Parameters of distortion in forging gear wheel blanksEinflussgrößen des Verzuges beim Schmieden von Zahnradrohlingen

Abstract

The gear wheel manufacture is one of the key technologies for power train systems and in automotive industry. These complex high performance parts require stable processes and narrow tolerances in order to control the manufacturing costs. Experimental analyses show that the material flow in disk-like gear wheel blanks made of 20MnCr5 can vary significantly. This is of significance as a correlation between the dishing after case-hardening of the gear wheel blanks and the material flow was found. Besides experimental findings, finite element (FE) analyses of the influence of process parameters and perturbations on the distortion of forged gear wheel blanks have been carried out. A temperature gradient over the height of the workpiece is assumed to be largely responsible for the observed material flow variations and the related dishing of the forged gear wheel blanks.

Die Zahnradherstellung ist eine der Schlüsseltechnologien in der Antriebstechnik und der Automobilindustrie. Diese komplexen Hochleistungsbauteile erfordern stabile Prozesse und enge Toleranzen, um die Fertigungskosten zu beherrschen. Experimentelle Analysen zeigen, dass der Stofffluss in scheibenförmigen Zahnradrohlingen aus 20MnCr5 signifikant variieren kann. Diese Beobachtung ist von besonderer Bedeutung, da eine Korrelation zwischen der Schalenformbildung nach dem Einsatzhärten der Zahnradrohlinge und ihrer inneren Stoffflussausbildung festgestellt wurde. Zu den experimentellen Arbeiten wurden Finite Elemente (FE) Analysen zum Einfluss von Prozessparametern und -störgrößen auf den Verzug von geschmiedeten Zahnradrohlingen durchgeführt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die beobachteten Stoffflussstreuungen und die damit verbundenen Verzugsstreuungen der geschmiedeten Zahnradrohlinge auf einen Temperaturgradienten über der Bauteilhöhe vor dem Schmieden zurück zu führen ist.