Aufgekohlter Präzisions-Kegelradsatz für FLSmidth-Ausrüstung | 18CrNiMo7-6-Legierung | DIN-Klasse 5 geschliffen

Technische Highlights: Metallurgische Reinheit, Geometrieerzeugung und Ermüdungsmechanik

Im Bereich der Schwerindustrie - insbesondere bei FLSmidth Kreiselbrechern und Vertikalwalzenmühlen (VRM) - ist der Kegelradsatz das wichtigste Übertragungselement. Er arbeitet an der Schnittstelle von hohem Drehmoment, hoher Stoßbelastung und hoher Temperatur. Im Gegensatz zu standardmäßigen "durchgehärteten" Zahnrädern, die in leichteren Anwendungen eingesetzt werden, müssen diese Komponenten Kontaktbelastungen von mehr als 1500 MPa und Biegebelastungen standhalten, die kleinere Werkstoffe zerbrechen würden.

Unsere Produktionsphilosophie stützt sich auf drei Säulen: Materielle Sauberkeit, Falltiefe Technikund Topologisches Schleifen. Wir schneiden nicht einfach nur Zähne, sondern entwickeln eine ermüdungsfeste tribologische Schnittstelle, die für mehr als 100.000 Betriebsstunden ausgelegt ist.

1. Metallurgische Architektur: 18CrNiMo7-6 vs. Standardlegierungen

Während in alten Spezifikationen oft 20CrMnTi gefordert wird, verlangen moderne Anwendungen mit hohem Drehmoment die überlegene Härtbarkeit und Zähigkeit von 18CrNiMo7-6 (DIN 1.6587) oder 17CrNiMo6.

• Kernhärte: Die Hauptversagensart für Zahnräder mit großem Modul unter Stoßbelastung ist die "Zahnbiegemüdigkeit". Der hohe Nickel- (1,4-1,7%) und Molybdängehalt (0,25-0,35%) in unserer Legierung sorgt dafür, dass die Oberfläche zwar glashart (HRC 60), der Kern aber duktil (ca. HRC 38) bleibt. Dadurch wird verhindert, dass der gesamte Zahn abbricht, wenn der Brecher auf unzerkleinerbares Alteisen trifft.
• Vakuum-Entgasung: Wir verwenden vakuumentgaste (VD) Stahlblöcke zum Schmieden. Dies minimiert den Wasserstoffgehalt (< 1,5 ppm) und nichtmetallische Einschlüsse (Sulfide/Oxide). Einschlüsse sind Spannungserhöhungen; ihre Beseitigung verlängert die Lebensdauer der Zahnradflanken durch Rollkontakt erheblich.

2. Die Physik des Aufkohlens und Abschreckens

Die Erzeugung einer verschleißfesten Oberfläche auf einem Zahnrad mit großem Durchmesser (bis zu 2,5 m bei Kegelrädern) ist ein komplexer thermodynamischer Prozess.

• Gasaufkohlung: Die Zahnräder werden in einer kohlenstoffreichen Atmosphäre bei 930°C gebrannt. Wir steuern das Kohlenstoffpotenzial (Cp) mit präzisen Profilen und gewährleisten einen Oberflächenkohlenstoffgehalt von 0,7-0,9%. Dies führt zu einer tiefen effektiven Gehäusetiefe (ECD), die normalerweise 15-20% des normalen Moduls beträgt. Für ein Modul 25-Zahnrad bedeutet dies eine gehärtete Schicht von mehr als 4 mm.
• Abschrecken der Presse: Große Zahnräder verformen sich beim Abschrecken. Wir verwenden spezielle Abschreckpressen, die das Zahnrad mechanisch einspannen, während es in Öl getaucht wird. Dies schränkt die thermische Verformung ein und sorgt dafür, dass das Zahnrad flach und rund bleibt, wodurch die Menge des Materials, das während der Schleifphase entfernt werden muss, minimiert wird (die Gehäusetiefe bleibt erhalten).

3. CNC-Topologisches Schleifen: Das "Harte Finishing"

Die Wärmebehandlung führt unweigerlich zu kleineren Verformungen. Um zu erreichen DIN Qualität 5Das "Hard Finishing" ist obligatorisch.

• Profilkorrektur: Wir schleifen keine perfekte Evolvente. Wir wenden "Barrelling" (Bombierung) und "Tip Relief" auf das Zahnprofil an. Unter starker Belastung biegen sich die Zähne des Zahnrads durch und verbiegen sich. Ohne diese mikrometergenauen Korrekturen würde sich die Last auf die Kanten der Zähne konzentrieren (Edge Loading), was zu sofortigem Bruch führen würde. Unser Schleifen kompensiert diese Durchbiegung und stellt sicher, dass die Last bei vollem Drehmoment auf der Zahnflanke zentriert ist.
• Integrität der Oberfläche: Das Schleifverfahren verwendet CBN-Schleifscheiben (kubisches Bornitrid), um eine Oberflächengüte von Ra ≤ 0,6μm. Diese ultraglatte Oberfläche ermöglicht eine effektive Bildung des EHL-Ölfilms (Elastohydrodynamic Lubrication), der die Metalloberflächen voneinander trennt und ein Abriebverhalten verhindert.

Vertiefung: Fehlermodi und erweiterte Diagnostik

Verstehen warum Der Schlüssel zur Verlängerung der Lebensdauer Ihrer FLSmidth-Anlagen liegt im Umgang mit dem Ausfall von Kegelrädern. Es handelt sich nicht um einfache mechanische Ausfälle, sondern um komplexe materialwissenschaftliche Vorgänge.

1. Schleifverbrennungen (Anlaßverbrennungen / Nachhärteverbrennungen)

Dies ist ein unsichtbarer Killer bei Nachrüstungsgetrieben.

• Der Mechanismus: Wenn die Schleifscheibe zu stark gedrückt wird oder der Kühlmittelfluss während der Herstellung unzureichend ist, erhöht die Reibungshitze die Oberflächentemperatur kurzzeitig über den Anlaßpunkt (oder sogar den Austenitisierungspunkt).
• Die Konsequenz: Dadurch entstehen örtlich weiche Stellen (Anlassbrand) oder spröder ungehärteter Martensit (Nachhärtungsbrand). Diese Stellen werden innerhalb von Wochen nach dem Betrieb abplatzen/ausbrechen.
• Unsere Garantie: Jedes von uns ausgelieferte Gerät durchläuft Nital Ätzen Prüfung (ISO 14104). Durch dieses chemische Verfahren werden etwaige thermische Schäden sichtbar. Wir lehnen 100% von Zahnrädern mit Schleifverbrennungen ab.

2. Makropitting und Abplatzungen

Pitting wird oft mit "Verschleiß" verwechselt, ist aber ein Ermüdungsfehler unter der Oberfläche.

• Der Mechanismus: Unter zyklischer Hertzscher Kontaktbelastung entstehen Mikrorisse an Einschlüssen unterhalb der gehärteten Hülle. Diese Risse breiten sich an der Oberfläche aus, wodurch sich Metallstücke ablösen.
• Prävention: Unsere Verwendung von 18CrNiMo7-6 in Kombination mit Shot Peening der Zahnwurzeln setzt die Oberfläche unter Druckeigenspannung. Diese Druckschicht wirkt wie eine Barriere und verhindert die Entstehung und Ausbreitung von Rissen.

3. Gehäuse zerkleinern

Ein Versagen, bei dem die gehärtete "Schale" des Zahns reißt und in den weicheren Kern kollabiert.

• Die Ursache: Wird in der Regel durch eine unzureichende Gehäusetiefe im Verhältnis zur Last verursacht. Wenn die Hülse zu dünn ist, tritt die maximale Scherspannung an der Schnittstelle Hülse/Kern auf, was zu einer Delamination führt.
• Technische Lösung: Wir berechnen den erforderlichen ECD auf der Grundlage des spezifischen Drehmoments Ihres FLSmidth-Antriebs, um sicherzustellen, dass die Scherspannung sicher innerhalb der gehärteten Zone gehalten wird.

Ratschläge des Ingenieurs: Installation, Spiel und Kontaktmuster

Der Einbau eines Spiralkegelradsatzes ist ein Präzisionsausrichtungsverfahren. Es ist die technisch anspruchsvollste Aufgabe bei der Brecherwartung.

Protokoll 1: Das Gebot des "Montageabstands" (MD)

Kegelräder werden mit einem bestimmten Montageabstand hergestellt.

• Die Definition: Der Abstand zwischen der Rückseite des Ritzels (oder Zahnrads) und der Mittellinie der Kreuzungswelle. Diese Zahl ist dauerhaft auf unseren Zahnrädern eingebrannt.
• Das Verfahren: Sie können die alten Passscheiben nicht einfach wiederverwenden. Sie müssen das Gehäuse messen und die Dicke des neuen Unterlegscheibenpakets so berechnen, dass sie genau mit dem geätzten MD des neuen Zahnradsatzes übereinstimmt. Ein Fehler von 0,1 mm wird das Tragbild verschieben und das Zahnrad ruinieren.

Protokoll 2: Interpretation von Kontaktmustern

Statische Kontrollen mit Preußischblau sind vor der Ausführung obligatorisch.

• Das Ziel: Im unbelasteten Zustand (statische Prüfung) sollte die Kontaktfläche leicht in Richtung des "Toe" (Innendurchmesser) und vertikal auf der Flanke zentriert sein. Sie sollte etwa 50% der Zahnlänge abdecken.
• Die Physik: Warum die Vorspur? Weil sich die Ritzelwelle unter Last verbiegt und die Zähne des Getriebes sich durchbiegen, wodurch sich das Tragbild zum "Absatz" (Außendurchmesser) und zur Mitte hin verschiebt. Wenn Sie das Ritzel ohne Last mittig einstellen, läuft es bei voller Last auf der Ferse, was zum Bruch der Ecken führt.
• Dokumentation: Fotografieren Sie das Muster immer mit einem Referenzband, um die Garantie zu bestätigen.

Protokoll 3: Das Run-In-Verfahren

Sie können nicht sofort auf die Leistung 100% umschalten.

• Der Einbruch: Neu geschliffene Zahnräder haben noch mikroskopisch kleine Unebenheiten. Nach einer Einlaufphase werden diese eher geglättet (poliert) als abgeschliffen.
• Der Zeitplan: Die ersten 8 Stunden mit einer Last von 50% laufen lassen, danach 24 Stunden lang mit 75%. Überwachen Sie den Differenzdruck des Ölfilters. Ein rascher Anstieg des Filterdrucks deutet auf Fresser hin - sofort abstellen. Wechseln Sie das Öl nach den ersten 200 Stunden, um erste Einlaufpartikel zu entfernen.

Anwendungen und FLSmidth-Kompatibilität

Unsere Kegelradsätze sind als direkter Ersatz für die kritischen Antriebsstränge in den Aufbereitungsanlagen von FLSmidth entwickelt worden.

1. Kreiselbrecher (Ober- und Untermantel)

Die primäre Untersetzungsstufe. Unsere Getriebe sind so konstruiert, dass sie den Stoßbelastungen von kippenden 300-Tonnen-Lastkraftwagen standhalten.

• Kompatible Modelle: FLSmidth (Fuller-Traylor) Serie KB, Serie TSU.
• Schwerpunkt: Hohe Schlagzähigkeit und Wurzelfestigkeit.

2. Vertikale Walzenmühlen (VRM)

Die Kegelstufe im Hauptuntersetzungsgetriebe.

• Kompatible Modelle: ATOX Kohle/Rohmühlen, OK Zementmühlen.
• Schwerpunkt: Höchste Präzision (DIN 5) für schnellen, vibrationsarmen Betrieb zum Schutz der nachgeschalteten Planetenstufen.

Qualitätssicherung: Mehr als nur Maßkontrollen

Wir stellen eine umfassende "Geburtsurkunde" für jeden Zahnradsatz aus, die Folgendes gewährleistet FLSmidth Ersatzteil Gleichwertigkeit oder Überlegenheit.

• Materialzeugnis (EN 10204 3.1): Nachweis der chemischen Zusammensetzung und der Härtbarkeit.
• Wärmebehandlungstabellen: Zeit-Temperatur-Diagramme der Aufkohlungs- und Anlaßzyklen.
• CMM Gear Report: Detaillierte Diagramme der Abweichungen von Profil (Fα), Helix (Fβ) und Neigung (Fp), die die Einhaltung der DIN-Qualitätsklassen belegen.
• Nital Etch Report: Fotografischer Beweis dafür, dass der Schleifprozess die Oberfläche nicht verbrannt hat.
• Kontaktmuster-Band: Eine physische Abhebung des Steckmusters auf dem Prüfstand.

Warum sollten Sie sich für unsere aufgekohlten Zahnräder entscheiden?

In der Schwerindustrie sind die Kosten für das Zahnrad unbedeutend im Vergleich zu den Kosten für die Ausfallzeiten, die durch den Austausch des Zahnrads entstehen. Ein billiges, induktionsgehärtetes Zahnrad hält vielleicht 2 Jahre lang. Unser Aufgekohlt und geschliffen 18CrNiMo7-6 Die Ausrüstung ist für eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren ausgelegt.

• Leistungsdichte: Unsere Zahnräder können 30% mehr Drehmoment übertragen als Standard 20CrMnTi Zahnräder der gleichen Größe.
• Rauschunterdrückung: Das Präzisionsschleifen reduziert das Betriebsgeräusch um 4-6 dB(A), ein deutliches Zeichen für einen reibungslosen Eingriff.
• Effizienz: Die optimierte Mikrogeometrie reduziert die Reibungsverluste und trägt so zu niedrigeren Öltemperaturen und einer höheren Systemeffizienz bei.

Setzen Sie die Verfügbarkeit Ihrer Anlage nicht aufs Spiel. Wenden Sie sich noch heute an unser Team für Getriebetechnik, um Ihre spezifischen Modellanforderungen zu besprechen und unsere technischen Zeichnungen einzusehen.