Pagina 31 van: Aandrijftechniek – nummer 3 – 2017
TECHNIEK Mechanisch
www.AT-aandrijftechniek.nlAPRIL 2017 AT AANDRIJFTECHNIEK 31
tend maraging staal. De breukvlakken
tonen een duidelijk bewijs van vermoei-
ingsbreuk, geïnitieerd bij kleine niet-me-
tallische titaniumnitride (TiN) insluitin-
gen. Het begin van de breuk treedt op
nabij het oppervlak van de snaren, in het
overgangsgebied tussen de genitreerde
diffusiezone en de relatief zachtere kern
van de snaar. In dit traditionele, titanium
bevattend maraging staal zijn gewoonlijk
kleine TiN insluitingen aanwezig en deze
lijken te fungeren als lokale versterkers
van opgelegde spanningen. Wanneer bij
een insluiting onder het oppervlak een
begin van een breuk optreedt, wordt vaak
een typisch ‘fish-eye’ uiterlijk waargeno-
men. Een significante reductie van het
aantal en de afmetingen van TiN insluitin-
gen in titanium bevattend maraging staal
blijkt een effectieve manier te zijn om de
vermoeiingssterkte van de snaren en
daardoor de vermoeiingsprestaties van de
duwband te verbeteren. Maar er is een
serieuze inspanning van staalleveranciers
nodig om de afmetingen van de TiN in-
sluitingen in deze maraging staal kwaliteit
aanzienlijk te verminderen. Er zullen dure
aanpassingen in de smelt- en raffinage-
route noodzakelijk zijn, zeker gezien de
grote productievolumes.
Bijna geëlimineerd
Bosch en de Franse staalleverancier Ape-
ram Alloys Imphy hebben een nieuw
snaarmateriaal met hoge sterkte ontwik-
keld waarin de vorming van TiN insluitin-
gen bijna volledig is geëlimineerd. Dit ti-
taniumvrije maraging staal wordt al een
aantal jaren gebruikt voor de grootscha-
lige productie van een variëteit aan duw-
bandtypes voor toepassing in CVT-syste-
men. Tijdens vermoeiingstesten van duw-
banden uit titaniumvrij maraging staal
onder overbelasting op een testbank, is
de toegenomen vermoeiingssterkte van
de snaren duidelijk aangetoond. We-
derom wordt het uitvallen van de duw-
band gewoonlijk veroorzaakt door ver-
moeiingsbreuk in een van de snaren.
Maar analyse van breukoppervlakken van
de snaar heeft een nieuwe faalmodus ont-
huld. De breukoppervlakken tonen duide-
lijk de bewijzen van vermoeiingsbreuk die
is geïnitieerd bij zeer kleine onvolkomen-
heden aan het oppervlak van de snaren.
De kleine onvolkomenheden die zicht-
baar zijn bij het begin van de vermoei-
ingsbreuk komen veel voor op het opper-
vlak van de snaar. Ze zijn het gevolg van
de toegepaste productiemethode voor de
snaar en schijnen te fungeren als lokale
versterkers van de opgelegde spanning.
Gezien de nieuwe faalmodus voor duw-
banden uit titaniumvrij maraging staal op
de testbank is het duidelijk, dat een ver-
dere toename van de vermoeiingssterkte
van de snaar zou moeten worden bereikt
door het verbeteren van de vermoeiings-
eigenschappen aan het snaaroppervlak.
Theoretisch kan dit door vermindering
van het aantal en de afmetingen van de
onvolkomenheden op het snaaroppervlak
en/of door het verbeteren van de micro-
structuur en de materiaaleigenschappen
bij het oppervlak.
Huidige materialen
Gezien de uitstekende eigenschappen en
de gemakkelijke implementatie voor de
massaproductie van snaren, past Bosch
sinds 1985 maraging staal toe in CVT-ap-
plicaties. Het snaarproductieproces start
met binnenkomende coils met koudge-
walst maraging staal band. Vervolgens
wordt een opeenvolgende serie complexe
bewerkingen uitgevoerd, waaronder snij-
den, omvormen, lassen en gloeien. Tot
slot wordt een precipitatiehardingsbehan-
deling (maraging) uitgevoerd, gevolgd
door een gasnitreerbehandeling om de
oppervlakken van de snaren te harden. De
eigenschappen die maraging staal uiterst
geschikt maken voor snaarproductie, zijn
goede vervorm- en bewerkbaarheid in
niet-precipitatiegeharde toestand, uitste-
kende lasbaarheid, lage versteviging tij-
dens koude deformatie, gematigde warm-
tebehandelingstemperaturen, nagenoeg
verwaarloosbare dimensieveranderingen
tijdens warmtebehandelingen en goede
nitreerbaarheid. De belangrijkste eigen-
schappen voor duwbandtoepassingen
zijn de hoge vloeigrens, de trek- en ver-
moeiingssterkten. De meeste van deze
eigenschappen zijn inherent aan de me-
tallurgie van maraging stalen, die in de
niet-precipitatiegeharde toestand relatief
zacht en ductiel zijn en hun hoge sterkte
pas bereiken in de uiteindelijke precipita-
tiehardingsstap. Na een oplosgloei- of
austeniteerbehandeling (bijvoorbeeld 1
uur bij 830°C) verandert de matrix van
austenitisch naar martensitisch bij de af-
4
De duwbandbelasting weergegeven in kleur.
De duwband is samengesteld uit honderden elementen en twee
snarensets.
30-31-32-33_cvtmaragingstaal.indd 31 13-04-17 13:36