| Titel | Application of tailored forming components as tribologically loaded machine elements |
| Autor | F. Pape, T. Coors, G. Poll |
| Infos zum Autor | Dr.-Ing. Florian Pape, M.Sc. Timm Coors, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll Leibniz Universitaet Hannover Institute of Machine Design and Tribology (IMKT) Welfengarten 1a, 30167 Hannover |
| Inhalt | Die Notwendigkeit zur Reduzierung des Energieverbrauchs führt zu intensiver Forschung nach ressourceneffizienten Maschinenelementen. Ein Haupttreiber in diesem Feld ist insbesondere im Automobilbau zu finden. 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. Eine weitere Verbesserung der gewonnenen Metallverbindung kann durch die Anwendung einer charakteristischen Eigenspannungsverteilung durch Festwalzprozesse erreicht 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 weit verbreiteten Werkstoff besteht. Besonderes Augenmerk wird auf die notwendige Materialstärke und die Integrität der Fügezone gelegt. Beim 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. Zur Herstellung der oben genannten hybriden Lager wurde der Prozessablauf festgelegt und die Schichtdicke des als Laufbahn wirkenden Materials berechnet. Die Integrität der Fügezone wurde durch metallographische Analysen von Querschnitten überprüft. Erste Ermüdungsversuche wurden durchgeführt, um die Zuverlässigkeit des beschriebenen Konzepts nachzuweisen. |
| Datum | 2018 |
