Automotive

Einleitung

Die Automobilindustrie ist ein wichtiger Weltwirtschaftstreiber. Anforderungen und Beanspruchungen von Bauteilen aus diesem Sektor steigen täglich. Themen wie Fahrkomfort, Lebensdauer oder Umwelt sind jetzt wichtiger denn je. Um diesen hohen Ansprüchen gerecht zu werden, ist es wichtig, dass metallische Bauteile welche in großer Stückzahl in der Automobilindustrie verbaut werden (Motorblöcke, Wellen, Zylinderköpfe, Zahnräder etc.), die für sie spezifische und richtige Wärmebehandlung erfahren. RÜBIG sieht sich als Spezialist dafür, Bauteilen ihrem Anwendungsprofil entsprechend, mit der richtigen Wärmebehandlung zu versehen, um dadurch den hohen Ansprüchen gerecht zu werden.

Bauteile

Antriebswellen / Gelenke

Diese Bauteile leiten das Drehmoment vom Getriebe an die Räder weiter. Man unterscheidet zwischen starren und beweglichen Antriebswellen, wobei bewegliche Wellen auch als Gelenkwellen bezeichnet werden. Vor allem Antriebswellen sind Automotive-Bauteile bei denen hohe Sicherheit gefordert wird, da bei einem Ausfall im Betrieb es zu schwerwiegenden Unfällen kommen kann. Um die Lebensdauer dieser Bauteile zu erhöhen und um somit dem Verschleiß entgegenzuwirken, werden diese wärmebehandelt. Je nach Einsatzbereich und Kundenbedürfnis werden hier abgestimmte Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt. Vor allem eigenen sich z.B. Einsatzhärten R.CARB+®, aus dem Vakuumhärten R.VAC+®, Vakuumhärteverfahren UDAK (Unterdruckaufkohlen) oder Plasmanitrieren PLASNIT® sowie Gasnitrieren R.NIT+®.

Aufhängungen

Eine Radaufhängung dient als Verbindung zwischen dem Fahrzeugkörper und dem jeweiligen Rad und beinhaltet Führungselemente. Sie gewährleisten ein sicheres Fahrverhalten, federn Fahrbahnunebenheiten und dämpfen die Geräuschübertragung. Teile der Aufhängungen bilden die Radträger, Lenker, Gelenke, Federn und Stoßdämpfer. Um eine lange Bauteillebensdauer zu ermöglichen, werden diese Bauteile wärmebehandelt. Hier sind vor allem folgende Verfahren geeignet: Einsatzhärten R.CARB+® (Einsatzhärten und Schutzgashärten) sowie Vakuumhärten R.VAC+®.

Kupplungsteile

Die Kupplung sorgt dafür, dass der passende Drehmoment die Räder erreicht. Einen Teil der Kupplung bildet die Druckplatte, welche mit dem Schwungrad und der Kupplungsscheibe als Reibsystem funktioniert. Die Kupplungsdruckplatte ist direkt am Kupplungsgehäuse verschraubt und bewirkt nach einem Gangwechsel, dass der Motordrehmoment wieder zur Welle am Getriebe geleitet wird. Eine Druckplatte in der Kupplung betätigt die Kupplung selbst und ist hohen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt. Lamellenträger sind ebenso Bestandteil der Kupplung, man unterscheidet zwischen Innen- und Außenlamellenträgern. Eine gute Festigkeit und Zähigkeit sind durch die Belastungen, denen diese Bauteile ausgesetzt sind, unentbehrlich. Folgende Wärmebehandlung ist hierfür geeignet: Plasmanitrieren PLASNIT®.

Kipphebel

Kipphebel werden eingesetzt um die Richtung einer Kraft zu verändern. Bei Verbrennungsmotoren bewegt der Kipphebel das Ein- und Auslassventil und funktioniert wie eine Wippe. Der Hebel ist hohen, dynamischen Kräften und thermischen Belastungen ausgesetzt. Um die Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit des Bauteils zu verbessern, ist eine Wärmebehandlung unumgänglich. Folgende Verfahren sind hierfür geeignet: Gasnitrieren R.NIT+® und Plasmanitrieren PLASNIT® oder auch Einsatzhärten R.CARB+® sowie Hartstoffbeschichten PLASTIT®.

Kurbelwellen

Kurbelwellen wandeln lineare Bewegungen eines Kolbens in eine Drehbewegung um. Sie müssen demnach den entstehenden Belastungen während des Motorbetriebs standhalten und sind sowohl Druck- und Zugkräften, als auch Radialkräften ausgesetzt. Demnach muss gewährleistet werden, dass eine Kurbelwelle eine ausreichende Biege- und Torsionsfestigkeit aufweist und die Lagerstellen eine gute Tragfähigkeit besitzen. Eine Oberflächenbehandlung von Kurbelwellen kann notwendig sein, um die Werkstofffestigkeit in der Randschicht zu erhöhen und um das Verschleißverhalten zu verbessern. Geeignete thermochemische Verfahren sind das Gasnitrieren R.NIT+®, Nitrocarburieren R.NIT+®, Plasmanitrieren PLASNIT® und Einsatzhärten R.CARB+®. Durch die Einlagerung von Stickstoff entstehen eine Erhöhung der Festigkeit und ein Aufbau von Druckspannungen, was zu einer verbesserten Beanspruchbarkeit der Kurbelwelle führt. Beim Einsatzhärten R.CARB+® wird die Randschicht aufgekohlt, was vor allem im Rennsportbereich zum Einsatz kommt.

Lager

Lager sind Bauelemente, die Maschinenteile verbinden und aufeinander gleiten oder rollen. Sie übertragen Bewegungen und leiten Kräfte weiter. Man unterscheidet hier zwischen Gleit- und Wälzlagern. In der Automotive-Industrie sind Kugel-, Rollen- oder Nadellager hohen Belastungen ausgesetzt. Auf Dauer führt diese Belastung zu Verschleiß und begrenzt dadurch die Lebensdauer der Teile. Durch eine adäquate Wärmebehandlung, reibungsarme Materialpaarung und Schmierung kann der erzeugte Widerstand reduziert werden. Die RÜBIG Härtetechniken Gasnitrieren R.NIT+® und Plasmanitrieren PLASNIT® oder auch Einsatzhärten R.CARB+® sowie Vakuumhärten R.VAC+® erhöhen die Festigkeit der Teile. Überdies können Lagerringe erst nach einer Wärmebehandlung das ständige Abrollen des Wälzkörpers ohne Beschädigung aushalten. Eine Oberflächenbeschichtung kann zur Reibungsminimierung eingesetzt werden. Hierzu eignen sich vor allem die PLASTIT® Hartstoffbeschichten Verfahren.

Naben

Naben sind Maschinenelemente die auf Wellen, Achsen, oder Zapfen geschoben werden. Bei einem Fahrzeug bildet die Radnabe das Zentrum des Rades und dreht sich um die eigene Achse. Da Naben starken Belastungen ausgesetzt sind, dient eine Wärmebehandlung der Verlängerung der Lebensdauer des Bauteils. Vor allem kommt es hier auf gute Verschleiß- und Festigkeitseigenschaften an, welche durch folgende Wärmebehandlungsprozesse erzielt werden können: Einsatzhärten R.CARB+® (Einsatzhärten, Schutzgashärten) sowie Vakuumhärten R.VAC+® (UDAK).

Nockenwellen

Nockenwellen steuern die Ein- und Auslassventile von Verbrennungsmotoren. Nockenwellen sind demnach sowohl hohen Verschleiß- und Kontaktbelastungen, als auch erhöhter Reibbelastung ausgesetzt. Eine geeignete Kombination aus Verschleißbeständigkeit, Zähigkeit und Festigkeit ist hier unerlässlich. Durch die Geometrie (lange Welle, kleiner Durchmesser) ist das Bauteil bei der Wärmebehandlung verzugsgefährdet. Vor allem Niedertemperaturverfahren (< 550°C) wie zum Beispiel Gasnitrieren R.NIT+® und Plasmanitrieren PLASNIT® minimieren den entstehenden Wärmeverzug.

Ventile

Ventile dichten den Brennraum ab, man unterscheidet hier zwischen Einlassventilen, die den Verbrennungsraum des Motors öffnen und Auslassventilen, die den Abgasauslass öffnen und schließen. Diese werden von einer Nockenwelle gesteuert. Ventile arbeiten unter Einwirkung aggressiver Gase, extremen Temperaturen und sind starken Reibungskräften ausgesetzt. Sie sind sowohl thermisch, als auch mechanisch sehr stark beanspruchte Teile. Defekte Ventile können zu Überhitzungen und Abschmelzungen im Motorraum führen. Um eine hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit zu erreichen und somit die Lebensdauer dieser Teile maßgeblich zu verlängern, kommt die Wärmebehandlung zum Einsatz. Folgende Verfahren sind hierfür geeignet: z. B. Gasnitrieren R.NIT+® und Plasmanitrieren PLASNIT® oder auch Einsatzhärten R.CARB+® sowie Vakuumhärten R.VAC+®.

Wellen

Wellen werden benötigt um Drehbewegungen und Drehmomente weiterzuleiten und um rotierende Teile zu fixieren bzw. zu montieren. Im Unterschied zu Achsen übertragen Wellen ein Drehmoment. Im Automotive-Bereich sind das z. B. Kurbel-, Nocken-, Kardan-, Gleichlauf- und Doppelgelenkwellen. Durch die hohe Beanspruchung ist eine geeignete und sorgfältig durchgeführte Wärmebehandlung und Werkstoffwahl unerlässlich. Die RÜBIG Härtetechnik bietet, auf die Bauteilanforderungen zugeschnittene Wärmebehandlungsverfahren an, um die Lebensdauer der Teile zu verlängern.

Zahnräder / Planetengetriebe

Zahnräder dienen zur Übertragung des Drehmomentes eines Motors auf die Antriebseinheit. Die Anforderung an Zahnräder sind, dass selbst bei extremer Beanspruchung diese nicht zerspringen dürfen. Um stoßweisen Beanspruchungen trotzen zu können oder um bei abrupten Drehmomentsteigerungen elastisch nachgeben zu können, benötigen die Zähne sowohl eine gewisse Festigkeit am Rand als auch eine Zähigkeit im Inneren.

Bei Planetengetrieben sind mehrere Zahnräder in einem drehbaren Gestell eingebaut, die ein zentral gelegenes Sonnenrad umkreisen. Das Sonnenrad überträgt die Energie weiter auf die Planetenräder. Grundsätzlich dienen Planetengetriebe als Übersetzungsstufen, als Verteiler- oder Summiergetriebe bzw. sind Teil eines Automatikgetriebes.

Eine Wärmebehandlung verbessert sowohl die Festigkeit, als auch das Verschleißverhalten des Bauteils. Planetenradgetriebe werden für sehr hohe Untersetzungsverhältnisse eingesetzt. Dies bedingt sehr hohe Belastungen für die Zahnräder. Mithilfe von gezielten Wärmebehandlungsverfahren lassen sich diese Eigenschaften einstellen. Vor allem das Einsatzhärten R.CARB+® und Nitrieren PLASNIT® und R.NIT+® kommen hier zum Einsatz.

Zylinderköpfe

Zylinderköpfe sind in modernen Motoren aus Aluminium gefertigt. Ein Zylinderkopf umfasst Ein- und Auslasskanäle, die Ventilsteuerung für Gaswechselvorgänge, Ölkanäle für die Ventiltriebschmierung. Bei wassergekühlten Motoren befinden sich die Kühlmittelkanäle, bei Ottomotoren die Zündkerzen und bei Dieselmotoren die Einspritzdüsen und Glühkerzen in den Zylinderköpfen. Da Temperaturen von über 250°C im Bereich des Brennraums erreicht werden können, kann das auf Dauer zu thermischer Ermüdung führen. Um den hohen Belastungen entgegenzuwirken, spielen Zähigkeit- und Festigkeitswerte eine entscheidende Rolle. Diese können durch die geeignete Wärmebehandlung homogenisiert werden. Die RÜBIG ALU bietet vor allem T6 und T7 Zustände für das Wärmebehandeln von Aluminium-Gussteilen an. T6 und T7 Zustände überzeugen durch die kurzen Durchlaufzeiten bei höchster Qualität.

Leistungsspektrum Härtetechnik
Dienstleistungen der RÜBIG Härtetechnik im Überblick: