Zum Einfluss oberflächennaher Eigenschaften auf die Zahnradtragfähigkeit

Einsatzgehärtete Zahnräder werden meist für Anwendungen mit hohen Anforderungen hinsichtlich des zu übertragenden Drehmoments verwendet. Durch die Endbearbeitung der Zahnflankenoberfläche kann sichergestellt werden, dass sowohl die makroskopische Zahnform als auch die mikroskopischen Rauheitskenngrößen den Anforderungen entsprechen. Zur Steigerung der Zahnflankentragfähigkeit durch feinste Zahnflankenoberflächen werden unter anderem die Fertigungsverfahren Gleitschleifen und Polierschleifen eingesetzt. Für Gleitschleifen existiert bereits eine umfassende experimentelle Datenbasis sowie ein daraus abgeleitetes Berechnungsverfahren, um den Einfluss derart erzeugter Oberflächen auf die Grübchentragfähigkeit zu berücksichtigen. Poliergeschliffene Zahnräder wurden bisher nur stichpunktartig untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss von poliergeschliffenen Zahnradoberflächen auf die Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit zu untersuchen. Da bisherige Erkenntnisse maßgeblich auf Versuchen mit Geradverzahnungen beruhen, ist zudem die Übertragbarkeit auf praxisnahe Verzahnungsgeometrien Untersuchungsgegenstand. Begleitet werden die Versuche von einer umfassenden Dokumentation der Randzonen- und Oberflächeneigenschaften zur eindeutigen Abgrenzung der Zahnradvarianten. Ausgehend von den Messergebnissen sowie den experimentellen Ergebnissen wird eine Erweiterung der Normberechnung in ISO 6336 zur Berücksichtigung von feinen Oberflächen im Zahnflanken- und Zahnfußbereich vorgenommen. Aus Versuchsergebnissen sowie detaillierten metallographischen Untersuchungen wird eine erweiterte Modellvorstellung zur Entstehung von Grübchenschäden abgeleitet. In Begleituntersuchungen wird zudem die Möglichkeit zur Kombination von Kugelstrahlen und Polierschleifen zur Erzeugung feiner Oberflächen mit erhöhten Druckeigenspannungen in der Randzone aufgezeigt.