Walzen pulvermetallurgisch hergestellter Zahnräder

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Das Walzen pulvermetallurgisch hergestellter Zahnräder verbessert die Festigkeit und Geometrie der Verzahnung, jedoch wurden bisher unerwartete Fertigungsfehler wie Verdichtungsdefizite, Oberflächendefekte und Geometrieabweichungen festgestellt. Diese Arbeit untersucht die Ursachen dieser Fertigungsfehler und leitet Maßnahmen zu deren Vermeidung ab. Zur Prozessanalyse wurden numerische Simulationen und Experimente durchgeführt. Ein Materialmodell wurde entwickelt, das die Deformation und Kompression des pulvermetallurgischen Werkstoffs beschreibt. Zudem wurde ein Analogieversuch erstellt, um die geometrisch-kinematischen Verhältnisse des Walzens abzubilden. Diese Methoden ermöglichten die Untersuchung verschiedener Geometrien und Werkstoffe. Die Ergebnisse zeigen, dass Fertigungsfehler auf den Spannungs-Dehnungs-Zustand zurückzuführen sind; für eine ausreichende Verdichtung ist eine bestimmte hydrostatische Spannung erforderlich. Oberflächendefekte entstehen, wenn oberflächennahe Scheerspannungen die Materialfestigkeit überschreiten, während Geometrieabweichungen durch falsch gerichteten Materialfluss erklärt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden Maßnahmen zur Reduzierung der Fertigungsfehler entwickelt, darunter die Erzeugung einer homogenen Verdichtung entlang des Zahnprofils, die Auswahl geeigneter Werkstoffe zur Minimierung von Oberflächendefekten und die Anpassung der Walzwerkzeuge zur Herstellung einer hochwe