Anwendung eines neuen Verfahrens zur Zahnflächenhärtung durch ZZ Bearings

2023-01-25

Die Kontaktermüdung der Zahnflächen ist einer der Hauptfaktoren, die die Lebensdauer von Drehverbindungen begrenzen. Dies gilt insbesondere in den Betriebsumgebungen von Schwermaschinen, die durch häufige Start-Stopp-Vorgänge und die Einwirkung von Stoßbelastungen gekennzeichnet sind, wo Zahnflächenabplatzungen oft zur vorzeitigen Verschrottung der gesamten Komponente führen. Um diesen Engpass zu überwinden, hat die Abteilung Verfahrenstechnik bei ZZ Bearings die neueste Tiefeninduktionshärtetechnologie eingeführt und eine umfassende, präzisionsorientierte Überarbeitung seines bestehenden Arbeitsablaufs für das Aufkohlen und Abschrecken durchgeführt.

Während das traditionelle Aufkohlen und Abschrecken gut etabliert ist, neigt es bei Anwendung auf großdurchmessige Ringkomponenten zu Problemen wie ungleichmäßiger Härtetiefe und suboptimaler Eigenspannungsverteilung. Das von ZZ Bearings übernommene neue Verfahren nutzt hochfrequente Induktionserwärmung in Verbindung mit computergesteuerter Wassersprühkühlung. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung sowohl der Erwärmungszone als auch der Abkühlrate, was zur Bildung einer gehärteten Schicht auf der Zahnfläche führt, die durch eine optimale Tiefe und einen graduellen Härteverlauf gekennzeichnet ist. Die metallografische Analyse zeigt, dass mit diesem neuen Verfahren behandelte Zahnflächen eine feinere und gleichmäßigere martensitische Mikrostruktur aufweisen, zusammen mit deutlich erhöhten Druckeigenspannungen – Faktoren, die gemeinsam die Beständigkeit gegen Kontaktermüdung erheblich verbessern.

Während beschleunigter Lebensdauerprüfstände, die von einem unabhängigen, autoritativen Drittlabor durchgeführt wurden, zeigten die mit dem neuen Verfahren behandelten ZZ-Drehverbindungen eine außergewöhnliche Haltbarkeit. Unter simulierten Schwerlast-Stoßbedingungen übertrafen diese Lager das 1,5-Fache ihrer ausgelegten Lebensdauer – gemessen in Betriebszyklen – ohne erkennbare Grübchenbildung. Im Gegensatz dazu versagten die Produkte der Kontrollgruppe nach der gleichen Anzahl von Zyklen. Die Daten belegen eindeutig, dass dieses neue Verfahren die Kontaktermüdungslebensdauer des Produkts um mehr als 50% verlängert. Diese technologische Aufrüstung verbessert nicht nur die Produktwettbewerbsfähigkeit, sondern führt auch zu greifbaren Vorteilen für Endanwender, indem sie längere Austauschintervalle und eine signifikante Reduzierung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) ermöglicht. Derzeit ist dieses fortschrittliche Verfahren vollständig in die Produktionslinien für unsere mittleren bis gehobenen Drehverbindungsproduktlinien integriert.

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