Wärmebehandlung beim Wälzfräsen | Yujiaxin Tech

Datum:[2026/10/15]

Wärmebehandlung beim Wälzfräsen | Einsatzhärten, Härtetiefe und Schleifen

Zwei Zahnräder, mit demselben Fräser geschnitten, können sich um mehr als 30 HRC an der Flanke und um fast eine Zehnerpotenz in der Kontaktermüdung unterscheiden. Den Unterschied macht die Wärmebehandlung beim Wälzfräsen, also alles, was nach dem Schneiden folgt.

Der Begriff umfasst die Schritte nach dem Verzahnen: Einsatzhärten, Carbonitrieren, Induktionshärten, Nitrieren und Vergüten, dazu Schleifen, Honen und Kugelstrahlen. Sie behandelt die Verfahrenswahl, die Einsatzhärtetiefe und Kernhärte, den Verzug und das Schleifaufmaß sowie die Parameter, die vor der Anfrage festzulegen sind. Yujiaxin Tech verbindet Wälzfräsen, Wärmebehandlung, Schleifen und Prüfung in einer Kette; die Fertigungsmatrix der sechs Verfahren zeigt die Kapazität.

Kernaussagen

• Wälzfräsen formt die Zähne, härtet sie aber nicht; die Randhärte bleibt bei etwa 30-40 HRC, bis das Einsatzhärten sie auf 58-62 HRC hebt, während der Kern 30-45 HRC behält.
• Die Einsatzhärtetiefe nutzt 550 HV (etwa 52 HRC) als Grenzhärte, mit einer Erfahrungsregel von 15%-20% des Moduls.
• Einsatzhärten mit Ölabschreckung verschiebt die Summenteilung um +0.05-0.15 mm, daher sind 0.10-0.20 mm Schleifaufmaß je Flanke einzuplanen.
• Kugelstrahlen der Zahnfußrundung erzeugt eine 0.1-0.3 mm Druckeigenspannungsschicht und hebt die Zahnfußbiegefestigkeit um das 3-5 fache.

Warum Wärmebehandlung nach dem Wälzfräsen Pflicht ist

Das Wälzfräsen ist ein Kaltumformschritt, der Profil, Flankenlinie und Teilung festlegt, die Randhärte aber unverändert lässt. Einsatzstähle wie 20CrMnTi und 42CrMo liegen nach dem Fräsen bei 30-40 HRC, und im weichen Zustand drohen Flankenverschleiß, Grübchenbildung und Zahnfußbruch. Die Wärmebehandlung beim Wälzfräsen hebt den Kohlenstoffgehalt der Randschicht auf 0.8%-1.0% und ergibt 58-62 HRC an der Flanke, während der Kern 30-45 HRC behält.

Kernaussage: Wälzfräsen bestimmt die Zahnform, die Wärmebehandlung die Lebensdauer.

Verfahren und Auswahl der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen

Hoch belastete Zahnräder erhalten Einsatzhärten, Zahnräder mit engen Genauigkeitsklassen und geringem Verzug erhalten Nitrieren, große Module erhalten Induktionshärten, und Zahnräder, die nur über den Querschnitt zäh sein müssen, erhalten Vergütung.

Verfahren	Temperatur	Randhärte	Härtetiefe	Verzug	Aufwand
Einsatzhärten	880-940 °C	58-62 HRC	0.8-2.5 mm	groß	hoch
Carbonitrieren	820-880 °C	58-63 HRC	0.1-0.75 mm	mittel	mittel-hoch
Induktionshärten	lokale Erwärmung	50-58 HRC	1-5 mm	klein	mittel
Nitrieren	500-570 °C	über 650 HV	0.1-0.5 mm	sehr klein	mittel
Vergüten	Härten und Anlassen	28-35 HRC	ganzer Querschnitt	mittel	niedrig

20CrMnTi und SCM420 sind Einsatzstähle mit einer Obergrenze um 920 °C, um Kornwachstum zu begrenzen. Metallurgische Details bietet ASM Material- und Wärmebehandlungsressourcen.

Kernaussage: Last, Genauigkeit und Losgröße bestimmen das Verfahren.

Kennwerte für Härtetiefe und Kernhärte

Einsatzgehärtete Zahnräder nutzen 550 HV (etwa 52 HRC) als Grenzhärte der Einsatzhärtetiefe, Nitrierschichten 650 HV, und eine Erfahrungsregel setzt die ECD auf 15%-20% des Moduls. Eine Randhärte von 58-62 HRC trägt Verschleiß- und Grübchenwiderstand, eine Kernhärte von 30-45 HRC trägt die Biegefestigkeit des Zahnfußes, und der Restaustenit wird unter 15% gehalten. Ein zu harter Kern verliert Zähigkeit, ein zu weicher Kern stützt nicht genug.

Kernaussage: Verfahren, Randhärte, Kernhärte und Kontaktermüdungsgrenze sind als Satz zu bestätigen.

Einfluss des Verzugs auf die Zahnform und das Schleifaufmaß

Der Verzug aus der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen stammt aus Volumenänderung durch Umwandlung, Wärmespannung beim Abschrecken sowie Aufspannung und Eigengewicht. Einsatzhärten mit Ölabschreckung verschiebt die Summenteilung um +0.05-0.15 mm und die Flankenlinie um +0.02-0.06 mm. Das eingeplante Aufmaß hängt von Wälzfräser und Schnittwerte ab, weil Werkzeugverschleiß das verbleibende Aufmaß verändert.

Vor dem Fertigschleifen sind 0.10-0.20 mm Schleifaufmaß je Flanke einzuplanen. Zu wenig Aufmaß lässt Verzug stehen, zu viel schleift die Härteschicht durch. Niederdruck-Aufkohlen mit Hochdruck-Gasabschreckung senkt die Flankenlinienänderung um 48%-59%. Yujiaxin Tech fasst Wärmebehandlung und Schleifaufmaß in einem Arbeitsplan zusammen; die Kapazität zeigt Präzisionszahnräder und Getriebeteile.

Kernaussage: Fräsaufmaß, Verzug, Schleifkorrektur und Endgenauigkeit laufen als eine Kette.

Schleifen und Honen nach der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen

Das Schleifen teilt sich in Wälz- und Formschleifen und korrigiert den Verzug, um die Genauigkeitsklasse nach ISO 1328 wiederherzustellen; ein durchgeschliffener Rand ist das häufigste Risiko. Das Honen folgt dem Schleifen und senkt das Eingriffsgeräusch durch bessere Rauheit. Niederspannungs-Schleifparameter erhalten die Druckeigenspannung der Flanke.

Kernaussage: Bei großem Verzug und enger Genauigkeit Schleifen wählen, bei Geräusch und Flankenqualität eher Honen.

Kugelstrahlen und Zahnfußbiegefestigkeit

Kugelstrahlen nach der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen wird über Kugelgröße, Druck, Überdeckung und Almen-Intensität gesteuert und baut eine 0.1-0.3 mm Druckeigenspannungsschicht auf. Die Fußrundung ist die Schwachstelle der Biegefestigkeit, daher bringt das Strahlen des Fußes mehr als das der Flanke, und die Biegefestigkeit steigt um das 3-5 fache. Festwalzen kaltverfestigt die Oberfläche und senkt Ra auf etwa 0.2 µm.

Kernaussage: Eine 0.1-0.3 mm Druckeigenspannungsschicht hebt die Zahnfußbiegefestigkeit um das 3-5 fache.

Prüfung und Abnahme der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen

Die Randhärte wird in HRC gemessen, der Härteverlauf über HV1 oder HV0.3. Ein HRC-Eindruck reicht etwa 1.5 mm tief und mittelt die Härteschicht weg, daher eignet sich HRC nicht für die Härtetiefe. Die Umwertung folgt ISO 18265 und ASTM E140.

Das Gefüge prüft Martensitstufe, Restaustenit und Korngröße. Yujiaxin Tech deckt Härteverlauf, Gefüge und CMM im durchgängigen Qualitäts- und Prüfsystem ab. Die Tragfähigkeit wird nach ISO 6336 und ISO 9085 geprüft, die Rückführbarkeit folgt NIST Fertigungsmesstechnik.

Kernaussage: Die Abnahmeliste wird über Merkmal, Methode und Kriterium bestätigt.

Häufige Schadensbilder und Gegenmaßnahmen

Grübchen oder Abplatzen folgt einer zu flachen oder zu tiefen Härteschicht oder einem schwach stützenden Kern, daher ist die Paarung aus ECD und Kernhärte zu prüfen. Zahnfußbruch folgt unzureichender Kernzähigkeit, daher ist die Kernhärte bei 30-45 HRC zu halten und die Fußrundung kugelzustrahlen. Schleifbrand, zu starke Abschreckung und eine unkontrollierte Ofenatmosphäre erzeugen Schleifrisse, Härterisse und Entkohlung.

Kernaussage: Erst die Ursache, dann die Maßnahme festlegen.

Beschaffungscheckliste: zehn Wärmebehandlungsparameter vor der Anfrage

Für die Wärmebehandlung beim Wälzfräsen jeden Punkt schriftlich festlegen:

1. Werkstoff und Sorte (20CrMnTi, 42CrMo, SAE 8620)
2. Verfahren (Einsatzhärten, Carbonitrieren, Induktionshärten, Nitrieren oder Vergüten)
3. Anforderung an die Randhärte (HRC-Bereich)
4. Anforderung an die Kernhärte (HRC-Bereich)
5. Einsatzhärtetiefe (mm, mit Grenzhärte)
6. Verzugssteuerung und Schleifaufmaß (mm je Flanke)
7. Endgültige Genauigkeitsklasse (ISO 1328)
8. Anforderung an das Kugelstrahlen (Überdeckung und Almen-Intensität)
9. Prüfung und Berichte (Härteverlauf, Gefüge, CMM)
10. Losgröße und Lieferzeit sowie Zertifizierung (ISO 9001, IATF 16949, GJB9001C)

Kernaussage: Alle zehn auf einmal festgelegt verhindern wiederholte Angebote und Serienstreuung.

Warum Yujiaxin Tech. Yujiaxin Tech wurde 1998 gegründet und verbindet sechs Verfahren: MIM, PM, Feinguss, Wälzfräsen, CNC und CIM. Wälzfräsen, Wärmebehandlung, Schleifen und Prüfung schließen den Kreis in einem Werk, was eine einzige Verantwortung und nachvollziehbare Qualitätsdaten bedeutet.

Fazit. Die Auswahl bei der Wärmebehandlung beim Wälzfräsen läuft auf vier Punkte hinaus: Verfahren nach Last und Genauigkeit wählen, Härtetiefe nach Modul festlegen, Schleifaufmaß für den Verzug einplanen und Kugelstrahlen für die Ermüdung anwenden. Für die Bewertung eines konkreten Zahnrads senden Sie Wärmebehandlungs- und Musterdaten für Verfahrensempfehlung und Angebot. Lesen Sie auch Wälzfräsen: Genauigkeit und Abnahme.