Drei Härteskalen und ihre jeweilige Anwendung bei Schrägverzahnungen
Es werden drei Härteskalen verwendet in Stirnrad Prüfverfahren, die jeweils für einen anderen Härtebereich und Messkontext geeignet sind. Die Verwendung der falschen Skala – beispielsweise der Versuch, eine aufgekohlte Oberfläche mit HRC 60 mit einem Brinell-Härteprüfgerät zu messen – führt zu unzuverlässigen Ergebnissen und kann das Prüfgerät beschädigen.
Bereich: HB 80–650 (zuverlässig bis HB 450 für Zahnräder). Getestet mit einer 10-mm-Hartmetallkugel bei 3000 kg Last. Der große Eindringkörper (2–6 mm Durchmesser) mittelt über eine große Fläche, wodurch sich HB für QT-Weichflankenprüfung eignet. Schrägverzahnung (HB 220–350). Das HB-Verfahren ist für aufgekohlte Oberflächen ungeeignet – der Eindringkörper ist zu groß und dringt durch die dünne Randschicht in den weicheren Kern ein, was zu einem uneinheitlichen Messwert führt, der die tatsächliche Oberflächenhärte unterschätzt.
Bereich: HRC 20–70 (zuverlässig für Zahnradoberflächen HRC 30–65). Geprüft mit einem Diamant-Brale-Kegel bei 150 kg Prüflast. Der kleinere Eindringkörper (ca. 0,2 mm Eindruckdurchmesser) misst die Oberflächenhärte zuverlässig auf einsatzgehärteten (HRC 58–62) und induktionsgehärteten (HRC 50–55) Oberflächen. SchrägverzahnungDie minimale Einsatzhärtungstiefe für eine gültige HRC-Messung beträgt etwa 0,5 mm – darunter überschätzt der Test die Einsatzhärte, da der Eindringkörper den weicheren Kern unter der dünnen Einsatzhärtung erfasst.
Messbereich: beliebig – 50–3000 HV. Geprüft mit einem Diamantpyramidenprüfkörper unter Lasten von 0,01 bis 30 kg. Der Mikrohärteprüfkörper (Eindruck 0,01–0,1 mm) ermöglicht Messungen in eng beieinanderliegenden Tiefen von der Oberfläche – alle 0,1 mm durch die Einsatzhärtung – und liefert so das vollständige Härte-Tiefen-Profil, das zur Bestimmung der effektiven Einsatzhärtungstiefe erforderlich ist. Dies ist die einzige Skala, die die Einsatzhärtungstiefe in einem solchen System messen kann. Stirnrad.
Wo kann die Härte eines Schrägverzahnungszahns geprüft werden?
Detail des Schrägverzahnungszahns – die drei korrekten Härteprüfstellen: (1) Zahnflanke am Teilkreis für die HRC-Oberflächenhärte; (2) Zahnstirnfläche für die Brinell-Härteprüfung (weiche Flanke); (3) metallografischer Querschnitt in der Zahnmitte für die Vickers-Mikrohärteprüfung. Jede Prüfstelle dient einem anderen Prüfzweck.
Prüfort für die Oberflächenhärte – An der Zahnflanke am Teilkreis
Die korrekte Position für die HRC-Oberflächenhärteprüfung auf einem aufgekohlten oder induktionsgehärteten Werkstück Stirnrad Die Härteprüfung erfolgt an der Zahnflanke, auf Höhe des Teilkreises (der mittleren Höhe des aktiven Zahnprofils). Prüfen Sie nicht an der Zahnspitze (dem Außendurchmesser des Zahnrads) oder am Zahnfuß – diese Bereiche weisen ein anderes Kohlenstoffprofil als die aktive Zahnflanke auf und können zu irreführenden Härtewerten führen. Für eine harte Zahnflanke Stirnrad Bei M5 liegt der Teilkreis etwa 3,5 mm über dem Fußkreis und ist somit gut mit einem tragbaren HRC-Prüfgerät zugänglich.
Korea Ever-Power prüft die HRC-Härte an mindestens drei Zähnen pro Zahnrad im Teilkreis an der Zahnflanke und gibt die Minimal- und Maximalwerte sowie den Mittelwert an. Der vorgegebene Bereich (z. B. HRC 58–62) muss von allen Einzelmessungen, nicht nur vom Mittelwert, eingehalten werden.
Brinell-Prüfstelle – Stirnfläche des Zahnrads oder gebohrte Nabenfläche
Für QT-Soft-Flank Schrägverzahnung (HB 220–320) Die Brinellhärte wird an der Stirnfläche des Zahnrads oder der Nabenbohrung geprüft – nicht an der Zahnflanke (der Zahn ist zu schmal für einen zuverlässigen 10-mm-Kugelabdruck auf der gekrümmten Flankenfläche). Die Stirnfläche wird vor der Prüfung auf Ra ≤ 1,6 µm plan bearbeitet, um eine repräsentative ebene Fläche für den Eindringkörper zu gewährleisten. Die Brinellhärte der Stirnfläche gilt als repräsentativ für die Härte des weichen Zahnflankenquerschnitts. Stirnrad Körper.
Härtetiefenmessung mittels Vickers-Mikrohärteprüfung
Die Überprüfung der Härtetiefe ist der wichtigste und am häufigsten hinterfragte Punkt bei einer einsatzgehärteten Stirnrad Prüfzertifikat. In ISO 6336-5 und DIN 50190 sind zwei Härtetiefenmessungen definiert:
| Begriff | Definition | Prüfverfahren | Warum das wichtig ist |
|---|---|---|---|
| Effektive Gehäusetiefe (ECD, CHD) | Tiefe von der Oberfläche bis zu dem Punkt, an dem die Härte auf HV 550 (≈ HRC 52) abfällt | Vickers-Mikrohärteprüfung in 0,1-mm-Intervallen von der Oberfläche nach innen; Tiefeninterpolation beim Überschreiten von HV 550. | Direkt mit der Lochfraßbeständigkeit verbunden ist die Tiefe der ermüdungsbeständigen Schicht. Diese muss mindestens dem in der Zeichnung angegebenen Mindestwert entsprechen. |
| Gesamtgehäusetiefe (TCD, CD) | Tiefe von der Oberfläche bis zu dem Punkt, an dem die Härte der Kernhärte + 50 HV entspricht | Die Vickers-Härteprüfung wurde fortgesetzt, bis sich die Härte auf Kernniveau stabilisierte; Tiefe bei (Kern + 50 HV) Messwert | Gibt die Gesamttiefe der kohlenstoffangereicherten Zone an. TCD ist stets größer als ECD – um 25–60%, abhängig von Legierung und Abschreckverfahren. Die Zeichnung muss die zu messende Einheit angeben. |
Wie man eine Gehäusetiefenmessung liest
Eine Vickers-Mikrohärteprüfung für ein aufgekohltes Stirnrad Die Härte wird auf der Y-Achse und die Tiefe unter der Oberfläche auf der X-Achse dargestellt. Charakteristisch ist folgender Verlauf: Hohe Oberflächenhärte (HV 700–850, entsprechend HRC 60–65) an der Oberfläche; allmählicher Abfall in der Einsatzhärtung; Übergangszone, in der die Härte innerhalb von 0,2–0,5 mm von HV 550 auf die Kernhärte abfällt; flache Kernhärte (HV 350–450, HRC 35–45). Die effektive Einsatzhärtungstiefe (ECD) wird am Schnittpunkt der Härteachse mit HV 550 abgelesen. Für die Spezifikation „ECD min. 0,8 mm“ muss die Kurve HV 550 in einer Tiefe von mindestens 0,8 mm unter der Oberfläche schneiden.
Mobile Feldhärteprüfung – Leeb- und UCI-Methoden
Für die HRC- und Brinell-Prüfgeräte in der Werkstatt muss die Ausrüstung zum Gerät gebracht werden. Bei großen Geräten Schrägverzahnung (AD > 400 mm, Masse > 500 kg) die nicht in ein Labor transportiert werden können, ermöglichen tragbare Härteprüfgeräte die Überprüfung vor Ort am Installationsort oder in der Werkstatt:
| Verfahren | Funktionsprinzip | Genauigkeit vs. Labor | Am besten geeignet für |
|---|---|---|---|
| Leeb-Rebound (HL) | Eine Wolframkarbidkugel wird mittels einer Feder gegen die Oberfläche geschleudert; das Verhältnis von Rückprall- zu Aufprallgeschwindigkeit wird elektronisch gemessen und mithilfe einer empirischen Tabelle in HRC oder HB umgerechnet. | ±3–5 HRC im Vergleich zum Laborwert; zuverlässig für QT-Zahnräder; weniger zuverlässig bei dünnen einsatzgehärteten Gehäusen (<1 mm) | Große weiche Flanke Schrägverzahnung im Feld; Massenprüfung, ob die Wärmebehandlung überhaupt angewendet wurde |
| UCI (Ultraschall-Kontaktimpedanz) | Ein mit Diamant bestückter Vickers-Stab schwingt im Ultraschallmodus; der Kontakt mit der Prüfoberfläche verändert die Resonanzfrequenz proportional zur Oberflächenhärte. | ±2–3 HRC; genauer als Leeb für aufgekohlte Oberflächen mit einer Einsatzhärtungstiefe > 0,3 mm. | Harte Zahnflanke Schrägverzahnung bei der Installation; gekrümmte Oberflächen, auf denen Brinell- oder Rockwell-Prüfgeräte nicht positioniert werden können |
Tragbare Härteprüfgeräte sollten vor jeder Messung anhand eines zertifizierten Referenzprüfblocks (HRC 60 ± 0,5 und HRC 40 ± 0,5) kalibriert werden. Stirnrad Bei Zahnflanken muss der Prüfer senkrecht zur gekrümmten Flankenfläche ausgerichtet sein – die Verwendung einer Haltevorrichtung für die Sonde wird empfohlen, um einen gleichbleibenden Sondenwinkel zu gewährleisten.
Was ist bei einem Härtezertifikat für Stirnräder zu prüfen?
Harte Zahnflanke Stirnrad Das diesem Zahnrad beiliegende Härteprüfzertifikat dokumentiert die Härte (HRC) an mindestens drei Zähnen (Minimal-, Maximal- und Mittelwert), die Vickers-Härtekurve und die Härteprüfung (ECD) bis HV 550 mit Angabe der Härtetiefe in mm. Zertifikate, denen Einzelzahnmessungen oder eine Definition der Härtetiefe fehlen, sollten vor Annahme der Sendung hinterfragt werden.
Ein vollständiges Härtezertifikat für eine einsatzgehärtete und geschliffene Oberfläche Stirnrad muss Folgendes enthalten:
- Oberflächenhärte: HRC-Werte für mindestens 3 einzelne Zähne (nicht nur der Durchschnittswert), mit Angabe der Zahnradseriennummer und des Prüforts. Der Spezifikationsbereich (z. B. HRC 58–62) muss bei jeder Einzelmessung eingehalten werden.
- Kernhärte: Der Härtewert (HRC) in der Zahnquerschnittsmitte (typischerweise HRC 30–40 für einsatzgehärtete Sorten) wurde durch die Prüfung eines Teststücks aus derselben Charge, die denselben Ofenzyklus durchlaufen hat, bestätigt.
- Gehäusetiefe: ECD-Wert in mm bei HV 550, mit beigefügter Härteverlaufstabelle oder -grafik. Die Definition „ECD bis HV 550 nach DIN 50190 Teil 1“ sollte explizit angegeben werden.
- Ofenchargenidentifizierung: Ofenbeladungsnummer, Temperaturdiagrammreferenz und Datum – dadurch können die spezifischen Wärmebehandlungsbedingungen nachvollzogen werden, falls nach der Installation eine Qualitätsfrage auftritt.
Korea Ever-Power – Härtedokumentation für jede Bestellung von einsatzgehärteten Zahnrädern
Korea Ever-Power liefert die Dokumentation zur Härteprüfung als Standardbestandteil des Inspektionspakets für jede einsatzgehärtete oder induktionsgehärtete Komponente. schrägverzahntes Zahnrad Bestellung. Die Standarddokumentation umfasst: HRC-Messwerte an mindestens 3 Zähnen (Einzelwerte, nicht gemittelt); Kernhärte eines Prüfstücks aus derselben Charge; Vickers-Härtetabelle mit Härtewerten in 0,1-mm-Tiefenintervallen; effektive Einsatzhärtungstiefe (ECD) explizit angegeben bei HV 550 gemäß DIN 50190; und Ofendiagramm für vollständige Rückverfolgbarkeit. Als direkte Hersteller von Stirnrädern Dank hauseigener Wärmebehandlung deckt die Härtedokumentation von Korea Ever-Power den gesamten Prozess vom Rohling bis zum fertigen Zahnrad lückenlos ab. Durchsuchen Sie die Produktpalette an Stirnradgetrieben für alle Material- und Wärmebehandlungsoptionen.
Häufig gestellte Fragen
Ja – mit einem tragbaren UCI- oder Leeb-Härteprüfgerät kann die Härte an der Zahnflanke eines eingebauten Zahns gemessen werden. Stirnrad Ohne Ausbau, vorausgesetzt, das Zahnrad ist zugänglich und feststehend. Die Zahnflankenfläche muss sauber sein (Öl mit Lösungsmittel entfernt) und die Prüfspitze senkrecht zur Flanke ausgerichtet. Bei Zahnrädern in geschlossenen Getrieben muss ein Inspektionsdeckel geöffnet werden. Mobile Härteprüfungen am Einbauort sind besonders wertvoll, um zu überprüfen, ob ein eingebautes Ersatzteil Stirnrad muss die richtige Härte aufweisen, bevor die Maschine wieder in Betrieb genommen wird, ohne auf die Ergebnisse von Labortests zu warten.
Eine HRC-Abweichung von mehr als ±2 HRC zwischen den Zähnen desselben Zahnrads deutet entweder auf ungleichmäßiges Abschrecken (einige Zähne kühlten aufgrund ihrer Position in der Ofenladung langsamer ab) oder auf ungleichmäßige Oberflächenkohlebildung durch ungleichmäßige Gasströmung im Ofen hin. Eine Abweichung von mehr als ±4 HRC über einen Zahn Stirnrad Dies ist in der Regel ein Ablehnungsgrund: Zähne mit geringerer Härte erreichen ihre Kontaktermüdungsgrenze (σ_H lim) vor den härteren Zähnen, was zu einer Streuung der Zeit bis zum Beginn der Grübchenbildung führt und die Lebensdauer unvorhersehbar macht. Korea Ever-Power gibt den minimalen, maximalen und mittleren HRC-Wert pro Zahnradkörper an, um dem Kunden einen vollständigen Überblick über die Härteverteilung zu geben.
ISO 6336-5 gibt Richtlinien für die minimale effektive Einsatzhärtungstiefe (ECD_min) in Abhängigkeit vom Normalmodul Mn und der erforderlichen Kontaktspannung vor. Vereinfacht ausgedrückt: ECD_min ≈ 0,15 × Mn für einsatzgehärtete Zahnräder in MQ-Werkstoffqualität und bei moderater Kontaktspannung (σ_H ≤ 1200 MPa). Bei höherer Kontaktspannung (σ_H = 1300–1500 MPa) gilt: ECD_min ≈ 0,2 × Mn. Bei M5 beträgt ECD_min ≈ 0,75–1,0 mm in MQ-Qualität. Unzureichende Einsatzhärtungstiefe führt zu Einsatzhärtungsbruch – einem Versagensmodus, bei dem die maximale Scherspannung unter der Oberfläche (aus dem Hertzschen Kontakt) unterhalb der Grenze zwischen Einsatzhärtung und Kern anstatt innerhalb der harten Einsatzhärtung auftritt und einen tiefen Abplatzbruch auslöst. Einsatzhärtungsbruch kündigt sich weniger frühzeitig an als Oberflächengrübchen und ist daher ein gefährlicherer Versagensmodus. Schrägverzahnung unter hoher Last.
Die Zahnspitze (Kopfkreis) weist ein anderes Kohlenstoffprofil auf als die aktive Oberfläche der Zahnflanke. Beim Gasaufkohlen härtet die Zahnspitze schneller auf als die Flanke, da sie drei exponierte Oberflächen besitzt (Spitze und beide Flanken, die an der Spitze zusammenlaufen), während die Flanke nur eine exponierte Oberfläche aufweist. Die Spitze entwickelt daher einen etwas höheren Kohlenstoffgehalt und potenziell eine höhere Oberflächenhärte als die aktive Flanke – wodurch Außendurchmessermessungen etwas zu optimistisch und nicht repräsentativ für die Flankenhärte sind, an der die Kontaktmüdung tatsächlich einsetzt. Korea Ever-Power testet die Härte an der Zahnflanke im Bereich des Teilkreises und gibt diese als repräsentativen Wert für die Oberflächenhärte an. Stirnrad Bewertung der Lochfraßbeständigkeit.
Härteprüfung und Dokumentation der Einsatzhärtungstiefe bei jeder Bestellung
Korea Ever-Power liefert HRC-Messwerte für mindestens drei Zähne, Kernhärte, Vickers-Härtetabelle und explizite ECD-Werte bei HV 550 – als Standarddokumentation für jede Bestellung von einsatzgehärteten oder induktionsgehärteten Schrägverzahnungen. Zertifikate werden nur mit Einzelmessungen ausgestellt. Unklare Angaben zur „Gesamthärtungstiefe“ werden bei Angabe der ECD-Werte nicht gemacht.
HRC an 3+ Zähnen · Kernhärte · Vickers-Härteprüfung · ECD bis HV 550 · DIN 50190 · Chargenrückverfolgbarkeit im Ofen
Herausgeber: Cxm
