Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses zum Fließpressen betriebsangepasster Verzahnungen für den Einsatz in der Materialpaarung Metall-Kunststoff
Development of a fundamental understanding of the cold forging of gears tailored for the application in the metal-polymer material pairing
Creators: name: Rohrmoser, Andreas
Publisher: name: FAU University Press
Year: 2024
Subjects: subject: Fließpressen
subject: Verzahnung
subject: Zahnräder
subject: Umformen
subject: Metall
subject: Kunststoff
subject: Verschleiß
subject: Ingenieurwissenschaften
subject: Maschinenbau
subject: Produktionstechnik
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::60 Technik::600 Technik und Technologie
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::62 Ingenieurwissenschaften::620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Bereiche
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::62 Ingenieurwissenschaften::621 Angewandte Physik
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::67 Industrielle Fertigung::670 Industrielle Fertigung
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::67 Industrielle Fertigung::671 Verfahren der Metallverarbeitung und Rohprodukte aus Metall

description: Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-723-4
description: Zahnräder stellen integrale und unverzichtbare Maschinenelemente dar. Für Anwendungen im niedrigen und mittleren Leistungsbereich ist der Einsatz trockenlaufender Zahnradgetriebe der Materialpaarung Metall-Kunststoff vielversprechend, da die spezifischen Vorteile beider Werkstoffe kombiniert werden. Im Betrieb tritt allerdings Verschleiß auf, wodurch die Einhaltung der funktionsrelevanten Toleranzen und die Lebensdauer des Getriebes begrenzt werden. Innerhalb der Paarung beeinflussen die Eigenschaften des metallischen Partners das Verschleißverhalten wesentlich, weshalb dessen fertigungsbedingten Bauteileigenschaften eine entscheidende Bedeutung zukommt. Vor diesem Hintergrund bietet der Einsatz des Kaltfließpressens zur Verzahnungsherstellung Potential aufgrund kurzer Prozesszeiten, einer hohen Materialeffizienz sowie guten erzielbaren mechanischen Eigenschaften und einer hohen resultierenden Oberflächengüte. Herausforderungen sind allerdings die geringe Verzahnungsgenauigkeit sowie eine hohe Werkzeugbeanspruchung. Um das Einsatzpotential fließgepresster Zahnräder in der Materialpaarung Metall-Kunststoff zu steigern und den Verschleiß zu reduzieren, wird in dieser Arbeit ein grundlegendes Verständnis zur betriebsangepassten Herstellung erarbeitet. Dies beinhaltet die Ermittlung von Einflussgrößen der metallischen Verzahnung auf das Verschleißverhalten sowie die Identifikation der auftretenden Verschleißmechanismen. Des Weiteren werden Maßnahmen zum Fließpressen einsatzfertiger Verzahnungen erforscht. Hierzu werden Einflussgrößen auf die Prozess- und Bauteileigenschaften sowie die zugrundeliegenden Wirkzusammenhänge ermittelt. Aufbauend darauf werden Stellhebel zur systematischen Beeinflussung der umforminduzierten Bauteileigenschaften der fließgepressten Verzahnungen entwickelt. Abschließend werden anwendungsgerechte Empfehlungen zur Herstellung betriebsangepasster, einsatzfertiger metallischer Zahnräder für die Materialpaarung Metall-Kunststoff durch Kaltfließpressen abgeleitet.
description: Gears represent integral and essential machine elements. For applications in the low and medium power range, the use of dry-running gears of the metal-polymer material pairing is promising, as the specific advantages of both materials are combined. However, wear occurs during operation, which limits compliance with functionally relevant tolerances and the service life. Within the pairing, the properties of the metallic partner significantly influence the wear behavior, which is why its manufacturing-related component properties are of decisive importance. Against this background, the use of cold forging for gear manufacturing offers potential due to short process times, high material efficiency as well as good achievable mechanical properties and a high resulting surface quality. Challenges, however, are the low gear accuracy as well as high tool loads. In order to increase the application potential of cold forged gears in the material pairing metal-polymer and to reduce wear, a fundamental understanding of operation-adapted manufacturing is developed within this work. This includes the determination of parameters influencing the wear behavior of the metallic gearing and the identification of the wear mechanisms that occur. Furthermore, measures for the full forward extrusion of ready-to-use gears are investigated. For this purpose, influencing variables on the process and component properties as well as the underlying cause-effect relationships are determined. Based on this, control levers will be derived for systematically influencing the forming-induced component properties of cold forged gears. Finally, recommendations are derived for the manufacture of operation-adapted, ready-to-use metallic gears for the metal-polymer material combination by cold forging.