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Wirtschaftliche Herstellung von hohlen Getriebewellen durch umformtechnische Fertigungsverfahren

Hohlwelle/Leichtbaugetriebe; Abschlußbericht, Forschungsvorhaben Nr. 355, Berichtszeitraum: 1999 - 2004
 
: Lorenz, B.; Wagner, A.

Frankfurt: FVA, 2005, 98 S.
Forschungsheft Forschungsvereinigung Antriebstechnik, 753
Deutsch
Bericht
Fraunhofer IWU ()
Getriebewelle; Hohlwelle; Querwalzen; Radialschmieden; Wärmebehandlung; Fließpressen; Simulation; Finite Elemente Methode; Lebensdauer; Akustik; Getriebeprüfstand

Abstract
Ziel war der Nachweis der umformtechnischen Herstellbarkeit einer Festrad-Getriebewelle als Hohlwelle in der Arbeitsfolge Erwärmen, Querwalzen der Hohlform mit beweglichen Dornen, Reduzieren der Wellenenden gesteuertes Abkühlen, komplette mechanische Bearbeitung und Wärmebehandlung an Hand eines Prototypen einer Getriebe-Festradwelle. Im Rahmen der theoretischen Untersuchungen zur Prozesskette wurden die kinematischen Verhältnisse beim Querwalzen von Hohlformen analysiert und die zu erwartenden Kräfte und Spannungen abgeschätzt. Es wurden theoretische Betrachtungen zum Reduzieren durchgeführt, wobei hierbei das Fließpressen und Radialschmieden betrachtet wurden. Zum Querwalzen von Hohlformen, zum Fließpressen und zum Radialschmieden wurden FEM Simulationsrechnungen durchgeführt. Im Ergebnis dieser Berechnungen war zu erkennen, dass das Reduzieren der Wellenenden durch Fließpressen an der für die Untersuchungen ausgewählten Hohlwelle wahrscheinlich nicht zum Erfolg führt, es kommt zu Aufstauchungen. Diese theoretischen Ergebnisse wurden in Versuchen bestätigt, so dass in Abstimmung mit dem projektbegleitenden Ausschuss die umformtechnische Prozesskette dahingehend geändert wurde, dass für die Reduzierungen der Wellenenden das Verfahren Radialschmieden zur Anwendung kam. In den experimentellen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass die Herstellung einer Getriebe- Festradwelle als Hohlwelle durch die Verfahrenskombination Querwalzen mit Dorn und Radialschmieden der Wellenenden möglich ist. Als Anfangsmaterial wurde dickwandiges Rohr eingesetzt. Mit der Hohlwelle wurde eine Gewichtseinsparung von ca. 1,2 kg realisiert, dies entspricht 16 % des Gewichtes der Vollwelle. In Fortsetzung der Arbeiten wurden ca. 150 Stück Hohlwellen durch die im Projekt untersuchte Prozesskette als Prototypen hergestellt und der mechanischen Fertigbearbeitung zugeführt. An den hergestellten Hohlwellen wurden folgende Bauteiluntersuchungen durchgeführt: Unwuchtmessungen nach der mechanischen Weichbearbeitung und nach der Fertigbearbeitung, FEM-Analyse der Hohlwelle im Vergleich zur Vollwelle, akustische Untersuchungen im Fahrzeug und Lebensdaueruntersuchungen auf einem Getriebeprüfstand.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-93695.html