Vakuum-Wärmebehandlung in der Automobilindustrie

Das harte Herz modernster Getriebetechnik

In der heutigen Automobilwelt vollzieht sich ein gewaltiger Wandel. Elektroautos, strengere Emissionsvorschriften und der Wunsch nach effizienteren Fahrzeugen treiben die Industrie voran. Doch eine der größten Herausforderungen bleibt die Entwicklung und Herstellung moderner Getriebe. Hier treffen traditionelles Ingenieurwissen auf die Anforderungen einer neuen, nachhaltigen Mobilität. Wie Graphite Materials helfen konnte, eine wertschöpfende und zuverlässige Lösung zu finden, lesen Sie hier.

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Hintergrund

Ein modernes Getriebe muss nicht nur leistungsfähig, sondern auch leicht sein. Dies wird umso schwieriger, wenn man bedenkt, dass Autos heute oft mit kleineren, aber stärkeren Motoren ausgestattet werden. Die Herausforderung besteht darin, ein Getriebe zu bauen, das diese erhöhte Leistung mit möglichst geringem Energieverlust auf die Straße bringt. Damit Werkstücke eines Getriebes sowohl hart und widerstandsfähig sind als auch flexibel bleiben, nutzt man das Prinzip der sog. „Randschichtaufkohlung“. Dabei wird die Oberfläche eines Stahlbauteils durch die Einlagerung von Kohlenstoffatomen gehärtet. Der Kern bleibt duktil, die Werkstückoberfläche wird härter und verschleißfester.

Überblick

Branche:

Automobil

Verfahren:

Niederdruckaufkohlung mit Hochdruck-Gasabschreckung

Lösung:

Individuell entwickelte CFC-Chargiergestelle

mit optimierter Bauteilplatzierung

Leistungen:

Analyse und Simulation, Neukonstruktion, Produktion von CFC-Chargiergestellen

/ Warenträgern / Chargenträgern / Werkstückträgern / CFC-Gestellen

Ergebnis:

Signifikante Verbesserung bei den Verzügen

Die Herausforderung

Für ein filigranes dünnwandiges Ringbauteil wurde das Einsatzhärten nach der Technologie Niederdruckaufkohlung (NDA) mit Hochdruck – Gasabschreckung (HDGA) aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen (Form- und Maßtoleranzen, Härteparameter) ausgewählt. Die Behandlung erfolgte in einer modernen Vakuum-Wärmebehandlungsanlage

. Bei dem Prozess des Aufkohlens werden die Bauteile im Ofen auf Temperaturen um die 900° C erwärmt. Dadurch kann der Kohlenstoff aus dem Prozessgas in die Bauteiloberfläche diffundieren. Danach wird das Bauteil schnell abgekühlt, um die eindiffundierten Kohlenstoffatome im Gefüge der Oberfläche zu fixieren.

Folgende Herausforderungen sind zu beachten:

Qualität: Möglichst geringe Verzüge bei Bauteil nach der Behandlung
Prozess-Sicherheit: Verlässlich reproduzierbare Ergebnisse
Kosteneffizienz: Optimierung der Herstellungskosten

Die konkrete Aufgabe: Härtung dünnwandiger Metallringe

Ein dünnwandiger Ring wurde einlagig auf einem CFC

-Träger im Vakuum einsatzgehärtet. Für eine Serienproduktion war das verwendete Verfahren noch nicht geeignet. Es ergab sich eine nicht tolerierbare Streuung beim Rundlauf.

Prozess & Geschäftsergebnisse

Bei der umfassenden Analyse des bestehenden Prozesses konnten wir feststellen, dass an verschiedenen Stellen Optimierungen möglich waren.

Bauteilgerechtes Träger-Design

Die Positionierung der Ringe wurde neu gestaltet. In einer Testreihe wurden 700 Ringe aus vier unterschiedlichen Chargen, nach der Wärmebehandlung auf dem optimierten Träger, vermessen und ausgewertet. Die Form und Maßabweichungen lagen sämtlich innerhalb der geforderten Toleranzen.

Das Ergebnis

Durch das optimierte Träger-Design konnten die Maximalwerte der Rundheitsabweichung um 25 % und die mittlere Abweichung um 50 % gesenkt werden.

Kein Ring musste als Ausschuss deklariert werden.

Das neue Träger-Design erhielt die Serienfreigabe und wurde als neuer Standard umgesetzt.

Ihr Ansprechpartner

Eduard Lassel

Head of Engineering

+49 911 999 01 03-40

eduard.lassel@graphite-materials.com