Krug, T: Beurteilung des Schädigungsverhaltens einsatzgehärt

Einsatzgehärtete Zahnräder in Fahrzeuggetrieben sind zyklisch höchstbeanspruchte Bauteile. Ihre Lebensdauer wird bestimmt durch das Zusammenwirken von Beanspruchung, Zahnflankentragfähigkeit und Zahnfußtragfähigkeit. Letztere wird durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst. Die Zahngeometrie bestimmt die Spannungsüberhöhung, die lokal aufgrund von Kerbwirkungen auftritt, und den Gradient der Lastspannungen unter der Zahnfußoberfläche. Die chemische Zusammensetzung und vorliegende Verunreinigungen legen im Zusammenwirken mit der chemothermischen Behandlung den Randkohlenstoffgehalt, die ggf. auftretende Randoxidation sowie Restaustenitgehalt, den Kohlenstoffgradient, die Einsatzhärtetiefe und den resultierenden Eigenspannungszustand fest. Die spanende Endbearbeitung und ggf. vorzunehmende Kugelstrahlbehandlungen bestimmen die Oberflächentopographie, beeinflussen den oberflächennahen Eigenspannungszustand und können durch Restaustenitumwandlung Gefügeänderungen bewirken. Insgesamt liegen Gradienten der Lastspannungen, der Eigenspannungen und der lokalen Werkstoffeigenschaften vor, die bei der Getriebebeanspruchung in komplexe Wechselwirkung miteinander treten. Dabei reicht es keineswegs aus, nur die Oberflächenwerte von Last- und Eigenspannungen sowie des Werkstoffgefüges und der daraus resultierenden Eigenschaften zu betrachten, sondern deren ortsabhängige Verteilung.Die Bewertung der Zahnfußbeanspruchung wird durch die mögliche Veränderung der Eigenspannungsverteilung und des Gefüges während der zyklischen Beanspruchung erschwert. Eigenspannungen können bei hinreichend hohen Beanspruchungen zyklisch abgebaut und durch beanspruchungsinduzierte Restaustenitumwandlung umgelagert werden. Eine positive Auswirkung von durch chemothermische Behandlungen und ggf. durch Randschichtverfestigungsverfahren erzeugte Druckeigenspannungen auf den