Beim Zahnradhärten handelt es sich um einen Prozess, der die Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit von Zahnrädern verbessert, indem eine gehärtete Schicht auf der Oberfläche der Zahnradzähne erzeugt wird. Es gibt verschiedene Verfahren zum Härten von Zahnrädern, wie zum Beispiel Induktionshärten, Aufkohlen, Nitrieren und Flammhärten.
- Induktionshärten Erhitzt die Zähne des Zahnrads in einem Magnetfeld mit elektrischem Strom und schreckt sie anschließend mit Wasser oder Öl ab. Diese Methode ist schnell, präzise und energieeffizient, erfordert jedoch spezielle Ausrüstung und kann zu Verformungen oder Rissen führen.
- Beim Aufkohlen handelt es sich um eine Art Einsatzhärten, bei dem Kohlenstoff in die Oberflächenschicht von Zahnrädern aus kohlenstoffarmem Stahl eingebracht wird, indem diese in einer kohlenstoffreichen Atmosphäre erhitzt werden. Diese Methode erzeugt eine tiefe und gleichmäßige Hülle mit hoher Härte und Zähigkeit, dauert jedoch lange und kann zu Dimensionsänderungen führen.
- Nitrieren ist eine weitere Art des Einsatzhärtens, bei dem Stickstoff in die Oberflächenschicht von Zahnrädern aus legiertem Stahl eingebracht wird, indem diese in einer stickstoffreichen Atmosphäre erhitzt werden. Diese Methode erzeugt eine dünne und harte Hülle mit hoher Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit, kann jedoch die Duktilität und Zähigkeit des Kerns verringern.
- Beim Flammhärten werden die Zahnradzähne mit einer direkten Flamme erhitzt und anschließend mit Wasser oder Luft abgeschreckt. Diese Methode ist einfach, kostengünstig und flexibel, kann jedoch zu ungleichmäßiger Erwärmung, Oxidation oder Verformung führen.
Induktionshärten von Zahnrädern im Vergleich zu anderen Härteverfahren
- Induktionshärten ist schnell, präzise und energieeffizient, erfordert jedoch spezielle Ausrüstung und kann zu Verformungen oder Rissen führen.
- Beim Induktionshärten kann nur die Oberfläche der Zahnradzähne gehärtet werden, sodass der Kern weich und duktil bleibt. Dies kann die Ermüdungs- und Schlagfestigkeit der Zahnräder verbessern, aber auch die Verschleißfestigkeit und Kernhärte verringern.
- Durch Induktionshärten können je nach Induktordesign bestimmte Bereiche der Zahnradzähne gehärtet werden, beispielsweise der Fuß oder die Flanke. Dadurch kann das Härtebild für verschiedene Zahnradanwendungen optimiert werden, es können aber auch elektromagnetische End- und Kanteneffekte entstehen.
- Das Induktionshärten eignet sich für Zahnräder mit großen Modulen und komplexen Geometrien, wie z. B. Außen- oder Innenräder, Schneckenräder, Zahnstangen und Kettenräder. Für kleine und feine Zahnräder ist es nicht sehr geeignet, da die Zahn-für-Zahn-Technik schwierig anzuwenden ist.