Distortion of Gears and Sliding Sleeves for Truck Gear Boxes – a Systematical Analysis of Different Heat Treatment Concepts Translated title: Verzug von Zahnrädern und Schiebemuffen für Lastwagengetriebe – eine systematische Analyse verschiedener Konzepte der Wärmebehandlung

Abstract

A systematical approach regarding different distortion potentials in the process chain describes the influence on dimensional and shape changes of gears and sliding sleeves after case-hardening, like part geometry, cold and hot forming of blanks, carburizing concept and temperature profile, oil and gas quenching, as well as individual press and batch hardening. The results show an excellent potential of the new SyncroTherm® concept compared to the conventional case-hardening process for gears and sliding sleeves. Stable distortion characteristics even at elevated temperatures and without decreasing to hardening temperature as well as a good performance after two-dimensional batch quenching instead of the much more expensive individual press quenching were found in this study. Very sensitive part geometries are still a challenge. A clear limitation was found when processing cold formed blanks without annealing before soft machining.

Kurzfassung

In einer systematischen Untersuchung zum Verzugsverhalten von Zahnrädern und Schiebemuffen im Fertigungsprozess wurde der Einfluss unterschiedlicher Potenzialträger auf die Maß- und Formänderungen analysiert. Diese sind u. a. die Bauteilgeometrie, die Kalt- bzw. Warmumformung der Rohlinge, unterschiedliche Wärmebehandlungskonzepte, deren Temperatur-Zeit-Profile, das Abschrecken in Öl oder im Gas sowie die Wärmebehandlung in Chargen oder einzeln beim Fixturhärten. Die Untersuchungen zeigen ein vielversprechendes Potenzial des SyncroTherm®-Konzepts im Vergleich zum konventionellen Einsatzhärten von Rädern und Schiebemuffen. Zu den wichtigsten Erkenntnissen zählen das stabile Verzugsverhalten der mit SyncroTherm® wärmebehandelten Bauteile, auch bei hohen Aufkohlungstemperaturen ohne ein vorhergehendes Absenken der Temperatur auf Härtetemperatur vor dem Abschrecken, sowie positive Verzugsergebnisse nach dem Wärmebehandeln in einlagiger Chargierung als Ersatz für das kostenintensivere Fixturhärten. Festzustellen ist aber auch, dass Bauteile mit sehr empfindlicher Geometrie weiterhin eine Herausforderung hinsichtlich des Verzugs darstellen. Als Grenze für das einlagige Chargenhärten mit dem SyncroTherm®-Konzept konnte das Einsatzhärten von verzugsempfindlichen Schiebemuffen festgestellt werden, die aus kalt ringgewalzten und nicht geglühten Rohlingen gefertigt werden.