DE102013002954A1 - Bearing component of e.g. roller bearing, has base made of starting material and tread forming coating made of build-up material - Google Patents

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Abstract

The component has a base (1-3,7) made of starting material and a tread forming coating (4-6) made of build-up material. The starting material and build-up material are connected by thermal process. The starting material is selected from the group consisting of plastics, such as thermoplastic polymers, metals such as aluminum, titanium, bronze, brass or steel and alloys containing aluminum, titanium, bronze, brass or steel as base metal. The build-up material is selected from the group consisting of plastics such as thermoplastic polymers. An independent claim is included for a method for manufacturing the bearing component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einem Grundkörper und einer Beschichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to a bearing component of a rolling or sliding bearing with a base body and a coating and a method for their preparation.

Bestimmte Lageranwendungen erfordern unterschiedliche Eigenschaften für den Grundkörper und die Lauffläche des Lagers, wobei bspw. der Grundkörper besonders leicht, weich und günstig, die Lauffläche dagegen besonders hart, abriebfest und hochwertig sein muss. Eine Lagerkomponente mit beschichtetem Grundkörper kann die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Werkstoffe gezielt miteinander vereinen, wobei der Werkstoff des Grundkörpers, der im folgenden Ausgangswerkstoff genannt wird, anforderungsgemäß deutlich andere Eigenschaften aufweisen kann und soll als der Werkstoff der Beschichtung, der im folgenden Auftragswerkstoff genannt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften gestaltet sich das dauerhafte Aufbringen der Beschichtung auf den Grundkörper schwierig. Dies gilt besonders für Hochpräzisionslager, wobei die Beschichtung nicht nur mit einer besonders geringen Toleranz (bspw. maximal 10 μm) auf den Grundkörper aufgebracht, sondern auch nach längeren Betriebszeiten erhalten bleiben muss, ohne dass es zu Eigenschaftsänderungen oder gar Materialversagen kommt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, sowohl den Werkstoff des Grundkörpers als auch den Werkstoff der Beschichtung beim Aufbringen der Beschichtung auf den Grundkörper besonders schonend zu behandeln. insbesondere sind Materialspannungen beim Aufbringen der Beschichtung auf den Grundkörper zu vermeiden, so dass die in der Anwendung erforderliche Maßhaltigkeit erreicht und erhalten werden kann.Certain bearing applications require different properties for the main body and the bearing surface of the bearing, wherein, for example, the body particularly light, soft and cheap, the tread, however, must be particularly hard, abrasion resistant and high quality. A bearing component with a coated base body can unite the advantageous properties of different materials specifically with each other, the material of the body, which is referred to in the following starting material, according to requirements may have significantly different properties and should be called the material of the coating, which is in the following order material. Due to the different material properties, the permanent application of the coating to the base body is difficult. This is especially true for high-precision bearings, where the coating not only with a very low tolerance (eg. Maximum 10 microns) applied to the body, but must be maintained even after prolonged periods of operation, without causing property changes or even material failure. For this reason, it is necessary to treat both the material of the base body and the material of the coating when applying the coating to the body particularly gently. In particular, material stresses during application of the coating to the base body are to be avoided, so that the dimensional accuracy required in the application can be achieved and maintained.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zu Grunde, eine Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einem Grundkörper und einer Beschichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereit zu stellen, um die Vorteile der beiden Werkstoffe wie bspw. ein geringes Gewicht des Grundkörpers und bspw. eine hohe Härte der bspw. als Laufbahn ausgeprägten Beschichtung zu kombinieren.The invention is therefore based on the object to provide a bearing component of a rolling or sliding bearing with a base body and a coating and a method for their preparation to the advantages of the two materials such as. A low weight of the body and, for example high hardness of, for example, as a career pronounced coating to combine.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einem Grundkörper aus wenigstens einem Ausgangswerkstoff und einer eine Lauffläche bildenden Beschichtung aus wenigstens einem Auftragswerkstoff, wobei der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff durch ein thermisches Verfahren verbunden sind. Als thermisches Verfahren wird im Sinne dieser Erfindung verstanden, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Auftragswerkstoff aufgeschmolzen wird und in einem Zustand, in welchem sich der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff in Kontakt befinden, erstarrt. Dies geschieht üblicherweise durch Abkühlen des Werkstoffs auf unter dessen Schmelztemperatur. Beispielsweise können sich die beiden Verbindungspartner, d. h. der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff, bereits in Kontakt befinden, wenn einer oder beide Verbindungspartner aufgeschmolzen werden. Alternativ wäre ein thermisches Beschichtungsverfahren, wobei der wenigstens eine Auftragswerkstoff im aufgeschmolzenen und plastischen Zustand auf den wenigstens einen Ausgangswerkstoff aufgetragen wird. Dieser wenigstens eine Ausgangswerkstoff wird vorzugsweise gesondert oder durch die thermische Energie des aufgetragenen Auftragswerkstoffs ebenfalls aufgeschmolzen, so dass sich beide Verbindungspartner zeitgleich in plastischem Zustand befinden und eine besonders feste Verbindung eingehen können. Der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Auftragswerkstoff muss nicht notwendigerweise vollständig aufgeschmolzen werden. Es reicht in der Regel aus, wenn lediglich ein dünner Kontaktbereich zum jeweiligen Verbindungspartner aufgeschmolzen wird. Im thermischen Beschichtungsverfahren wird der wenigstens eine Auftragswerkstoff vorzugsweise vollständig aufgeschmolzen und durch den Auftragsvorgang im plastischen Zustand geformt bzw. an die Kontur des Ausgangswerkstoffs angepasst. Dadurch kann eine harte, verschleißfeste, korrosionsbeständige, nicht versprödende und als Lagerlaufbahn geeignete Beschichtung des Grundkörpers zur Anwendung in Wälz- und Gleitlagern bewerkstelligt werden. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Lauffläche entlang einer Linie, vorzugsweise einer geraden oder gekrümmten Linie, bevorzugt entlang einer in sich geschlossenen Linie, besonders bevorzugt entlang einer Linie mit konstantem Krümmungsradius wie bspw. einer Kreislinie.The object is achieved by a bearing component of a rolling or sliding bearing having a base body of at least one starting material and a tread forming a coating of at least one order material, wherein the at least one starting material and the at least one order material are connected by a thermal process. For the purposes of this invention, a thermal process is understood to be that the at least one starting material and / or the at least one application material is melted and solidifies in a state in which the at least one starting material and the at least one application material are in contact. This is usually done by cooling the material to below its melting temperature. For example, the two connection partners, i. H. the at least one starting material and the at least one application material are already in contact when one or both of the connection partners are melted. Alternatively, it would be a thermal coating method, wherein the at least one order material in the molten and plastic state is applied to the at least one starting material. This at least one starting material is preferably also separately or by the thermal energy of the applied order material also melted, so that both connection partners are simultaneously in the plastic state and can enter a particularly firm connection. The at least one starting material and / or the at least one application material does not necessarily have to be completely melted. It is usually sufficient if only a thin contact area is melted to the respective connection partner. In the thermal coating process, the at least one application material is preferably completely melted and shaped by the application process in the plastic state or adapted to the contour of the starting material. As a result, a hard, wear-resistant, corrosion-resistant, non-embrittling and suitable bearing raceway coating of the body for use in rolling and sliding bearings can be accomplished. Advantageously, the running surface extends along a line, preferably a straight or curved line, preferably along a closed line, more preferably along a line with a constant radius of curvature, such as a circular line.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff verschweißt. Unter Schweißen versteht man im Sinne dieser Erfindung das unlösbare Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs mit dem wenigstens einen Auftragswerkstoff unter Anwendung von Wärme und/oder Druck, mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffe, wobei die zu verbindenden Werkstoffe bis zu deren Verflüssigung erhitzt werden und sich vermischen, so dass sie nach dem Erstarren fest miteinander verbunden sind.In an advantageous development of the invention, the at least one starting material and the at least one application material are welded. For the purposes of this invention, welding is understood to mean the non-detachable bonding of the at least one starting material to the at least one application material using heat and / or pressure, with or without welding consumables, the materials to be joined being heated until they liquefy and mix that they are firmly connected after solidification.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der wenigstens eine Ausgangswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

  • – Der wenigstens eine Ausgangswerkstoff ist chemisch verschieden von dem wenigstens einen Auftragswerkstoff, vorzugsweise chemisch verschieden von allen Auftragswerkstoffen.
  • - Wenigstens ein Ausgangswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend.
  • – Wenigs ens ein Ausgangswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: – Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. – Metalle, vorzugsweise Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl. – Legierungen mit Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl als Basismetall.
It may prove advantageous if the at least one starting material fulfills at least one of the following requirements:
  • - The at least one starting material is chemically different from the at least one order material, preferably chemically different from all order materials.
  • - At least one starting material is insulating against electricity.
  • - Wenigs ens starting material is selected from one of the following material groups: - Plastics, preferably thermoplastics. - Metals, preferably aluminum, titanium, bronze brass or steel. - Alloys with aluminum, titanium, bronze brass or steel as base metal.

Mit Aluminiumlegierungen oder Titanlegierungen lassen sich geringe Bauteilgewichte realisieren, wobei die Titanlegierungen zusätzlich verschleißfest sowie hitze- und korrosionsbeständig sind. Bronzelegierungen bieten andere Vorteile wie bspw. eine hohe Zähigkeit und Notlaufeigenschaften.With aluminum alloys or titanium alloys low component weights can be realized, the titanium alloys are additionally wear-resistant and heat and corrosion resistant. Bronze alloys offer other advantages such as high toughness and runflat properties.

Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn der wenigstens eine Auftragswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

  • – Wenigstens ein Auftragswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend. Wenigstens ein Auftragswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: – Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. – Metalle, vorzugsweise Kobalt, Nickel, Aluminium oder Stahl, bevorzugt zäh-harter Chrom und/oder Nickelstahl. – Legierungen, vorzugsweise mit Kobalt, Nickel, Aluminium als Basismetall, bevorzugt mit Titancarbid und/oder Vanadiumcarbid als Legierungsanteil. – Verbundwerkstoffe, bevorzugt Aluminium-/Silizium Verbundwerkstoffe mit Carbiden.
However, it can also be advantageous if the at least one application material fulfills at least one of the following requirements:
  • - At least one order material is insulating against electricity. At least one coating material is selected from one of the following groups of materials: plastics, preferably thermoplastics. - Metals, preferably cobalt, nickel, aluminum or steel, preferably tough-hard chrome and / or nickel steel. - Alloys, preferably with cobalt, nickel, aluminum as a base metal, preferably with titanium carbide and / or vanadium carbide as an alloying fraction. - Composite materials, preferably aluminum / silicon composites with carbides.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Lagerkomponente als Innenring, Außenring, Käfig oder Wälzkörper eines Wälzlagers ausgebildet, wobei der Wälzkörper vorzugsweise kugelförmig, konisch oder zylindrisch ist.According to a preferred embodiment of the invention, the bearing component is formed as an inner ring, outer ring, cage or rolling elements of a rolling bearing, wherein the rolling body is preferably spherical, conical or cylindrical.

Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Beschichtung eine Härte im Bereich von 20 bis 70 HRC, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 65 HRC, bevorzugt im Bereich von 40 bis 62 HRC aufweist.It may prove useful if the coating has a hardness in the range of 20 to 70 HRC, preferably in the range of 30 to 65 HRC, preferably in the range of 40 to 62 HRC.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der Lagerkomponente nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen, umfassend wenigstens einen der folgenden Schritte:

  • – Auftragen des wenigstens einen Auftragswerkstoffs in diskontinuierlicher und/oder in kontinuierlicher Form, vorzugsweise in Pulverform, in Strangform oder in Ringform, bevorzugt in einer oder in mehreren Lagen auf den Grundkörper, wobei die Korngrößen eines in Pulverform aufgetragenen Auftragswerkstoffs liegen vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100 μm, bevorzugt von 40 bis 80 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 70 μm liegen.
  • – Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und des wenigstens einen Auftragswerkstoffs in festem oder flüssigem Zustand des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs.
  • – Vermischen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs in festem oder flüssigem Zustand des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs.
  • – Beaufschlagung des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs mit Energie, vorzugsweise mit Licht, bevorzugt mit gebündeltem Licht, besonders bevorzugt mit Laserlicht, wobei die Intensität der Energie bevorzugt in Abhängigkeit von dem Ausgangswerkstoff und/oder dem Auftragswerkstoff im Bereich von 1 bis 500 kW/cm2, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kW/cm2, bevorzugt im Bereich an 20 bis 50 kW/cm2 gewählt wird, so dass die Eindringtiefe eines Energiestrahls in den wenigstens einen Ausgangswerkstoff und/oder in den wenigstens einen Auftragswerkstoff im Bereich von 20 bis 400 μm, vorzugsweise von 50 bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 μm liegt.
  • – Erhitzen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, wobei vorzugsweise im Falle verschiedener Ausgangswerkstoffe und/oder Auftragswerkstoffe mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen die höchste Schmelztemperatur maßgeblich ist.
  • – Partielles oder vollflächiges Aufschmelzen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs an einer Kontaktfläche zu einem Ausgangswerkstoff und/oder zu einem Auftragswerkstoff, wobei der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Auftragswerkstoff besonders bevorzugt bis in eine Tiefe im Bereich von 20 bis 400 μm, vorzugsweise von 50 bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 μm von der Kontaktfläche aufgeschmolzen wird.
  • – Mechanisches Bearbeiten des Grundkörpers vor und/oder nach dem Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs mit dem wenigstens einen Auftragswerkstoff, vorzugsweise durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren.
The object of the invention is also achieved by a method for producing the bearing component according to at least one of the preceding embodiments, comprising at least one of the following steps:
  • - Applying the at least one order material in discontinuous and / or continuous form, preferably in powder form, in strand form or in ring form, preferably in one or more layers on the base body, wherein the particle sizes of a powder applied order material are preferably in the range of 20 to 100 microns, preferably from 40 to 80 microns, more preferably in the range of 50 to 70 microns.
  • - Connecting the at least one starting material and the at least one order material in the solid or liquid state of the at least one starting material and / or the at least one order material.
  • Mixing of the at least one starting material and / or of the at least one application material in the solid or liquid state of the at least one starting material and / or of the at least one application material.
  • - Applying to the at least one starting material and / or the at least one order material with energy, preferably with light, preferably with collimated light, particularly preferably with laser light, wherein the intensity of the energy preferably in dependence on the starting material and / or the order material in the range of 1 is selected to 500 kW / cm 2 , preferably in the range of 5 to 100 kW / cm 2 , preferably in the range of 20 to 50 kW / cm 2 , so that the penetration depth of an energy beam in the at least one starting material and / or in the at least a coating material in the range of 20 to 400 .mu.m, preferably from 50 to 200 .mu.m, preferably in the range of 100 to 200 microns.
  • - Heating the at least one starting material and / or the at least one order material to a temperature above the melting temperature, wherein preferably in the case of different starting materials and / or order materials with different melting temperatures, the highest melting temperature is relevant.
  • Partial or full surface melting of the at least one starting material and / or of the at least one application material at a contact surface to a starting material and / or to an order material, wherein the at least one starting material and / or the at least one order material particularly preferably to a depth in the range of 20 to 400 .mu.m, preferably from 50 to 200 .mu.m, preferably in the range of 100 to 200 .mu.m of the contact surface is melted.
  • - Mechanical processing of the body before and / or after connecting the at least a starting material with the at least one order material, preferably by turning, grinding or other machining methods.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wälz- oder Gleitlager mit wenigstens einer Lagerkomponente nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen.Another aspect of the invention relates to a rolling or sliding bearing with at least one bearing component according to at least one of the preceding embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Wälzlagers mit einem beschichteten Innenring, einem beschichteten Außenring, einem beschichteten Käfig und mehreren beschichteten Wälzkörpern als erfindungsgemäße Lagerkomponenten. 1 shows a schematic side view of a rolling bearing with a coated inner ring, a coated outer ring, a coated cage and several coated rolling elements as bearing components according to the invention.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Gleitlagers mit einem beschichteten Grundkörper, der sich entlang einer geraden Linie erstreckt, als erste Lagerkomponente und einer entlang der Lauffläche der ersten Lagerkomponente verschieblichen zweiten Lagerkomponente, die ebenfalls einen beschichteten Grundkörper aufweist. 2 shows a schematic side view of a sliding bearing with a coated base body which extends along a straight line, as a first bearing component and along the running surface of the first bearing component displaceable second bearing component, which also has a coated base body.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsDetailed Description of the Preferred Embodiment

Die Erfindung befasst sich insbesondere mit der Auftragung und Verbindung einer harten, verschleißfesten, korrosionsbeständigen, nicht versprödenden und als Lagerlaufbahn geeigneten Schicht mit einem Grundkörper zur Anwendung in Wälz- und Gleitlagern. Die Ausführung des Grundkörpers ist möglich als Lagerring, als Käfig, als Wälzkörper oder als Linearsystem. Die Lagerlaufbahn oder -fläche kann für Wälzkörper oder als Gleitlager ausgeführt werden.The invention is particularly concerned with the application and connection of a hard, wear-resistant, corrosion-resistant, non-embrittling and suitable as a bearing race layer with a base body for use in rolling and plain bearings. The design of the body is possible as a bearing ring, as a cage, as a rolling element or as a linear system. The bearing raceway or surface can be designed for rolling elements or plain bearings.

Werkstoffematerials

Vorteilhafte Ausgangswerkstoffe für den Grundkörper der Lagerkomponente sind insbesondere Legierungen auf Basis von Aluminium, Titan oder Bronze, sowie Messing oder Stähle.Advantageous starting materials for the main body of the bearing component are in particular alloys based on aluminum, titanium or bronze, as well as brass or steel.

Vorteilhafte Auftragswerkstoffe für die Beschichtung der Lagerkomponente sind insbesondere Legierungen auf Basis von Aluminium, Kobalt oder Nickel, insbesondere Legierungen auf Aluminiumbasis mit Titan- und Vanadiumcarbid, zäh- harte Chrom Nickelstähle oder Aluminium-/Silizium Verbundwerkstoffe mit Carbiden.Advantageous application materials for coating the bearing component are, in particular, alloys based on aluminum, cobalt or nickel, in particular aluminum-based alloys with titanium and vanadium carbide, tough-hard chromium nickel steels or aluminum / silicon composite materials with carbides.

Verfahrenmethod

Der Auftragswerkstoff wird durch thermische Verfahren – bspw. Laserauftragsschweißen – ein- oder mehrlagig und unlösbar mit dem Grundwerkstoff verbunden. Die zu verbindenden Werkstoffe werden bis zu deren Verflüssigung erhitzt. Nach dem Erstarren sind diese dann fest miteinander verbunden.The coating material is bonded to the base material in one or more layers by means of thermal processes, for example laser deposition welding. The materials to be joined are heated until they liquefy. After solidification, these are then firmly connected.

Der Auftragswerkstoff wird dabei bspw. in Strangform, in Ringform oder in Pulverform an die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers gefördert und durch Beaufschlagung mit Energie auf über dessen Schmelztemperatur erhitzt. Ein pulverförmiger Auftragswerkstoff wird vorzugsweise mit Korngrößen im Bereich von 30 bis 90 μm aufgetragen und bei der Förderung an die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers mit einem reaktionsträgen Schutzgas versetzt. Die thermische Energie wird bspw. mit einem Energiestrahl, insbesondere einem Laserstrahl auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers geführt, um den zugeführten Auftragswerkstoff und gleichzeitig den Ausgangswerkstoff bis in eine geringe Tiefe des Ausgangswerkstoffs von 50 bis 300 μm zu verflüssigen und um diese Werkstoffe schmelzmetallurgisch miteinander zu verbinden. Im flüssigen Zustand werden die Werkstoffe vorzugsweise geringfügig durchmischt.The coating material is promoted, for example, in strand form, in ring form or in powder form to the surface to be coated of the body and heated by applying energy to above its melting temperature. A powdered coating material is preferably applied with particle sizes in the range of 30 to 90 microns and mixed with the promotion of the surface to be coated of the body with an inert inert gas. The thermal energy is, for example. With an energy beam, in particular a laser beam on the surface to be coated of the body out to liquefy the supplied coating material and at the same time the starting material to a small depth of the starting material of 50 to 300 microns and these materials melt metallurgical with each other connect to. In the liquid state, the materials are preferably mixed slightly.

Vorzugsweise wird bei dem beschriebenen Laserauftragsschweißverfahren das Prinzip des Wärmeleitungsschweißens angewandt, wobei Strahlintensitäten bis 100 kW/cm2 verwendet werden. Die Wellenlänge und/oder Strahlintensität des Laserlichts kann in Abhängigkeit von dem Ausgangswerkstoff und/oder dem Auftragswerkstoff eingestellt werden, so dass die tatsächlich vom Werkstoff absorbierte Energie bestimmte Grenzen nicht übersteigt und die erwünschte Eindringtiefe in den Ausgangswerkstoff nicht überschritten wird. Dadurch können auch geringe Materialdicken besonders materialschonend geschweißt werden.Preferably, in the laser deposition welding method described, the principle of thermal conduction welding is used, wherein beam intensities up to 100 kW / cm 2 are used. The wavelength and / or beam intensity of the laser light can be adjusted depending on the starting material and / or the order material, so that the energy actually absorbed by the material does not exceed certain limits and the desired penetration depth is not exceeded in the starting material. As a result, even low material thicknesses can be welded particularly gentle on the material.

Mechanische BearbeitungMechanical machining

Abhängig vom gewählten Auftragswerkstoff werden die Bauteile anschließend durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren bearbeitet.Depending on the selected order material, the components are then machined by turning, grinding or other metal-cutting processes.

Nutzen/VorteileBenefits / Advantages

Anwendungen erfordern zum Beispiel ein geringes Bauteilgewicht bei hohen Anforderungen an die Eigenschaften der Laufbahnen. Die Nachteile des Grundwerkstoffes – bspw. eine zu geringe Härte – werden so durch die Auftragswerkstoffe kompensiert.Applications require, for example, a low component weight with high demands on the properties of the raceways. The disadvantages of the base material - for example, too low a hardness - are compensated by the order materials.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Detail mit Bezug auf die Figuren beschrieben.Preferred embodiments of the invention will be described below in detail with reference to the figures.

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment

Das erste Ausführungsbeispiel betrifft ein Wälzlager mit vier erfindungsgemäßen Lagerkomponenten, wobei die erste Lagerkomponente als Innenring 1 mit Beschichtung 4 ausgebildet ist und die zweite Lagerkomponente als Außenring 2 mit Beschichtung 5 ausgebildet ist. Die dritte Lagerkomponente wird durch eine Vielzahl von rollenden Wälzkörpern 3 mit Beschichtung 6 gebildet, wobei die Wälzkörper 3, die zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnet sind, durch einen beschichteten Käfig 7 als vierte Lagerkomponente auf Abstand gehalten werden, um an den durch die Beschichtung 4 des Innenrings 1 und durch die Beschichtung 5 des Außenrings 2 gebildeten Laufflächen abzuwälzen. Die Beschichtungen 4, 5, 6 sind nach dem zuvor beschriebenen Laserauftragsschweißverfahren auf den jeweiligen Grundkörper 1, 2, 3, 7 aufgebracht und vollflächig sowie stoffschlüssig mit dem jeweiligen Grundkörper 1, 2, 3, 7 verbunden. Die Grundkörper 1, 2, 3, 7 können aus identischen oder verschiedenen Ausgangswerkstoffen bestehen, wobei auch die Beschichtungen 4, 5, 6 aus identischen oder verschiedenen Auftragswerkstoffen gefertigt sein können. Um möglichst geringe Materialspannungen bei Temperaturschwankungen zuzulassen, kann es sinnvoll sein, wenn wenigstens zwei oder vorzugsweise alle Grundkörper 1, 2, 3, 7 denselben Ausgangswerkstoff aufweisen und/oder wenigstens zwei oder vorzugsweise alle Beschichtungen 4, 5, 6 aus demselben Auftragswerkstoff gefertigt sind.The first embodiment relates to a rolling bearing with four bearing components according to the invention, wherein the first bearing component as an inner ring 1 with coating 4 is formed and the second bearing component as an outer ring 2 with coating 5 is trained. The third bearing component is characterized by a variety of rolling rolling elements 3 with coating 6 formed, wherein the rolling elements 3 between the inner ring 1 and the outer ring 2 are arranged through a coated cage 7 be held as a fourth bearing component at a distance to the through the coating 4 of the inner ring 1 and through the coating 5 of the outer ring 2 circulating formed treads. The coatings 4 . 5 . 6 are according to the laser deposition welding method described above on the respective body 1 . 2 . 3 . 7 applied and full surface and cohesively with the respective body 1 . 2 . 3 . 7 connected. The basic body 1 . 2 . 3 . 7 may consist of identical or different starting materials, including the coatings 4 . 5 . 6 can be made of identical or different order materials. In order to allow the lowest possible material stresses with temperature fluctuations, it may be useful if at least two or preferably all basic body 1 . 2 . 3 . 7 have the same starting material and / or at least two or preferably all coatings 4 . 5 . 6 are made of the same order material.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft ein lineares Gleitlager mit zwei erfindungsgemäßen Lagerkomponenten, wobei eine Lagerkomponente einen länglichen Grundkörper 8 aufweist, der oberseitig eine Beschichtung 9 aufweist, die eine Lauffläche bildet, entlang welcher eine zweite Lagerkomponente mit ebenfalls einem Grundkörper 10 und einer Beschichtung 11 gleitend verschieblich gelagert ist. Die Beschichtungen 9, 11 sind nach dem zuvor beschriebenen Laserauftragsschweißverfahren auf dem jeweiligen Grundkörper 8, 10 aufgebracht und vollflächig sowie stoffschlüssig mit dem jeweiligen Grundkörper 8, 10 verbunden.The second embodiment relates to a linear sliding bearing with two bearing components according to the invention, wherein a bearing component an elongated body 8th has, the top side a coating 9 has, which forms a running surface, along which a second bearing component, also with a base body 10 and a coating 11 is slidably mounted sliding. The coatings 9 . 11 are on the respective body according to the laser deposition welding method described above 8th . 10 applied and full surface and cohesively with the respective body 8th . 10 connected.

Claims (8)

Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einem Grundkörper (1, 2, 3, 7) aus wenigstens einem Ausgangswerkstoff und einer eine Lauffläche bildenden Beschichtung (4, 5, 6) aus wenigstens einem Auftragswerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff durch ein thermisches Verfahren verbunden sind.Bearing component of a rolling or sliding bearing with a base body ( 1 . 2 . 3 . 7 ) of at least one starting material and a tread-forming coating ( 4 . 5 . 6 ) made of at least one order material, characterized in that the at least one starting material and the at least one order material are connected by a thermal process. Lagerkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Auftragswerkstoff verschweißt sind.Bearing component according to claim 1, characterized in that the at least one starting material and the at least one application material are welded. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der wenigstens eine Ausgangswerkstoff ist chemisch verschieden von dem wenigstens einen Auftragswerkstoff, vorzugsweise chemisch verschieden von allen Auftragswerkstoffen. b. Wenigstens ein Ausgangswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend. c. Wenigstens ein Ausgangswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: i. Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. ii. Metalle, vorzugsweise Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl. iii. Legierungen mit Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl als Basismetall.Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one starting material satisfies at least one of the following requirements: a. The at least one starting material is chemically different from the at least one application material, preferably chemically different from all the application materials. b. At least one starting material has an insulating effect on electricity. c. At least one starting material is selected from one of the following material groups: i. Plastics, preferably thermoplastics. ii. Metals, preferably aluminum, titanium, bronze brass or steel. iii. Alloys with aluminum, titanium, bronze brass or steel as base metal. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Auftragswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Wenigstens ein Auftragswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend. b. Wenigstens ein Auftragswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: i. Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. ii. Metalle, vorzugsweise Kobalt, Nickel, Aluminium oder Stahl, bevorzugt zäh- harter Chrom und/oder Nickelstahl. iii. Legierungen, vorzugsweise mit Kobalt, Nickel, Aluminium als Basismetall, bevorzugt mit Titancarbid und/oder Vanadiumcarbid als Legierungsanteil. iv. Verbundwerkstoffe, bevorzugt Aluminium-/Silizium Verbundwerkstoffe mit Carbiden.Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one application material meets at least one of the following requirements: a. At least one coating material is insulating against electricity. b. At least one order material is selected from one of the following material groups: i. Plastics, preferably thermoplastics. ii. Metals, preferably cobalt, nickel, aluminum or steel, preferably toughened chromium and / or nickel steel. iii. Alloys, preferably with cobalt, nickel, aluminum as base metal, preferably with titanium carbide and / or vanadium carbide as alloying fraction. iv. Composite materials, preferably aluminum / silicon composites with carbides. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkomponente als Innenring, Außenring, Käfig oder Wälzkörper eines Wälzlagers ausgebildet ist, wobei der Wälzkörper vorzugsweise kugelförmig, konisch oder zylindrisch ist.Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bearing component is formed as an inner ring, outer ring, cage or rolling element of a rolling bearing, wherein the rolling body is preferably spherical, conical or cylindrical. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4, 5, 6) eine Härte im Bereich von 20 bis 70 HRC, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 65 HRC, bevorzugt im Bereich von 40 bis 62 HRC aufweist.Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 . 5 . 6 ) has a hardness in the range of 20 to 70 HRC, preferably in the range of 30 to 65 HRC, preferably in the range of 40 to 62 HRC. Verfahren zur Herstellung der Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen der folgenden Schritte: a. Auftragen des wenigstens einen Auftragswerkstoffs in diskontinuierlicher und/oder in kontinuierlicher Form, vorzugsweise in Pulverform, in Strangform oder in Ringform, bevorzugt in einer oder in mehreren Lagen auf den Grundkörper (1, 2, 3, 7), wobei die Korngrößen eines in Pulverform aufgetragenen Auftragswerkstoffs im Bereich von 20 bis 100 μm, vorzugsweise von 40 bis 80 μm, bevorzugt im Bereich von 50 bis 70 μm liegen. b. Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und des wenigstens einen Auftragswerkstoffs im festen oder flüssigen Zustand des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs, vorzugsweise unter der Einwirkung von Kraft. c. Vermischen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs im festen oder flüssigen Zustand des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs. d. Beaufschlagung des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs mit Energie, vorzugsweise mit Licht, bevorzugt mit Laserlicht, wobei die Intensität der Energie bevorzugt in Abhängigkeit von dem Ausgangswerkstoff und/oder dem Auftragswerkstoff im Bereich von 1 bis 500 kW/cm2, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kW/cm2, bevorzugt im Bereich an 20 bis 50 kW/cm2 gewählt wird, so dass die Eindringtiefe eines Energiestrahls in den wenigstens einen Ausgangswerkstoff und/oder in den wenigstens einen Auftragswerkstoff im Bereich von 20 bis 400 μm, vorzugsweise von 50 bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 μm liegt. e. Erhitzen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, wobei vorzugsweise im Falle verschiedener Ausgangswerkstoffe und/oder Auftragswerkstoffe mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen die höchste Schmelztemperatur maßgeblich ist. f. Partielles oder vollflächiges Aufschmelzen des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs und/oder des wenigstens einen Auftragswerkstoffs an einer Kontaktfläche zu einem Ausgangswerkstoff und/oder zu einem Auftragswerkstoff, wobei der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Auftragswerkstoff besonders bevorzugt bis in eine Tiefe im Bereich von 20 bis 400 μm, vorzugsweise von 50 bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 100 bis 200 μm von der Kontaktfläche aufgeschmolzen wird. g. Mechanisches Bearbeiten des Grundkörpers (1, 2, 3, 7) vor und/oder nach dem Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs mit dem wenigstens einen Auftragswerkstoff, vorzugsweise durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren.Process for the preparation of the bearing component according to at least one of the preceding Claims characterized by at least one of the following steps: a. Applying the at least one order material in discontinuous and / or continuous form, preferably in powder form, in strand form or in ring form, preferably in one or more layers on the base body ( 1 . 2 . 3 . 7 ), wherein the particle sizes of a powder-applied order material in the range of 20 to 100 .mu.m, preferably from 40 to 80 .mu.m, preferably in the range of 50 to 70 microns. b. Connecting the at least one starting material and the at least one order material in the solid or liquid state of the at least one starting material and / or the at least one order material, preferably under the action of force. c. Mixing of the at least one starting material and / or the at least one order material in the solid or liquid state of the at least one starting material and / or the at least one application material. d. Applying energy to the at least one starting material and / or the at least one application material, preferably with light, preferably with laser light, the intensity of the energy preferably in the range of 1 to 500 kW / cm 2 , depending on the starting material and / or the application material, is preferably selected in the range of 5 to 100 kW / cm 2 , preferably in the range of 20 to 50 kW / cm 2 , so that the penetration depth of an energy beam in the at least one starting material and / or in the at least one application material in the range of 20 to 400 microns, preferably from 50 to 200 microns, preferably in the range of 100 to 200 microns. e. Heating the at least one starting material and / or the at least one order material to a temperature above the melting temperature, preferably in the case of different starting materials and / or order materials with different melting temperatures, the highest melting temperature is decisive. f. Partial or full-surface melting of the at least one starting material and / or the at least one application material on a contact surface to a starting material and / or to an order material, wherein the at least one starting material and / or the at least one order material particularly preferably to a depth in the range of 20 is melted to 400 microns, preferably from 50 to 200 .mu.m, preferably in the range of 100 to 200 .mu.m from the contact surface. G. Mechanical processing of the basic body ( 1 . 2 . 3 . 7 ) before and / or after joining the at least one starting material with the at least one application material, preferably by turning, grinding or with other machining methods. Wälz- oder Gleitlager mit wenigstens einer Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche.Rolling or sliding bearing with at least one bearing component according to at least one of the preceding claims.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230228255A1 (en) * 2018-03-23 2023-07-20 Miba Gleitlager Austria Gmbh Wind turbine gearbox and method for producing a wind turbine gearbox

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20230228255A1 (en) * 2018-03-23 2023-07-20 Miba Gleitlager Austria Gmbh Wind turbine gearbox and method for producing a wind turbine gearbox

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