Pressemitteilung von Applied Nano Surfaces

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Neues Verfahren: Leistungsoptimierung bei Zahnrädern durch Minimierung von Reibung und Verschleiß

ANS und Bodycote entwickeln fortschrittliches thermisches Beschichtungsverfahren zur Optimierung von Getrieben

Applied Nano Surfaces,
Erkrath in Nordrhein-Westfalen, August 2019
Der Experte für Oberflächenbehandlung, Applied Nano Surfaces (ANS), hat zusammen mit dem Wärmebehandlungsexperten Bodycote einen neuen Prozess für Zahnräder und Getriebe entwickelt. Das neue Produkt, ANS TriboNite, reduziert Reibung und den Verschleiß nitrierter und nitrocarburierter Bauteile dramatisch.

TriboNite baut auf den Eigenschaften der klassischen Wärmebehandlungen auf, fügt den behandelten Bauteilen aber zusätzlich eine reibungsarme Randschicht hinzu. Das ist besonders für die Getriebekonstruktion relevant. Denn eine geringere Reibung, eine erhöhte Verschleißfestigkeit und verbesserte Korrosionsbeständigkeit sorgen für Kostenersparnisse bei den Herstellern. Zudem ist die Nitrierung mit TriboNite im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungslösungen hochgradig kosteneffizient.

Das Ziel: reduzierte Reibung an Zahnrädern
Die Getriebekonstruktion macht immer noch signifikante Fortschritte. Trotzdem havarieren Zahnräder manchmal. Das erklärte Ziel der Konstrukteure ist es daher, die Reibung an den einzelnen Zahnrädern zu reduzieren. Denn Reibung gilt als der größte Feind von Verschleißfestigkeit, Energieeffizienz und kompakten Bauformen. Die empfindlichsten Stellen sind die Zahnflanken, da sie für reibungsbedingte Schäden besonders anfällig sind.

Das Nitrieren von Getriebebauteilen ist eine effiziente Methode, um Verschleiß vorzubeugen und die Abriebfestigkeit von Zahnrädern zu verbessern. Wenn die Lebensdauer von Bauteilen maximiert werden soll, sind nitrierte Zahnräder in leistungskritischen Anwendungen mittlerweile Industriestandard. Solche nitrierten Zahnräder finden sich beispielsweise im Antriebsstrang von Lastkraft- und Rennwagen sowie in Spezialgetrieben für die Energie- oder Petroindustrie.

Das Aufsticken des Zahnradstahls beugt den zwei häufigsten Verschleißerscheinungen vor, der Riefenbildung und dem Lochfraß. Außerdem reduzieren nitrierte Bauteile die Abhängigkeit von bestimmten Schmierstofftypen mit sehr engen Spezifikationen für das Getriebe. Nitrierte Zahnräder weisen bis zu einer bestimmten kritischen Belastung nur einen sehr geringen Verschleiß auf.

TriboNite: eine hybride thermische Verarbeitungs- und Beschichtungstechnologie
Mit TriboNite kombinieren ANS und Bodycote alle bekannten Vorteile des Gasnitrierens mit einem überlegenen tribologischen Leistungsprofil von Festschmierstoffbeschichtungen. Denn ähnlich wie beim Plasmanitrieren führt das TriboNite-Verfahren nur zu einem minimalen Verzug der behandelten Getriebeteile. Die Zahnformen müssen somit nicht mehr nachgeschliffen werden. Das spart Zeit und Kosten in der Produktion. Durch die Kombination von thermischer Behandlung und dem Auftragen der Festschmierstoffschicht halten die Zahnräder sehr hohen Belastungen stand und reagieren deutlich weniger empfindlich auf die Schmierstoffqualität als Referenzkomponente.

ANS und Bodycote haben sich für die Entwicklung für TriboNite alle relevanten Faktoren für das Nitrieren von Zahnrädern angeschaut: Getriebematerial, Bearbeitungs- und Veredelungsmethoden sowie Schmiermittel beeinflussen das Einlaufverhalten in der Nutzungsfrühphase. Ebenso die Leistungsfähigkeit über die gesamte Lebensdauer der Zahnräder.

Das TriboNite-Verfahren verbessert die tribologischen Eigenschaften von Zahnrädern erheblich. Durch die verwendeten reaktiven Substanzen wird nach der Ofenbehandlung eine Festschmierstoffschicht auf der Oberfläche von nitrocarburierten Teilen erzeugt. Diese ermöglicht eine weitere Verringerung der Reibung und des Verschleißes, sorgt für eine bessere Beständigkeit gegen hohe Stoßbelastungen sowie für eine verbesserte Abriebbeständigkeit und einen stärkeren Korrosionsschutz der behandelten Teile.

Oberflächeneigenschaften fein einstellbar
Das Nitrieren wird bei mittleren Temperaturen durchgeführt, typischerweise zwischen 500 und 550 Grad Celsius, und wird anschließend durch einen Abkühlschritt beendet. Ein schnelles Abschrecken nach dem Nitrieren erhöht den Härtungseffekt. Legierungselemente wie Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom und Molybdän bilden beim Nitrieren harte Nitride im Stahl. So kann der Anwender das Nitrierergebnis in Bezug auf Härte, Verschleißfestigkeit und Dauerfestigkeit beeinflussen.

Neben der Nitrierung von Getrieben mit TriboNite ist eine breite Palette von Anwendungen für diverse Branchen möglich, da die Beschichtung auf eine Vielzahl sogar hochkomplexer Geometrien angewendet werden kann. Dazu zählen im Automotivebereich besonders die Motor- und Antriebsstrangkomponenten wie Getriebe, Differentiale, Lager, aber auch Kolben und Kraftstoffpumpen.

Über Bodycote
Weltweit führend als Dienstleister im Bereich der thermischen Verfahrenstechnik.
Die thermische Verfahrenstechnik ist ein integraler Bestandteil vieler Wertschöpfungsketten und umfasst eine Vielzahl an Prozessen und Spezialverfahren zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften bei Metallen und Legierungen. Bodycote verfügt über ein einzigartiges, weltweites Netzwerk an Betrieben, die mit der Erfahrung und dem Know-How der Mitarbeiter qualitativ hochwertige, verlässliche und kosteneffektive Dienstleistungen bieten, von denen produzierende Unternehmen jeder Größe und aus den unterschiedlichsten Marktbereichen profitieren.

Über ANS
Applied Nano Surfaces (ANS) bietet Lösungen zur Reibungs- und Verschleißreduzierung für die Industrie und besonders den Automotive-Sektor. Die Einzigartigkeit der ANS-Technologie ist die Optimierung aller behandelten Komponenten mithilfe einer Technologie, die sich leicht und kostengünstig in bestehende Produktionsprozesse implementieren lässt. Für eine geringere Reibung, eine erhöhte Verschleißfestigkeit und verbesserte Korrosionsbeständigkeit!
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Durch die Kombination von thermischer Behandlung und dem Auftragen der Festschmierstoffschicht halten die Zahnräder sehr hohen Belastungen stand und reagieren deutlich weniger empfindlich auf die Schmierstoffqualität als Referenzkomponente.

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Erklärtes Ziel im Getriebebau: Reibung an den einzelnen Zahnrädern reduzieren. Denn Reibung gilt als der größte Feind von Verschleißfestigkeit, Energieeffizienz und kompakten Bauformen. Die empfindlichsten Stellen sind die Zahnflanken, da sie für reibungsbedingte Schäden besonders anfällig sind.

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Das TriboNite-Verfahren verbessert die tribologischen Eigenschaften von Zahnrädern erheblich: eine Festschmierstoffschicht auf der Oberfläche der nitrocarburierten Teilen ermöglicht eine drastische Verringerung von Reibung und Verschleiß.

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