Einsatzhärten im Fertigungstakt∗ Translated title: Synchronized case hardening

Kurzfassung

Um die geforderten Festigkeitseigenschaften von Getriebekomponenten sicherzustellen, müssen diese in vielen Fällen einsatzgehärtet werden. Dies wird traditionell in den Zentralhärtereien der Betriebe durchgeführt. Aus der räumlichen Trennung zwischen Fertigungslinie und Wärmebehandlung resultiert jedoch ein enormer logistischer Aufwand. Daher wird seit vielen Jahren nach Möglichkeiten gesucht, die Wärmebehandlung in die mechanische Fertigungslinie zu integrieren. Durch den Einsatz neuer Wärmebehandlungstechnologien, wie der Niederdruckaufkohlung mit Hochdruck-Gasabschreckung, ist es inzwischen möglich, die Wärmebehandlung zumindest in räumlicher Nähe der Fertigung durchzuführen. Um zukünftig die Wärmebehandlung direkt in den Fertigungsfluss zu integrieren und mit ihm zu synchronisieren, wurde ein neues Wärmebehandlungsmodul entwickelt. Gemäß der Fertigungsphilosophie “One Piece Flow” werden die Bauteile in diesem Wärmebehandlungsmodul einzeln von der Grünbearbeitung der Wärmebehandlung zugeführt, im Takt der Weichbearbeitung wärmebehandelt (synchrone Wärmebehandlung) und dann einzeln von der Wärmebehandlung an die Hartbearbeitung übergeben. Die für diese Technologie notwendigen werkstofftechnischen, prozesstechnischen und anlagentechnischen Innovationen werden vorgestellt. Zudem wird anhand von Beispielen gezeigt, welche Bauteilqualitäten mithilfe des neuen Wärmebehandlungsmoduls erzielt werden. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die erzielten Härteprofile, die Aufkohlungsgleichmäßigkeit sowie auf die Maß- und Formänderungen gelegt.

Abstract

To meet quality-specifications many gear-components need to be case hardened, which traditionally takes place in a central hardening shop. However, this separation between machining and heat treatment results in high costs for transportation and logistics within the production-plant. Therefore since many years it is being discussed to integrate heat treatment into the manufacturing line. By applying the technology of low pressure carburizing and high pressure gas quenching it is possible to locate heat treatment inside the machining-facility. In order to totally integrate heat treatment into the manufacturing line and in order to synchronize heat-treatment with machining, a new heat treatment module was developed. Following the philosophy of “One Piece Flow” the parts are taken one by one from the soft machining unit, heat treated in time with the cycle-time of soft machining (“synchronized heat treatment”) and then passed down one by one to the hard machining unit. The paper presents the necessary innovations for this technology in the field of materials, process and equipment. The achieved quality regarding core hardness, carburizing-homogeneity and distortion is presented for several applications.