DE3804654A1

DE3804654A1 - Verfahren zum herstellen von waelzlagerelementen aus einem mikrolegierten stahl

Info

Publication number: DE3804654A1
Application number: DE19883804654
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Hengerer; Gerhard Mend
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-24

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen aus einem mikrolegierten Stahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird eine Wälzlagerachsbuchse aus mikrolegiertem Vergütungsstahl auf Härtetemperatur erwärmt und anschließend partiell gehärtet, indem lediglich an den Laufbahnen der Achsbuchse mit einer wässrigen Lösung abgeschreckt wird (DE-PA 18c, 2/37, J 7200). Dieses bekannte Verfahren ist aufwendig und teuer, weil beim Abschrecken komplizierte Abdeckmittel für die nicht zu härtenden Oberflächenabschnitte der Achsbuchse vorgesehen werden müssen.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen der angegebenen Gattung zu schaffen, das trotz Warmumformung und anschließender zerspanender Formgebung der Wälzlagerelemente sowie partieller Oberflächenhärtung besonders wirtschaftlich anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Wälzlagerelemente beim gesteuerten Abkühlen vergütet und somit für die anschließende zerspanende Formgebung vorbereitet werden. Demgemäß erübrigt sich eine besondere Wärmebehandlung (z. B. GKZ-Glühen), die normalerweise zum Verbessern der Zerspanbarkeit der Wälzlagerelemente vorgesehen wird. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Wälzlagerelemente eine besonders hohe Streckgrenze aufweisen, was bei deren Ausbildung als Flanschaußenringe für Radlagereinheiten von Vorteil ist. Außerdem wird ein mikrolegierter Stahl verwendet, der besonders preisgünstig ist und sich mit relativ geringen Kräften warmumformen läßt.

Schließlich werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die Laufbahnen der Wälzlagerelemente ohne Zuhilfenahme von Einsatzmittel, oberflächengehärtet, so daß das Wälzlagerelement eine in seiner bzw. seinen Laufbahnen eine hohe Härte bei gleichzeitig hoher Zähigkeit und Bruchfestigkeit aufweist. Derartige Festigkeiten sind vor allen Dingen bei kompliziert geformten, stoßbelasteten Wälzlagerelementem, z. B. bei Radlagerelementen oder bei Drehkranzlagerelementen, von Vorteil.

Es ist zwar auch ein gesteuertes Abkühlen von Kurbelwellen- oder Nockenwellen aus der Schmiedehitze bekannt, um diese zu vergüten und anschließend zerspanend bearbeiten zu können (DE-PS 32 10 204). Dabei wird jedoch eine für die Herstellung von Wälzlagerelementen zu hohe Obergrenze des Schwefelgehaltes des Stahls zugelassen. Eine Oberflächenhärtung dieser Wellen auf die für Wälzlagerlaufbahnen erforderliche Härte von mindestens 58 HRC ist nicht vorgesehen, weil diese aus einem mikrolegierten Stahl mit relativ niedrigem C-Gehalt hergestellt sind.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 2 wird eine besonders einfache Vergütung des Stahls ohne besondere Wärmezufuhr erreicht.

Die Maßnahme nach Anspruch 3 hat zur Folge, daß die Abkühlungsrate entsprechend den Vergütungseigenschaften der Stahlsorte eingestellt werden kann, und zwar durch entsprechendes Steuern der Geschwindigkeit des konvektiv kühlenden Gases der Umgebung der Wälzlagerelemente.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die Wälzlagerelemente eine hohe Härte und somit eine einwandfreie Wälzermüdungsfestigkeit an ihren Laufbahnen erhalten.

Die Maßnahme nach Anspruch 5 bewirkt, daß etwaige Härteeigenspannungen in den Wälzlagerelementen abgebaut werden.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 6 wird ein mikrolegierter Stahl der Sorte 49 MnVS3 verwendet, der jedoch einen erhöhten C-Gehalt von 0,55 bis 0,65% und einen niedrigeren S-Gehalt von 0,020 bis 0,035% aufweist und sich besonders für die Herstellung relativ stark warmverformter Wälzlagerringe eignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in folgenden Verfahrensschritten durchgeführt:

- Warmumformen der Wälzlagerelemente bei 900 bis 1200°C, z. B. durch Walzen, Schmieden und/oder Pressen,
- gesteuertes Abkühlen der Wälzlagerelemente aus der Warmumformhitze auf Raumtemperatur zum Vergüten des Stahls (siehe Zeichnung): dieses gesteuerte Abkühlen erfolgt am besten in einem zumindest zeitweise beim Abkühlen bewegten Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, und zwar bis unterhalb des Perlitumwandlungsbereiches des Stahles, so daß sich ein Stahlgefüge mit relativ feinem Perlit bildet,
- zerspanendes Formgeben, z. B. Drehen und Fräsen, der Wälzlagerelemente,
- partielles elektroinduktives Erwärmen der Wälzlagerelemente an ihren Laufbahnen auf Härtetemperatur und entsprechendes Austenitisieren der Oberfläche der Laufbahnen bei dieser Temperatur und
- Abschrecken der Wälzlagerelemente in Öl, Salz oder Wasser.

Gegebenenfalls kann nach dem Abschrecken noch ein Anlassen der Wälzlagerelemente auf eine Temperatur bis etwa 200°C erfolgen.

Die Härte der angelassenen Wälzlagerelemente ist größer als 58 HRC.

Die Wälzlagerelemente können schließlich noch an ihren Laufbahnen fertiggeschliffen und gegebenenfalls gehont oder poliert werden.

Für die Anwendung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise ein Stahl mit folgenden Analysewerten (Prozent) vorgesehen:

C
0,55-0,65
Mn	0,60-1,00
V	0,08-0,13
Si	0,15-0,60
S	0,02-0,035

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Diese Stahlsorte eignet sich besonders für die Herstellung von Wälzlagerringen mit einer Streckgrenze größer als 400 N/mm². Die Härtetemperatur beträgt am besten etwa 950°C (siehe Zeichnung).

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen aus einem mikrolegierten Stahl mit C 0,55-0,65 %, bei dem die Wälzlagerelemente lediglich an ihren Laufbahnen oberflächengehärtet werden, gekennzeichnet durch

- Warmumformen der Wälzlagerelemente bei 900 bis 1200°C,
- gesteuertes Abkühlen der Wälzlagerelemente aus der Warmumformhitze auf Raumtemperatur zum Vergüten des Stahls,
- zerspanendes Formgeben der Wälzlagerelemente,
- partielles elektroinduktives Erwärmen der Wälzlagerelemente an ihren Laufbahnen auf Härtetemperatur und entsprechendes Austenitisieren der Oberfläche der Laufbahnen und
- Abschrecken der Wälzlagerelemente in Öl, Salz oder Wasser zum Erzielen einer Härte der Laufbahnen von 58 bis 64 HRC.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Abkühlung in Luft bis unterhalb des Perlitumwandlungsbereiches erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Abkühlen zumindest zeitweise in bewegtem Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das partielle induktive Erwärmen bis zu einer Härtetemperatur von etwa 950°C erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschrecken auf eine Temperatur bis etwa 200°C erwärmt und bei dieser Temperatur angelassen wird, so daß die Laufbahn(-en) eine Oberflächenhärte größer als 58 HRC aufweisen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden eines Stahls mit den Analysewerten (%) C 0,55-0,65 Mn 0,60-1,00 V 0,08-0,13 Si 0,15-0,60 S 0,02-0,035

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
zum Herstellen von Wälzlagerringen als Wälzlagerelemente mit einer Streckgrenze größer als 400 N/mm².