiten sind erweiterte Ansätze bekannt, die jedoch aufgrund vorliegender Einschränkungen bisher nur begrenzt in der praktischen Anwendung nutzbar sind.

Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, den Wissensstand zum Einfluss optimierter Fertigungsverfahren und Schmierungsbedingungen auf die Grübchentragfähigkeit zu erweitern und Möglichkeiten aufzuzeigen, wie der negative Einfluss vorliegender Graufleckigkeit gemindert werden kann. Die experimentellen Untersuchungen wurden dabei durch theoretische Analysen sowie durch eine umfassende zerstörungsfreie sowie zerstörende Dokumentation begleitet. Auf Basis der Erkenntnisse wurde eine Erweiterung der Berechnung zur Grübchentragfähigkeit nach ISO 6336-2 vorgeschlagen, die eine umfassendere Berücksichtigung des Eigenspannungs- und Oberflächenzustands erlaubt. Zusätzlich wurden die bisher bekannten Modellvorstellungen zum Rissgeschehen geschmierter, hoch belasteter Zahnflanken weiterentwickelt.