Auslegung, Qualifizierung und Fertigung von hohlen Getriebewellen für schwere Nutzfahrzeuge

Von der Automobilindustrie werden verbrauchsarme, sichere, zuverlässige und kostengünstige Fahrzeuge gefordert. Dabei kommt nach Leichtbaukriterien ausgelegten Komponenten hohe Bedeutung zu. Das gilt auch für hohle Leichtbaugetriebewellen. Zu deren Bereitstellung sind effiziente Fertigungsverfahren notwendig. Gemäß diesen Anforderungen werden zwei neue, kurze Prozessketten zur Herstellung hohler Getriebewellen für schwere Nfz entwickelt. Zum einen wird das Laserschweißen von zwei Einzelteilen zu ZB-Wellen erprobt. Zum anderen werden ausgehend von Schleudergussrohren Hohlwellen mittels Radialschmieden hergestellt. Die technische Machbarkeit wird anhand der Herstellung von Prototypteilen nachgewiesen und optimiert. Der Einfluss dieser Herstellverfahren auf das Werkstoffgefüge und damit auf die Festigkeit wird durch Werkstoffproben ermittelt, welche den Bauteilen in verschiedenen Fertigungsstadien entnommenen sind. Auf Basis von bauteilähnlichen Versuchen wird ein neues Auslegungskonzept für einsatzgehärtete Bauteile entwickelt. Dieses wird anhand der hergestellten Bauteile in Biegewechselversuchen verifiziert. The requirements made of the automotive industry necessitate the production of fuel-efficient, safe, reliable and favorably priced vehicles. In this connection, great emphasis is put on components with a light-weight design. This also applies for hollow light-weight transmission shafts, for which efficient production processes are required. In accordance with these requirements two new short process chains have been developed for the production of hollow transmission shafts for heavy-duty commercial vehicles. On the one hand, laser welding of two components to form ZB shafts was tested. On the other hand, hollow shafts were produced by means of radial forging based on centrifugally cast pipes. The technical feasibility was demonstrated and optimized by the production of prototype parts. The influence of these production processes on the material microstructure and thus on the strength was determined by taking material samples from the components in different production stages. A new design concept for case-hardened components was developed based on component-like tests. This was verified on the produced components in alternating bending tests.