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Reinheit von Wälzlagerstahl
Die Reinheit von Wälzlagerstahl ist ein Qualitätsparameter, der sich über die Jahre stetig verbessert hat. Dies liegt an dem Zuwachs von Knowhow in der Werkstoffkunde und der Weiterentwicklung der Wälzlagertechnik. Dies führt zu präziseren Herstellprozessen, um die Reinheit des Werkstoffes zu erhöhen. Auch neu entwickelte Schritte in der Herstellung wie z.B. die Vakuumentgasung oder das Vakuumschmelzen tragen maßgeblich zur Verbesserung der Reinheit bei.
Die Reinheit eines Wälzlagerstahls hängt maßgeblich von Fremdpartikeln im Werkstoff ab. Je weniger vorhanden sind, desto höher die Reinheit. Typische Verunreinigungen im Stahl sind Silizium, Aluminium und Schwefel, welche durch die Verbindung mit Sauerstoff Oxide bilden, die als nichtmetallische Einschlüsse klassifiziert werden.
Es ist bekannt, dass die Ermüdungslebensdauer eines Wälzlagers von der Art und Menge dieser Einschlüsse abhängt. Einschlüsse erzeugen sowohl Eigenspannungen im Metall, sind aber auch Grundlage für Mikrorisse, welche den Start von Materialermüdung bedingen. Die Gesamtmenge der Oxideinschlüsse hängt stark mit dem Sauerstoffgehalt des Stahls zusammen. Daraus lässt sich schließen: Je höher der Gehalt an Sauerstoff, desto geringer die Lebensdauer. Der Sauerstoffanteil im Stahl gilt dadurch als vergleichbarer Parameter für die Reinheit im Stahl. Manche Wälzlagerhersteller geben diesen in ppm (also parts per million) an. Hochreiner Wälzlagerstahl erreicht hierbei Sauerstoffanteile von < 5 ppm, also weniger als 0,000005% Sauerstoffanteil im Stahl.
Die Messung dieser nichtmetallischen Einschlüsse kann auf verschiedenste Weisen durchgeführt werden und ist in internationalen Normen (JIS G0555, ASTM E45, EN 10247) zu finden. Bei der einfachsten, nämlich der mikroskopischen Analyse, wird die Materialprobe geschliffen und vorbereitet, sodass eine Teilfläche (bspw. 100 mm²) mikroskopisch untersucht werden kann. Die Fremdeinschlüsse werden im Anschluss charakterisiert, klassifiziert und ausgewertet, um ein Maß für die Reinheit des Stahles zu erhalten.
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