Untersuchung von maßgeschneiderten Umformbauteilen als tribologisch belastete Maschinenelemente

verfasst von

Florian Pape, Timm Coors, Gerhard Poll

Abstract

Um zukünftige Trends zur Weiterentwicklung von Maschinenelementen zu erfüllen, müssen die Oberflächen- und Bauteileigenschaften verbessert werden. Um Maschinenelemente weiter zu optimieren, bietet der Einsatz von Tailored Forming neue Möglichkeiten. Mit diesem Ansatz ist es möglich, Maschinenelemente aus zwei oder mehr Metallen mit verbesserter Leistung und Funktionalität auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt herzustellen. Die Prozesskette beginnt mit der Verbindung verschiedener Werkstoffe zu einem hybriden Werkstück, das anschließend zur Endgeometrie umgeformt wird. Die Eigenschaften der Fügezone können durch den Umformprozess sowie durch Wärmebehandlung und mechanische Nachbearbeitung verbessert werden.

Im Rahmen des Projektes werden exemplarisch Tailored Forming Bauteile bei Wälzkontaktermüdung untersucht. So standen ein Axiallager, eine Welle mit integrierter Laufbahn, eine Lagerbuchse bzw. Schrägkugellager und ein Kegelrad im Mittelpunkt dieser Forschung. Bei diesen Bauteilen werden die hochbeanspruchten Bereiche mit einem höherfesten Werkstoff verstärkt, während der Rest des Bauteils aus einem kostengünstigen und einfach zu verarbeitenden Werkstoff besteht. Besonderes Augenmerk wird auf die notwendige Materialstärke und die Integrität der Fügezone gelegt. Bei dem Beispiel der Welle wirkt die Laufbahn als Innenring eines Lagers und sollte der Wälzkontaktermüdung, mechanischen Verschleiß und Lastspannungen widerstehen. Dieses Maschinenelement weist verschiedene Anforderungen in einem Bauteil auf, wie z. B. Widerstand gegen strukturelle Belastungen und eine Oberfläche unter zyklischer Wälzkontaktermüdung. Das Grundmaterial kann nach Gewicht und Kosten ausgewählt werden, wenn grundsätzliche Anforderungen an die Gestaltfestigkeit erfüllt sind. Erste Ermüdungsversuche wurden durchgeführt, um die Zuverlässigkeit des beschriebenen Konzepts nachzuweisen.

Organisationseinheit(en)

Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie

Typ

Artikel

Journal

Forschung im Ingenieurwesen/Engineering Research

Band

82

Seiten

311-318

Anzahl der Seiten

8

ISSN

0015-7899

Publikationsdatum

12.2018

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Peer-reviewed

Ja

ASJC Scopus Sachgebiete

Allgemeiner Maschinenbau

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.1007/s10010-018-0284-y (Zugang: Geschlossen)