DE2023063B2

DE2023063B2 - Verfahren zur herstellung von teilen eines lagers, insbesondere kugellagers

Info

Publication number: DE2023063B2
Application number: DE19702023063
Authority: DE
Inventors: Richard L Justusson William M Farmmgton Mich Faunce (V St A)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1969-06-09
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1978-01-26
Also published as: GB1293426A; US3595706A; ZA703617B; JPS5031530B1; FR2052275A5; SE356532B; DE2023063A1; CH525410A

Description

a) Eine Vollscheibe des Materials wird vollständig austenisiert;

b) aus der Vollscheibe des Materials wird bei dieser Temperatur das gewünschte Teil geschmiedet;

c) das Teil wird so rasch mit Luft gekühlt, daß unter Verhinderung jedweder massiver Karbidbildung eine feine perlitische Struktur erzielt wird;

d) das Teil wird auf 647 bis 850° C erwärmt und so lange auf dieser Temperatur gehalten, bis ein gleichmäßig verteiltes, vorherrschend aus kugeligem Primärkarbid mit einer Partikelgröße unter 1 μπι bestehendes Gefüge entsteht;

e) das Teil wird spanabhebender Bearbeitung mit Ausnahme des Schleifens unterworfen;

f) das Teil wird bei einer Temperatur zwischen 830 und 889° C für eine Zeitspanne geglüht, die es verhindert, daß Karbide enstehen, jedoch ausreichend ist, ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen Austenit und ungelösten Karbiden zu schaffen;

g) das Teil wird sodann in einem Medium, das etwa die Abkühlgeschwindigkeit von öl besitzt, abgeschreckt und anschließend auf eine Rockwellhärte Rc 60 - 64 angelassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austenitisierung in Verfahrensstufe a) bei 1092° C erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung in Verfahrensstufe d) auf 758° C erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil in Verfahrensstufe d) 2 Stunden lang erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil in Verfahrensstufe f) eine Stunde lang erwärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen nach Veifahrensstufe g) bei Temperaturen zwischen 149 und 204° C erfolgt.

7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf Kugellagerteile.

8. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf Innenringe von Kugellagern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Teilen eines Lagers, insbesondere Kugellagers, insbesondere des Innenringes desselben, aus einem legierten Stahl, enthaltend 1,00% C, 0,35% MN, 0,30% Si und 1,45% Cr, Rest Eisen, oder aus einem anderen Stahl mit gleichen metallurgischen Eigenschaften.

Lager und insbesondere Kugellager waren in der letzten Zeit Gegenstand von intensiven Forschungen. Diese Forschungen haben zusammen mit der Möglichkeit, im Vakuum entgaste Stähle sehr rein herzustellen, zur Fertigung von Lagern mit sehr viel längerer Lebensdauer und höherem Lastaufnahmevermögen geführt.

Das kritische Teil bei Kugellagern ist insoweit der Innenring. Hier können Ermüdungserscheinungen auftreten, wenn wiederholt an einzelnen Stellen hohe Lasten aufgebracht werden, wenn die Kugeln über dem Innenring abrollen.

Die auf dem Gebiete des Kraftfahrzeugbaus verwendeten Kugellager sind in der Regel aus einem Stahl gefertigt, der der Spezifikation SAE 52 100 entsprient.

Dieser Stahl entspricht folgender Analyse:

C	0,95-1,10%
MN	0,25-0,45%
P	0,025%
S	0,025%
SI	0,20-0,35%
CR	1,30- 1,60%

Dieses ist ein wirtschaftlich herzustellender, übereutektoider Stahl mit etwa 1 % Kohlenstoff und etwa 1,5% Chrom als Hauptlegierungsbestandteile. Dieser Stahl wird in der Handelsform von nahtlosen Rohren gekauft, zur Herstellung des Innenringes werden ringförmige Abschnitte abgetrennt. Diese Ringe werden spanabhebend bearbeitet, einer Wärmebehandlung ausgesetzt und dann auf endgültiges Maß geschnitten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzugschlagen, daß die Herstellung von Teilen mit wesentlich vergrößerter Lebensdauer erlaubt. Als Lebensdauer wird hier betrachtet der sogenannte D-10 Wert, d.h., die Zeit, die verstreichen muß, bis 10% einer unter festgelegten und überwachten Bedingungen geprüften Anzahl von Lagern versagt hat.

Das Ziel der Erfindung wird durch Anwendung folgender Verfahrensschritte erreicht:

a) Eine Vollscheibe des Materials wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der eine vollständige austenitische Struktur erreicht wird, vorzugsweise bei 1092° C;

b) aus der Vollscheibe des Materials wird bei dieser Temperatur das gewünschte Teil, beispielsweise der Innenring, geschmiedet;

c) das Teil wird dann mit Luft gekühlt, und zwar so rasch, daß die Bildung jeder massiver Karbide verhindert wird, jedoch eine feinverteilte perlitische Struktur erzielt wird;

d) das Teil wird auf 647 bis 815°C, vorzugsweise auf 758° C, erwärmt und so lange auf dieser Temperatur gehalten, vorzugsweise etwa zwei Stunden, bis ein gleichmäßig verteiltes, vorherrschend aus kugeligem Primärkarbid bestehendes Gefüge entsteht, wobei die Partikeln unter einer Größe von maximal 1 Mikron liegen;

e) das Teil wird nun der gewünschten spanabhebenden Bearbeitung mit Ausnahme des Schleifens unterworfen;

f) das Teil wird sodann bei einer Temperatur zwischen 830 und 889° C gehärtet während eines Zeitraumes, der es verhindert, daß Karbide entstehen, jedoch der ausreichend ist, ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen Austenit und ungelösten Karbiden zu schaffen, vorzugsweise für 1 Stunde;

g) das Teil wird sodann in einem Medium, das. etwa die Abkühlgeschwindigkeit von öl besitzt, abgeschreckt und anschließend auf eine Rockwellhärte Rc 60 bis 64 angelassen, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 149 und 204°C.

Konventionelle Kugellager, handelsüblich in den USA unter der Bezeichnung F - 206. wurden mit gemäß der Erfindung hergestellten Lagern verglichen. Dabei ergab isch, daß die B— 10 Lebensdauer der erfindungsgemäßen Lager bis zu zehnmal größer war ats die der herkömmlichen Lager, die aus Rohrmaterial gefertigt

wurden.

Die Erfindung wird beschrieben als ein Verfahren vorzugsweise zum Herstellen von Innenringen von Kugellagern. Das ist begründet darin, daß der Innenring entscheidend für die Lebensdauer des Lagers ist.

Es ist jedoch selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung von Außenringen oder Kugeln angewendet werden kann, wodurch nicht nur der schwächste Teil des Kugellagers verbessert, sondern auch andere Teile bezüglich ihrer Lebensdauer günstig beeinflußt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Teilen eines Lagers aus einem legierten Stahl, entsprechend 1,00% C. 0,35% Mn, 0,30% Si und 1,45% Cr, Rest Eisen, oder einem anceren Stahl mit gleichen metallurgischen Eigenschaften, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: