Bei hoher Belastung und hoher Betriebsintensivität sind die Oberflächenfestigkeit und Müdigkeit der Getriebebestandteile entscheidend für die Zuverlässigkeit des gesamten Systems.Zusätzlich zu herkömmlichen Wärmebehandlungsmethoden, die Verstärkung der Zahnradrolle (Roller Burnishing/Cold Rolling), als nicht schneidendes, materialfreies Kunststoffformverfahren, wird in Bereichen wie Schienenverkehr, Automobilgetriebe weit verbreitet,und Baumaschinen.

Dieses Papier interpretiert systematisch das Prinzip, den Prozessweg, den Mechanismus zur Leistungssteigerung und die typische Anwendung der Zugwalzverstärkung im Schienenverkehrsbereich.

Übersicht über das Verfahren zur Walzverstärkung

Gear rolling is a process in which high hardness rollers (usually made of hard alloy or carburized steel) are applied to the tooth surface or root to cause plastic deformation of the tooth surface layer, wodurch eine Restdruckbelastung entsteht und die Oberflächenhärte erhöht wird.

Die Hauptfunktion der Walzverstärkung

1. Verbesserung der Oberflächenhärte

Nach dem Walzen wird die Mikrostruktur der Zahnoberfläche gehärtet und die Härte um 10~30% erhöht.

2. Einführung von Restkompressionsspannungen

Die Druckbelastung kann die Ausbreitung der Risse wirksam hemmen und ist der Schlüssel zur Verbesserung der Kontaktmüdigkeit und der Biegemüdigkeit.

3. Verbesserung der Oberflächenqualität

Nach dem Walzen wird die Rauheit der Zahnoberfläche reduziert, und der typische Wert kann von Ra1,6μm auf Ra0,4μm reduziert werden, und die Zahnoberfläche ist stabiler.

4. Geringfügige Verarbeitungsfehler beheben

Es hat eine gewisse adaptive Trimmfunktion für Wärmebehandlungsdeformation und geringen Wurzelfehler.

Anwendungsbereich des Walzprozesses

Schlüsselparameter für das Walzen von Getriebe

1. Rollendruck (F)

Der auf die Zahnoberfläche ausgeübte Druck sollte größer sein als die Ausfallfestigkeit des Materials, gewöhnlich 200 bis 800 MPa, je nach Material und Zahnoberflächenform.

2. Zuführgeschwindigkeit und Geschwindigkeit

Die Zufuhrgeschwindigkeit der Walze sollte mit 1 bis 3 mm/s geregelt werden.

Die Geschwindigkeit des Getriebes sollte nicht zu schnell sein, in der Regel weniger als 200 U/min, um einen Wärmeanstieg und Oberflächenüberdruck zu verhindern.

3Material und Profil der Walzen

Häufige Materialien: Zementkarbid, Karburiertes Stahl;

Das Rollenprofil muss genau mit dem Wurzelfiletbereich abgestimmt sein, um eine "Stresskonzentration" zu vermeiden.

Der Verstärkungsmechanismus des Getriebewalzens

Die durch das Walzen gebildete gehärteten Schichten sind etwa 0,2 bis 0,5 mm tief, und die Mikrostruktur in diesem Bereich ist verdichtet, mit dichten Schlupflinien und restlichen Druckbelastungen, wie in der Abbildung gezeigt:

Das verstärkte Getriebe weist folgende Eigenschaften auf:

Kontaktmüdungsdauer um 30% bis 80% erhöht;

Die Beugfestigkeit wird um 20% bis 50% erhöht;

Die Geräuschmeldung wird erheblich reduziert und die Einschaltbarkeit erhöht.

Die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit wird verbessert und die Speicherzeit des Schmieröls verlängert.

Anwendung der Walzverstärkung in Schienenfahrzeugen

In der Getriebe des Schienenverkehrs, weil es in einem Zustand von hoher Geschwindigkeit, großes Drehmoment und Aufpralllast für eine lange Zeit, obwohl die traditionelle Wärmebehandlung die grundlegenden Festigkeitsanforderungen erfüllen kann,Die Müdigkeit am Zahnwurzel ist nach wie vor die Hauptursache für das Versagen.

Typische Verfahren:

Rollen und Verstärken der Wurzeln von Kleingeräten nach Vergasung und Löschung;

Die passende Formierstrategie (Zahn-Ober-Rohr-Roll + Zahnwurzelwalzen) bildet ein hochbeständiges Zahnradpaar.

Es wird in Lokomotivengetriebe und Hochgeschwindigkeitszüge eingesetzt.

Praktische Vorschläge für den Prozess

✔ Nebeneinrichtungen:

Spezielle Zahnwurzelwalzmaschine (kann numerisch gesteuert werden, um den Rollenweg einzusetzen);

Es verfügt über eine hochsteife Walzspindel und ein einstellbares Druckmodul.

✔ Erkennungsmodus

Ermittlung von Oberflächenrückstände durch Druckspannungen: Röntgendiffraktion;

Oberflächenhärte: HRc-Prüfung;

Prüfung des Geräuschpegels des Getriebes;

Ermüdungsfestigkeitstest (Bogen/Kontakt).Technologie zur Verstärkung der Zahnradwalzung als wichtiges Mittel zur Verbesserung der Oberflächeigenschaften von Zahnrädern,ist zu einem der Kernprozesse in Bereichen mit hoher Zuverlässigkeit wie dem Schienenverkehr geworden.Durch die Einführung von Restkompressionsbelastungen und die Verbesserung der Oberflächenveredelung und -härte verzögert diese Technologie effektiv den Versagen der Getriebe.als weitere Sicherheitsbarriere außer der Wärmebehandlung dient.