Einleitung Von den 3,44 Millionen neu zugelassenen Personenkraftwagen (PKW) in 2018 in Deutschland [KBA19] waren mehr als 50 % der in den ersten 8 Monaten zugelassenen Fahrzeuge mit einem Handschaltgetriebe ausgestattet [SAUT18]. Bei diesen handelt es sich um Stirnradgetriebe [FISC16]. Unter der Annahme, dass in jedem PKW nur ein 5-Gang-Schaltgetriebe zzgl. Rückwärtsgang verbaut ist, sind in den neu zugelassenen PKW mindestens 20,64 Millionen Stirnräder (Ritzel und Rad) verbaut. Beim Abwälzen der Zähne von Ritzel und Rad sind zumeist nur ein bis drei Zähne im Eingriff [LINK10]. Aufgrund der Rotation der Stirnräder werden die Zähne zyklisch belastet. Die Lebensdauer von geschmierten Stirn- Aus Forschung und Praxis 7 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Inkrementelle Randzonenmodifikation von einsatzgehärteten 16MnCr5- Stirnrädern mittels maschinellem Oberflächenhämmern Thomas Bergs, Lars Uhlmann, Robby Mannens, Daniel Trauth* Eingereicht: 9.1.2020 Nach Begutachtung angenommen: 8.4.2020 Das maschinelle Oberflächenhämmern (MOH) besitzt das Potenzial sowohl Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in die Randzone einzubringen als auch eine definierte Oberflächenstruktur zu erzeugen und somit das Verschleißverhalten von Stirnrädern zu verbessern. Das MOH wurde bisher jedoch nicht zur Bearbeitung von Zahnflanken verwendet. Daher besteht das Ziel dieser Arbeit in der Untersuchung der Wechselwirkungen von Prozessparametern und Prozesskräften sowie der Modifikation der Oberflächenintegrität aufgrund der MOH-Bearbeitung. Dafür wurden einsatzgehärtete 16MnCr5 Analogieproben gehämmert, untersucht und mit dem Ausgangszustand verglichen und interpretiert. Die Ergebnisse zeigten eine Steigerung der Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in der Randzone im Vergleich zu Proben im Ausgangszustand. Die Randzonenhärte wurde um 12 % gesteigert. Druckeigenspannungen wurden bis in eine Tiefe von t b = 0,41 mm induziert. Schlüsselwörter Maschinelles Oberflächenhämmern, Zahnflanken, Zwei-Scheiben-Analogieprobe, Druckeigenspannungen, Kaltverfestigung, Oberflächenstrukturierung, Grübchenbildung Incremental edge zone modification of case hardened 16MnCr5 spur gears by means of machine hammer peening Machine hammer peening (MHP) has the potential to introduce residual compressive stresses and strain hardening into the surface area as well as to generate a defined surface structure and thus improve the wear behavior of spur gears. However, MHP has not yet been used for machining tooth flanks. The aim of this work is to investigate the interactions of process parameters and process forces as well as the modification of the surface integrity due to MHP. Therefore case-hardened 16MnCr5 analogy specimens were peened, examined and compared with the initial condition and interpreted. The results showed an increase in residual compressive stresses and strain hardening in the surface area compared to specimens in the initial condition. The surface hardness was increased by 12 %. The residual compressive stresses were increased to a depth of t b = 0.41 mm. Keywords Machine hammer peening, tooth flanks, disk-on-disk analogy specimen, compressive residual stresses, strain hardening, surface structuring, pitting Kurzfassung Abstract * Prof. Dr.-Ing. Thomas Bergs, Lars Uhlmann, M.Sc. M.Sc.; Orcid-ID: https: / / orcid.org/ 0000-0002-9365-8498 Robby Mannens, M.Sc.; Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Daniel Trauth Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen, Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, 52074 Aachen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 7 Aus Forschung und Praxis 8 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 rädern wird in der Regel durch die Grübchenbildung beschränkt [CZIC15]. Bei Grübchenbildung bilden sich oberflächennahe Ermüdungsmikrorisse. Durch Risswachstum kommt es zum schalenförmigen Abplatzen der Oberfläche. Zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit wird unter anderem die Flankenhärte [LI18] oder der elastohydrodynamische (EHD)-Traganteil [SOMM18] erhöht sowie Druckeigenspannungen in die Randzone eingebracht [LAMB18]. In der Arbeit von R EGO ET AL . wurde die Ermüdungsfestigkeit bei unterschiedlichen Eigenspannungszuständen in der Randzone von Stirnrädern aus 16MnCr5 untersucht [REGO18]. Es wurde gezeigt, dass höhere Druckeigenspannungen in der Rissinitierungstiefe in einer Erhöhung der Lebensdauer resultieren. Bei einer maximalen Druckeigenspannung von σ D = 1128 MPa ist die Lebensdauer um den Faktor 1,7 größer als bei der geringsten Druckeigenspannung von σ D = 684 MPa. Ein weiteres Vorgehen zur Reduzierung des Verschleißes ist das Einbringen von Oberflächenstrukturen. Diese führen zur Ausbildung eines hydrodynamischen Lifteffekts, welcher in einer Steigerung des EHD-Traganteil resultiert [GROP16]. Zudem kann zusätzlicher Schmierstoff in den Strukturen zur Verfügung gestellt werden und Abrieb eingefangen werden. Dadurch wird der abrasive Verschleiß und die Reibung reduziert [TANG13]. S TAHL ET AL . wiesen eine Reduktion der Reibung von strukturierten Zahnflanken im Zwei- Scheiben-Prüfstand sowie im Zahnradverspannungsprüfstand nach [STAH13]. Bei den Strukturen handelte es sich um Napfstrukturen, die mittels Lasers aufgebracht wurden. Eine Reduktion des Reibkoeffizienten von ∆ μ = 8 % wurde im Vergleich zu polierten Referenzproben erreicht. Der hier verwendete Zwei-Scheiben-Prüfstand wird zur qualitativen Untersuchung der Zahnflankentragfähigkeit verwendet [LÖPE15]. Mittels maschinellen Oberflächenhämmern (MOH) ist es möglich, sowohl Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung in die Randzone einzubringen, als auch die Oberfläche zu strukturieren [TRAU16]. Beim MOH handelt es sich um ein Randzonenbearbeitungsverfahren, bei dem ein zumeist sphärischer Hammerstößel hochfrequent auf die Werkstückoberfläche schlägt [PFEI19]. Bisher wurde das MOH nicht zur Bearbeitung von einsatzgehärteten Zahnradflanken aus 16MnCr5 verwendet. Daher sind die Wechselwirkungen zwischen dem Hub des MOH und den Prozesskräften sowie der sich einstellenden Oberflächenintegrität (Rauheit, Härte, Gefüge, Eigenspannung) der Zahnflanken unbekannt. Aus diesem Grund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Untersuchung der Modifikation der Randzonenmorphologie (Rauheit, Härte, Gefüge, Eigenspannung) von gehämmerten, rotationssymmetrischen Zahnflankenanalogieproben. In einem ersten Schritt werden in Vorversuchen Ursache-Wirkung-Zusammenhänge zwischen dem Prozessparameter Hub und der resultierenden Prozesskraft und Prozesskinematik experimentell ermittelt. In einem zweiten Schritt werden Zahnflankenanalogieproben in einem erweiterten MOH-Prüfstand bearbeitet und die Oberflächenintegrität untersucht. Prozesskräfte und Prozesskinematik Zunächst wurden in Vorversuchen die Prozesskräfte und die Prozesskinematik während der Bearbeitung von zylindrischen einsatzgehärteten Proben aus 16MnCr5 untersucht. Dabei wurden zylindrische Proben in der Symmetrieebene getrennt, sodass eine Befestigung auf der Kraftmessplattform möglich war. Neben der Prozesskraft wurde die Stößelauslenkung des Hämmerstößels mithilfe eines Distanzsensors RC20 der Firma P HILTEC gemessen. Die Stößelauslenkung ist die Distanz der bewegten Masse zum feststehenden MOH-Gehäuse, in Bewegungsrichtung gemessen. Der Distanzsensor ist am feststehenden Gehäuse des Hammerkopfes befestigt. Die Prozessparameter beim MOH wurden wie folgt ein- Bild 1: Verlauf der Stößelauslenkung beim maschinellen Oberflächenhämmern von einsatzgehärteten zylindrischen Werkstückoberflächen aus 16MnCr5 mit verschiedenen Hubvariationen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 8 gestellt: Frequenz f = 120 Hz, Leistung P (el.) ≈ 470 W (bei 70 % der maximalen Intensität) und Bahnsowie Eindruckabstand s = a =70 µm. Der Hub h wurde variiert zu h = 0,65 mm, h = 0,70 mm, h = 0,75 mm, h = 0,80 mm und h = 0,90 mm. Der Hub entspricht der Distanz zwischen dem oberen Umkehrpunkt und der Werkstückoberfläche [VDI18]. In Bild 1 ist der Verlauf der Stößelauslenkung während eines Einschlags mit unterschiedlichen Hüben dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit t in s und auf der y-Achse die Stößelauslenkung s St in mm aufgetragen. Dabei ist der Abstand zur Werkstückoberfläche niedriger bei höherer Stößelauslenkung. Zunächst ist der Verlauf der Stößelauslenkung durch eine Beschleunigungsphase charakterisiert. Daraus resultiert ein exponentieller Verlauf der Stößelauslenkung. Der Beschleunigungsverlauf weist eine sehr hohe Übereinstimmung der einzelnen Hubvarianten auf. Resultierend liegt der Umkehrpunkt mit höherem Hub zu einem späteren Zeitpunkt als mit kleineren Hub vor, für einen Hub von h = 0,65 mm liegt dieser nach 54 % und für einen Hub von h = 0,90 mm nach 60 % der Periodendauer eines Hubes vor. Nach dem Umkehrpunkt bewegt sich der Stößel von der Werkstückoberfläche weg. Dabei wird die Ausgangslage unabhängig vom eingestellten Hub zum gleichen Zeitpunkt erreicht. In Bild 2 sind die experimentell ermittelten Kraftverläufe dargestellt. Dabei sind auf der x-Achse die Zeit t in s und auf der y-Achse die Kraft F in kN dargestellt. Die Kraftverläufe sind zunächst bei F = 0 kN und steigen bei Kontakt mit der Werkstückoberfläche auf ein Kraftmaximum von F max = 1,81 kN (Hub h = 0,65 mm) bis F max = 2,40 kN (Hub h = 0,9 mm). Mit höherem Hub ist auch die eingebrachte Kraft größer. Dies liegt begründet in der längeren Beschleunigungsphase und der resultierenden höheren Aufprallgeschwindigkeit. Der Versatz der Kraftpeaks ist auf den abweichenden Hub zurückzuführen. Entsprechend Bild 1 liegt der Zeitpunkt des Aufpralls bei einem höheren Hub später vor. Nach Abfallen der Kraft ist ein leichtes Nachschwingen dieser zu beobachten. Einflüsse der Schwingungen auf Folgehübe wurden nicht beobachtet. Versuchsaufbau Der Versuchsaufbau zur MOH-Bearbeitung von zylindrischen Zahnflanken-Analogieproben ist in Bild 3 (a) dargestellt. An einen Industrieroboter des Typs IRB6660-205/ 1.9 der Firma ABB ist ein MOH-System adaptiert. Bei dem MOH-System handelt es sich um ein Typ 2002 System der Firma A CCURAPULS . Bei der Kraftmessplattform, die in den Vorversuchen verwendet wurde, handelte es sich um eine Kistler 9257 der Firma K ISTLER GROUP . Zur Realisierung der Bearbeitung von rotationssymmetrischen Bauteilen wurde der Prüfstand um eine Rotationsachse MTD250 der Firma ABB erweitert. Die Drehachse wird dabei über die Steuerung des Industrieroboters gesteuert. Dies ermöglicht eine abgestimmte Bewegung des Roboters und der Drehachse. Daher ist es möglich, MOH-Parameter wie die Überlappung der Eindrücke auch bei einer 360° Bearbeitung von Freiformflächen einzuhalten. Zu bearbeitende Proben werden in einem Drehfutter über einen Adapterflansch an die Drehachse adaptiert. Das verwendete Drehfutter ist ein Rota-S plus 2.0 von S CHUNK . Der zusätzliche Reitstock 5818-250 von BISON wurde zur Erhöhung der Steifigkeit des Systems vorgesehen. Der Reitstock sowie die Drehachse sind auf einer Führungsschiene befestigt. Dadurch wird die Orientierung der Drehachse zum Reitstock sichergestellt. Die Führungsschiene ist auf dem Hämmertisch befestigt. Aus Forschung und Praxis 9 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 2: Kraftverlauf beim maschinellen Oberflächenhämmern von einsatzgehärteten zylindrischen Werkstückoberflächen aus 16MnCr5 mit verschiedenen Hubvariationen TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 9 [DIN98]. Die Messung wurde parallel zur Rotationsachse durchgeführt. Dabei wurden jeweils drei Messungen durchgeführt und die Ergebnisse arithmetisch gemittelt. Die Messergebnisse zeigen eine deutliche Einglättung der Oberfläche durch das MOH. Der Mittenrauwert wurde durch das MOH von Ra = 0,282 µm auf Ra = 0,0847 µm reduziert. Zudem wurde die gemittelte Rauhtiefe von Rz = 2,135 µm auf Rz = 0,657 µm gesenkt. Sasowie Sz-Werte wurden mithilfe der 3D-Messung bestimmt. Die 3D-Messungen wurde mit einem MarSurf LD260 der Firma M AHR durchgeführt. Dabei wurde ein 2 x 2 mm 2 Feld gemessen und zur Reduzierung der Messfehler der Randbereich nicht betrachtet. Somit wurde ein Feld mit den Abmaßen 1,8 x 1,8 mm 2 ausgewertet. In Bild 4 (a) ist die Pseudofarbansicht im Ausgangszustand gezeigt. Dabei sind linienartige Erhöhungen zu erkennen. Zurückzuführen sind diese Riefen auf den Schleifprozess. Dabei liegen die mittlere arithmetische Höhe bei Sa = 0,323 µm und die maximale Höhe bei Sz = 3,72 µm. In Bild 4 (b) ist die Pseudofarbansicht der Oberfläche nach dem MOH gezeigt. Weiterhin zu sehen sind die Schleifriefen, jedoch sind die Rauheitsspitzen eingeglättet. Resultierend ist die mittlere arithmetische Höhe auf Sa = 0,101 µm und die maximale Höhe auf Sz = 1,67 µm gesenkt. Die Einglättung der Schleifriefen ist zudem in den Rasterelektronenmikroskop (REM)- Aufnahmen in Bild 5 zu erkennen. In Bild 5 (a) ist dabei der Ausgangszustand und in Bild 5 (b) der gehämmerte Oberflächenzustand dargestellt. Das MOH bewirkte eine Einglättung der Schleifriefen. Aufgrund der eingebrach- Aus Forschung und Praxis 10 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 In Bild 3 (b) ist eine Zwei-Scheiben-Analogieprobe dargestellt. Die Funktionsfläche wurde auf eine Härte nach Rockwell von HR = 60 ± 2 HRC einsatzgehärtet. Die Einsatzhärtetiefe beträgt Eht = 1,0 ± 0,2 mm. Diese Probe wurde in das Drehfutter eingespannt und durch den Reitstock unterstützt. Die Funktionsfläche der Probe wurde mithilfe des MOH bearbeitet. Dabei wurden die Hämmerparameter so gewählt, dass mit eingebrachten Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung sowie einer Einglättung der Oberfläche zu rechnen war. Daher wurde mit einer Hämmerfrequenz von f = 120 Hz, einem Hub von h = 0,9 mm und einem Bahnsowie Eindruckabstand von s = a = 70 µm die Randzone der Probe bearbeitet. Entsprechend der Vorversuche ist die eingebrachte Energie bei diesem Hub, im Vergleich zu den in den Vorversuchen betrachteten Hüben, am größten. Ergebnisse und Diskussion Die Randzonenmorphologie wurde einmal vor und einmal nach der Bearbeitung durch das MOH bestimmt. Dabei wurden die Oberflächenrauheit, die Oberflächenmakrohärte, der Mikrohärtetiefenverlauf, die Eigenspannungen sowie die Gefügestruktur untersucht. Oberflächenrauheit. Die Oberflächenrauheit wurde sowohl zweidimensional (2D) als auch dreidimensional (3D) bestimmt. Zur Bestimmung des Mittenrauwerts Ra und der gemittelten Rauhtiefe Rz wurden die 2D- Messungen an einem Hommel-Etamic T8000 der Firma J ENOPTIK entsprechend DIN EN ISO 4288 durchgeführt Bild 3: Versuchsaufbau (a) und Analogieprobe (b) Legende: 1 - Industrieroboter IRB6660, 2 - Hammerkopf Typ 2002, 3 - Zwei-Scheiben-Analogieprobe, 4 - Drehachse MTD250, 5 - Adapterflansch und Drehfutter, 6 - Reitstock 5818-250, 7 - Führungsschiene, 8 - Bearbeitungstisch, 9 - Lagerlaufflächen, 10 - Funktionsfläche TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 10 ten Energie wurde die Fließspannung überschritten. Daraus resultierte eine plastische Formänderung der Schleifriefen, welches zu der Einglättung führte. Gefügestruktur. Zur Bestimmung der Gefügestruktur wurden jeweils ein Gefügeschliff der Analogieprobe im Ausgangszustand (Bild 6 (a)) sowie nach dem Hämmern (Bild 6 (b)) lichtmikroskopisch untersucht. Bei beiden Aufnahmen ist im Randbereich der Einfluss des Einsatzhärtens zu erkennen. Nahe der Oberfläche besteht vorwiegend martensitisches Gefüge. Eine Modifikation der Gefügestruktur infolge des MOHs ist nicht erkennbar. Die Aufnahmen weisen eine Abweichung aufgrund unterschiedlicher Belichtungsverhältnisse während der Aufnahmen auf. Härte. Die Makrohärte wurde mittels Vickers-Härteprüfung ermittelt. Entsprechend DIN EN ISO 6507 wurden HV30 Härtemessungen unter Berücksichtigung der Korrekturtabellen für die Messung von zylindrischen Ober- Aus Forschung und Praxis 11 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 4: Pseudofarbansicht der Oberfläche im geschliffenen Ausgangszustand (a) und gehämmerten Zustand (b) Bild 5: REM-Aufnahmen im Ausgangszustand (a) und im gehämmerten Zustand (b) Bild 6: Lichtmikroskopische Gefügeaufnahmen des Ausgangszustands (a) und des gehämmerten Zustands (b) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 11 der MOH-Bearbeitung sowie des Einsatzhärtens auf die Härte vollständig zu erfassen. Eine Härtesteigerung aufgrund des MOH wurde nur oberflächennah erwartet. Zur Auflösungssteigerung der Härtemessung wurden zusätzliche Messungen der gehämmerten Probe durchgeführt (Bild 7 (b)). Die Härtetiefenverläufe der Probe im Ausgangszustand sowie gehämmert sind in Bild 7 (c) gezeigt. Auf der x-Achse sind die Randzonentiefe z und auf der y-Achse die Vickershärte dargestellt. Der Härtetiefenverlauf ist im Ausgangszustand durch eine anfänglich leicht abfallende Kurve bis zu einer Tiefe von z ≈ 0,6 mm, gefolgt von einem Bereich des linearen starken Härteabfalls bis zu einer Tiefe von z ≈ 1,9 mm charakterisiert. Ab dieser Tiefe stellt sich ein schwankungsbehafteter konstanter Härtewert ein. Die ersten zwei Bereiche sind auf das Einsatzhärten zurückzuführen. Der dritte Bereich befindet sich im Grundwerkstoff mit der Ausgangshärte des 16MnCr5. Die Schwankungen der Kurve sind dem Gefüge geschuldet. In dem Bereich ist das Gefüge deutlich heterogener als im Randbereich (vgl. Bild 6 (a)). Der Härteverlauf der gehämmerten Probe hat mit dem Ausgangszustand im zweiten sowie dritten Bereich eine hohe Übereinstimmung. Im ersten Bereich ist eine Härtesteigerung erkennbar. Dabei stieg die Randhärte bei einer Tiefe von z = 0,12 mm von HV = 834 HV0,2 auf HV = 888 HV0,2 an. Dies entspricht einem Anstieg von 6,5 %. Der Härteverlauf der Aus Forschung und Praxis 12 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 flächen an einer ZHU 250 Härteprüfmaschine der Firma Z WICKROELL durchgeführt [DIN18]. Die Härte wurde auf der Funktionsfläche der MOH-bearbeiteten Probe gemessen (vgl. Bild 3 (b)). Die Messung wurde jeweils drei Mal durchgeführt und im Anschluss gemittelt. Die gemessene Härte im Ausgangszustand lag bei HV = 717 HV 30. Dies liegt innerhalb der geforderten Herstellungstoleranzen (654 HV30 < HV < 746 HV30). Nach der MOH-Bearbeitung ist die Makrohärte auf HV = 806 HV30 erhöht. Dies ist zurückzuführen auf eine induzierte Kaltverfestigung der Randzone während des MOHs. Die Mikrohärteprüfung wurde entsprechend der DIN EN ISO 14577-1 an einem FISCHERSCOPE HM2000 der Firma H ELMUT FISCHER durchgeführt und in Vickershärte umgerechnet [DIN15]. Eine Prüfkraft von F V = 1,961 N wurde für alle Messungen verwendet. Die Kraft wurde so gewählt, dass die Eindruckdiagonale von d V = 0,02 mm nicht unterschritten wird, um gefügeabhängige Schwankungen der Härtemessungen im Randbereich gering zu halten. Der Abstand zweier Messungen betrug mindestens s = 75 µm, um die gegenseitige Beeinflussung der Messungen auszuschließen. Dabei wurden in jeder gemessenen Tiefe mehrere Messungen durchgeführt um Ausreißer auszugleichen. Das Muster der Mikrohärtemessung für den Ausgangszustand ist in Bild 7 (a) dargestellt. Die Mikrohärte wurde bis in eine Tiefe von z = 4,5 mm gemessen, um den Einfluss Bild 7: Muster der Härtemessungen im Ausgangszustand (a) und im gehämmerten Zustand (b) sowie die zugehörigen Härtetiefenverläufe (c) TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 12 gehämmerten Probe nähert sich anschließend bei steigender Randzonentiefe dem Härteverlauf im Ausgangszustand an. In einer Randzonentiefe von z = 0,49 mm ist keine Härtesteigerung mehr erkennbar. Die Ergebnisse der Mikrohärtemessung bestätigen die Ergebnisse der Makrohärtemessung. Durch das MOH wurde die Oberfläche kaltverfestigt, welches zu einer Härtesteigerung in der oberflächennahen Randzone führte. Eigenspannungen. Die Eigenspannungen im Ausgangszustand sowie im gehämmerten Zustand wurde mit der Bohrlochmethode mit einem Prism System der Firma S TRESSTECH durchgeführt. Bohrer mit Bohrerdurchmesser d B = 0,8 mm wurden für die Messungen verwendet. Dabei wurde bis in eine Randzonentiefe von z = 0,5 mm gemessen. In Bild 8 sind die Ergebnisse der Eigenspannungsmessungen gezeigt. Bei positiven Eigenspannungen handelt es sich um Zugeigenspannungen und bei negativen Eigenspannungen um Druckeigenspannungen. Im Ausgangszustand treten zunächst oberflächennahe Zugeigenspannungen auf, die im weiteren Verlauf in Druckeigenspannungen übergehen. Die Zugeigenspannungen sind auf den Temperatureinfluss während des Schleifens zurückzuführen. Die nachfolgenden Druckeigenspannungen sind auf das Einsatzhärten zurückzuführen [GROS94]. Eine Modifikation aufgrund des MOH ist deutlich zu erkennen. Bis in eine Randzonentiefe von ca. z = 0,38 mm wurden erhöhte Druckeigenspannungen gemessen. Die Eigenspannungen werden aufgrund der plastischen Deformation der Oberfläche induziert. Maximale Druckeigenspannungen von σ = -1081 MPa wurden in einer Randzonentiefe von z = 0,11 mm gemessen. Zusammenfassung und Ausblick In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass bei einer MOH-Bearbeitung mit einem MOH-System adaptiert an einen Industrieroboter IRB6660 von rotationssymmetrischen Bauteilen Prozesskräfte von F = 2,4 kN bei einem Hub von h = 0,9 mm auftreten. Die Prozesskraft führt in der MOH-Bearbeitung zur plastischen Deformation der Oberfläche. Es wurde gezeigt, dass mit den gewählten MOH-Prozessparametern die Oberflächenrauheit von Sa = 0,323 µm im geschliffenen Ausgangszustand auf Sa = 0,101 µm eingeglättet wurde. Die plastische Deformation führte zur Kaltverfestigung der Randzone. Dabei wurde die Oberflächenhärte von HV = 717 HV 30 im Ausgangszustand auf HV = 806 HV 30 erhöht. Die Härtesteigerung wurde bis in eine Tiefe von z ≈ 0,6 mm mittels Mikrohärtemessungen beobachtet. Zudem wurden Druckeigenspannungen aufgrund der plastischen Deformation induziert. In einer Randzonentiefe von z = 0,11 mm wurden maximale Druckeigenspannungen von σ = -1081 MPa gemessen. Erhöhte Druckeigenspannungen wurden bis in eine Randzonentiefe von z ≈ 0,38 mm festgestellt. Es wurde gezeigt, dass mittels des MOH die Oberflächenintegrität modifiziert wird. In zukünftigen Arbeiten gilt es, die experimentellen Versuche mit unterschiedlichen MOH- Prozessparametern durchzuführen, um Rückschlüsse auf Ursache-Wirkung-Zusammenhänge schließen zu können. Zudem gilt es die Verschleißbeständigkeit und das Reibverhalten der gehämmerten Oberflächen in einem Zwei-Scheiben-Prüfstand im Vergleich zu geschliffenen Referenzproben zu untersuchen. Danksagung Die Autoren bedanken sich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung der Forschungsarbeiten: Optimierung des Einsatzverhaltens von Stirnrädern durch maschinell gehämmerte Zahnoberflächen (KL 500/ 192-1) und Kornfeinung in der Randzone von metallischen Werkstoffen durch maschinelles Oberflächenhämmern (KL 500/ 170-1). Aus Forschung und Praxis 13 Tribologie + Schmierungstechnik · 67. Jahrgang · 2/ 2020 DOI 10.30419/ TuS-2020-0008 Bild 8: Eigenspannungsverlauf im Ausgangszustand und im gehämmerten Zustand TuS_2_2020.qxp_T+S_2018 04.06.20 14: 11 Seite 13 [LÖPE15] Löpenhaus, C.: Untersuchung und Berechnung der Wälzfestigkeit im Scheiben- und Zahnflankenkontakt. (Reihe: Ergebnisse aus der Produktionstechnik, 2015,47). 1. Aufl. Aachen: Apprimus- Verl., 2015 [PFEI19] Pfeiffer, S.; Fiedler, M.; Bergelt, T.; Kolouch, M.; Putz, M.; Wagner, M. F.-X.: On the correlation of hammer-peened surfaces and process, material and geometry parameters. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 480. Jg., 2019, S. 12021 [REGO18] Rego, R.; Löpenhaus, C.; Gomes, J.; Klocke, F.: Residual stress interaction on gear manufacturing. In: Journal of Materials Processing Technology, 252. Jg., 2018, S. 249-258 [SAUT18] Sautter, B.: Statistik: Mehr Automatikzulassungen. 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