Zahnradwerkstoff gesucht, bearbeiten + Langzeitgasnitrieren

Hallo

dieses ist eine Spezialistenfrage .... bzw wir können ja mal diskutieren:

Ich muß eine hochbelastete Welle herstellen, die mehrere Verzahnungen
und H7 Passungen hat. Ich möchte die Welle nach dem Härten aus
Kostengründen nicht schleifen oder hartdrehen.

Ich muß mit einem 5mm Kugelfräser viele
Nuten auf dem Umfang einfräsen und auch die Welle vollständig
auf ganzer Länge hohlbohren , deswegen sollte das Material noch
einigermaßen spanbar sein.

Es handelt sich um eine Hohlwelle mit 24mm Aussendurchmesser und
1,5 bis 4mm Wandstärke und 115mm Länge.

Im Kern sollte die Festigkeit am Ende 700-900 N/mm2 betragen.

Normales Einsatzhärten von 16MnCr5 oder 20MnCr5 funktioniert nicht,
da die Passungen und Verzahnungstoleranzen nach dem Härten nicht mehr stimmen .

Wenn ich Langzeitgasnitriere, bleiben alle Toleranzen in einem guten Bereich und ich erhalte ich eine bis zum 1mm harte Außenschicht aber der Kern bleibt weich, sprich die Festigkeitswerte im Kern sind nur ca. 500-600 N/mm2.

Ich erbitte Vorschläge :

a) wer hat Erfahrungen mit Wellenteilen aus Nitrierstählen

b) wer weiß einen besseren Werkstoff (ich bin da offen)

c) wer hat Informationen über Toleranzen nach Induktionshärten
von solchen Wellenteilen z.B.: aus 34CrMo4 oder 42CrMo4



gruss

lumidude

Hallo,
42 CrMo4 Funkioniert aber die Teile können beim Nitrieren etwas wachsen
(0.01-.02)
Induktiv verzieht es sich ziemlich nach unserer Erfahrung.
Kann man 16MnCr5 nicht voher Vergüten um die Kernfestigkeit zu
ereichen.
Ansonsten in einer Härterei anrufen.
Die Können häufig an hand der Zeichnung Ihre Erfahrung mit einbringen

Gruß
Scherco

Hihi,nen Einsatzstähl vergüten, erzähl mir mal wie du das machen willst.
Das einzige was mir dazu einfällt einen Vergütungsstahl verwenden z.B. 50CrV5V und den anschliessend nitrieren. Allerdings gut bearbeitbahr ist der nicht gerade.

Hallo

nun stellt sich mir die Frage, was lässt sich in Anlieferungszustand besser bearbeiten

Vergütungsstähle wie
42CrMo4
50CrMo4
50CrV4

oder Nitrierstähle wie

34CrAl6
34CrAlMo5
oder ähnliche

die nächste Frage wäre, aber da
muß wohl mal mein Stahlhändler fragen ,
wie sehen Werkstoffkennwerte wie
Biegewechselfestigkeit beider Werkstoffe
nach dem gasnitrieren aus ....

@scherco

bei dem wachstum von 0,01 bis 0,02 .....
wie tief nitrierst du da ?

Hallo,

wir nehmen für hochbelastete Wellen 42 Cr Mo 4. Und den würde ich hier auch empfehlen!

Der hat ein sehr feines Gefüge, ist zäh wie Hund und lässt sich bearbeiten wie 4301 o.ä.

Man kann diesen Stahl bereits als 42 Cr Mo 4 V kaufen, das heisst er ist bereits vergütet und hat eine Zugfestigkeit von 900N/mm2. Damit wäre Deine Anforderung hinsichtlich der Kernfestigkeit erfüllt! Und Du hättest keinerlei Wärmebehandlung mehr nötig.

Wenn wir einmal mehr Festigkeit (z. B. 1800 N/mm2) brauchen, werden die Teile im Vacuum vergütet. Der Verzug ist dann sehr gering. Denn Du hast ja nicht nur das "Wachsen" der Teile, sondern vor allem auch den Härteverzug.

Eine Nitrierschicht ist in der Regel nur einige 1/100stel mm tief. Die Abmessungen wachsen, weil Stickstoff zusätzlich in das Gefüge eindiffundiert. Auch hier ist Verzugsgefahr gegeben. Allerdings gibt es auch Nitrierverfahren, bei denen die Eindringtiefe wesentlich grösser ist. Aber ich will hier ja keine Vorlesung über Werkstofftechnologie halten! ;-)

Mein lieber uli12us,

ein 16MnCr5 erreicht nach dem Einsatzhärten durchaus 600 N/mm2!!! Das haben wir alles schon gemessen! Das heisst, ein gewisser Vergütungseffekt ist durchaus nachweisbar!!!!!

Nach dem EInsatzhärten mag ja sein aber vergüten so wie man das mal gelernt hat heisst Härten mit anschliessendem starken Anlassen und da kannst du mit nem EC80 alles probieren was du willst der wird dir nicht hart. Beim EC100 mags sein dass sich da schon etwas tut der liegt ja grade an der grenze. Ich hab ja auch mal einen angeblichen C45 selber härten wollen. Das war aber EC80 und da kannst du rumbraten was du willst der bleibt butterweich. Naja höchstens du nimmst ne sehr weiche Schweissflamme und bringst dadurch eine geringe Menge Kohlenstoff mit rein. Aber da brauchst du auch sehr viel Zeit.

Wenn es ums zerspanen geht kommt einem 42CrMoS4 entgegen und liegt
in der tolleranz von 42CrMo4
16MnCr5 lässt sich bestimm nicht in dem Sinne Vergüten wie 42CrMo4 das ist klar
Aber etwas erhöhen.

Oh, Jungs,

ich habe mich da ein bisschen unglücklich ausgedrückt.

Natürlich kann man 16MnCr5 nicht wirklich vergüten. Ich wollte nur sagen, dass man in 16 Mn Cr 5 durchaus eine höhere Kernfestigkeit hinein bekommen kann!

I am sooo sorry!!

OK, ich werde dann wohl mit dem

42 Cr Mo 4 V

anfangen und bei Stahlhandel mal klären, ob es auch einen

42CrMoS4 V

gibt, zwecks der besseren Bearbeitung gemäß scherco

-----------------------------------------
nun zur 2ten seite des Problems :

laut meinen Tabellen kann man diesen Stahl von 0,1 bis 0,6 mm
tief langzeitgasnitrieren und erhält hierdurch eine Oberflächenhärte
von 600-750 HV3

Laut INA muß Nadellagerlauffläche 670+170HV mind 0,3mm tief
ausgeführt sein. Und eine Oberfläche von Rz10 haben.

Da meine Wellen Hohlwellen sind und in dem Bereich der Nadellager
nur 2,5 mm Wandstärke hat, wird dieser Bereich von Innen und von außen 0,6mm gasnitriert. Dann habe ich noch einen Kernbereich mit 1,3mm
Dicke der eine Zugfestigkeit von 850-1000 N/mm2 hat. Aus diesem grunde
denke ich, daß der Eierschaleneffekt der Nitrierschicht auszuschließen ist.

Konsequenz:

Dann sollte es doch möglich sein , nur durch feindrehen auf
Rz10 des 42CrMoS4 V und anschließenden 0,6mm langzeitgasnitrieren
ohne Schleifprozeß auf eine Nadellagerlauffläche zu kommen ?

Hat das schon mal jemand gemacht oder Erfahrungen damit ?

Leider weiss ich nicht wo du daheim bist. In der Münchner Ecke gibts einen Händler der den CrMoS Stahl hat.

@raptor das EC80(16mncr5) bzw EC100(20mncr5) bezieht sich ja auf die erreichbare Kernfestigkeit nach dem Einsatzhärten. Wie das funktioniert ist mir allerdings schleierhaft, ich muss einfach glauben was mir da von den Herstellern erzählt wird.

Rz10 des 42CrMoS4 V und anschließenden 0,6mm langzeitgasnitrieren
ohne Schleifprozeß auf eine Nadellagerlauffläche zu kommen ?

Hmm ein Versuch wäre es Wert. Obgleich man bei wärmebehandelten Teilen des öfteren Oberflächenveränderungen (Kornverschiebungen) wahrnehmen kann.
Diese sind zum Teil recht groß ,so das ein vorher poliertes Teil plötzlich wieder rau ist.
Das verhält sich aber von Stahl zu Strahl (und Temperatur) recht unterschiedlich.

Hallo lumidude,

die Gefahr dabei ist, daß sich durch den Nitrierprozess der Durchmesser und die Formgenaugkeit ändert. das kann sich bei jedem Teil etwas anders verhalten, je nachdem wie die Spannungen im Werkstoff sind.
Um sicher zu gehen, würde ich ein minimales Schleifmaß von 0.05 bis 0.07mm im Durchmesser drauflassen.
Wenn das Teil sauber läuft, sollte das zum Schleifen genügen.

lumidude,

lass die Finger von 42 Cr Mo S[B] 4. der Schwefel setzt Dir die Festigkeit herab!!! Besonders, wenn Du noch eine Wärmebehandlung planst!!

Oder warum denkst Du, sind schwefellegierte Stähle leichter zerspanbar?!

Wenn die Nadeln direkt auf der bearbeiteten Fläche laufen sollen, wird die Härtung / Vergütung auf 900n/mm2 nicht ausreichen. Die Nadeln werden in Nullkommanichts einlaufen (Fürchte ich) Und es ist korrekt: Die Oberflächengute verschlechtert sich bei der Wärmebehandlung. Da hat speedcad schon Recht.

Ich denke, Du wirst um eine Nachbearbeitung nach der Wärmebehandlung nicht herum kommen. Scheifen oder Hart drehen!!

Ich wusste bis dato ja nicht, dass auf der Oberfläche Nadeln eines Wälzlagers laufen sollen.

Hier ist, glaube, ich ein Gespräch mit den Leuten von SKF oder FAG oder so angesagt!

zunächst erst einmal an alle beteiligten

@raptorrs: das mit dem Nadellager ist nur eine option, wir werden
nun wahrscheinlich ein Nadellager mit Innenring auf die Welle setzen ,
um Laufeigenschaften zu erhalten

daß 42CrMoS4 V besser zerspanbar ist, kam von scherco .... ich
habe da keine Erfahrung

ein Festigkeitsverlust durch die Wärmebehandlung ist jedoch ein
Ausschlußkriterium für diesen Werkstoff.

@uli12us: Materialbeschaffung ist kein Problem

@all :
hat jemand eine Tip für einen zuverlässigen und professionell
arbeitenden Schleifbetrieb ? Bei mir hier in der Nähe Hannover wäre
optimal, ist aber nicht notwendig, da es ja UPS gibt

ansonsten sind auch aller herzlich auf unserer webpage www.nicolai.net
eingeladen .....schönes Wochenende allerseits

gruss

lumidude

Schwefel haben wir irgendwann in grauer Vorzeit mal gelernt erhöht die Rotbrüchigkeit. Das heisst je wärmer der Werkstoff wird umso eher bricht er. Und da natürlich die Späne sich erheblich erwärmen brechen sie sehr gut. Ich hab da gar nicht dran gedacht dass das mit dem Härten nicht gut ist. Allerdings hab ich mit solchen Werkstoffen auch so gut wie gar nix zu tun. Wenn überhaupt dann bearbeitete ich alle 2 Jahre mal was aus Vergütungsstahl.

Hallo zusammen,
Ok EC80 ist nicht der richtige Werstoff, aber nach dem Einsatzhärten liegt
die Kernfestigkeit zwischen 640-1180N/mm2 je nach Durchmesser
Also steigt es ein wenig ohne C.
Wenn ich richtig verglichen habe kann 42CrMo4 soviel Schwefel wie
42CrMoS4 haben.
700-900N/mm2 liegt aber im unterenbereich bei diesem wekstoff.
Ich würde auf jedenfall gewalztes oder geschältes Material verwenden.
Kalt gezogenes verzieht sich.

Je nach Demension (geraden bei gebohten Wellen mit Verzahnung)nehmen wir geglütes Material.
drehen es vor und bohren es
Vergüten
bearbeiten es fertig
und eventuell Nitrieren es.
Bei 42crMo4 ereichen wir schon Rz4. Könnte nach dem nitrieren auch noch
im rahmen sein.
Gruß
Scherco