DE3910959A1 - Verfahren zum herstellen von waelzlagerelementen aus durchhaertendem waelzlagerstahl - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen aus durchhärtendem Wälzlagerstahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird der Rohling nach seinem Abkühlen aus der Schmiedehitze bei 650 bis 815°C weichgeglüht und anschließend spanabhebend bearbeitet (DE-AS 20 23 101). Der Verfahrensschritt des Glühens ist jedoch zeit- und energieaufwendig. Hinzu kommt, daß bei diesem Glühen ein großes Zementitkorn im Gefüge entsteht, so daß nach dem Austenitisieren, Abschrecken und Anlassen noch grobe Karbidausscheidungen im Härtegefüge vorhanden sind. Zum Erzielen einer optimalen Ermüdungsfestigkeit des Wälzlagerelementes mit entsprechend langer Lebensdauer sollen aber die Karbidausscheidungen des Härtegefüges im Wälzlagerelement möglichst feinkörnig sein.

Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Gattung zu schaffen, das mit geringem Zeit- und Energieaufwand durchgeführt werden kann und dabei ein Härtegefüge liefert, das dem Wälzlagerelement eine außergewöhnlich lange Lebensdauer verleiht.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Wälzlagerelementes ist kein Weichglühen mehr notwendig. Die Wärmebehandlung des Rohlings kann deshalb in einer kurzen Zeit mit geringem Heizenergieaufwand wirtschaftlich durchgeführt werden.

Nach dem Abkühlen des Rohlings in Gas, z.B. Luft oder Stickstoff, kann der relativ harte lamellarperlitische Rohling auf einer Drehbank mit besonders standfesten Drehmeißelschneiden aus keramischem Werkstoff oder Hartmetall grob bearbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den großen Vorteil, daß dieses ein homogenes Härtegefüge mit sehr feinen Karbidausscheidungen im Wälzlagerelement schafft. Das nach diesem Verfahren hergestellte Wälzlagerelement hat eine überraschend lange Verschleiß- und Ermüdungslebensdauer in seiner Wälzbahn, und zwar auch dann, wenn dieses mit einem Schmiermittel geschmiert wird, welches im Betrieb kleine Abriebpartikel oder Schmutzpartikel aufnimmt.

Vorteilhafte Maßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 2 wird erreicht, daß der beim Warmwalzen, Schmieden und/oder Warmpressen entstehende Zunder von den Oberflächen des Rohlings entfernt wird.

Die Maßnahme nach Anspruch 3 bewirkt, daß durch das Abkühlen des Rohlings in Gas ein besonders homogenes Lamellarperlit im Rohling entsteht.

Bei Anwendung der Maßnahme nach Anspruch 4 wird die Grobbearbeitung mit äußerst standfesten Werkzeugschneiden, die aus harten keramischen Oxyden, Karbiden und/oder Nitriden bestehen können, durchgeführt.

Die Ansprüche 5 bis 8 weisen auf weitere vorteilhafte Maßnahmen hin.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen aus durchhärtendem Wälzlagerstahl erfolgt mit einem Rohling,

• - der auf eine erste Austenitisierungstemperatur von 1150°C erwärmt wird, so daß alle Karbide im Gefüge aufgelöst werden, und dann bei dieser Temperatur, z.B. durch Schmieden, umgeformt wird,
• - der anschließend in Gas, z.B. in bewegter Luft oder in bewegtem Stickstoff, auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, so daß ein feines lamellares Perlitgefüge entsteht: Dieses Abkühlen erfolgt am besten im Bereich von 900 bis 650°C mit einer Geschwindigkeit von etwa 40°C/min.,
• - der in diesem perlitischen Gefügezustand, z.B. mit einem keramikbeschichteten Drehmeißel, grob bearbeitet wird,
• - der dann auf eine unterhalb der ersten Austenitisierungstemperatur liegende zweite Austenitisierungstemperatur, die etwa 840°C betragen kann, erwärmt und bei dieser Temperatur bis zur Entstehung eines homogenen Austenits mit gleichmäßig verteilten Sekundärkarbiden genügend lange, z.B. 20 Minuten, gehalten wird,
• - der dann zum Erzielen einer Härte von mindestens 64 HRC in Öl, Salz oder Wasser abgeschreckt wird und
• - der schließlich durch Schleifen und/oder Honen zu einem Wälzlagerelement fertig bearbeitet wird.

Nach dem Abschrecken und vor dem Fertigbearbeiten des Rohlings kann noch ein Anlassen des Rohlings zwischengeschaltet werden. Dieses Anlassen erfolgt am besten im Bereich 160 bis 240°C mit einer Haltezeit von 1 bis 2 Stunden, damit eine Härte im Bereich von 58 bis 64 HRC erzielt wird (siehe Zeichnung).

Außerdem kann zwischen dem Abkühlen des Rohlings in Gas und seiner spanabhebenden Grobbearbeitung noch ein Strahlen mit Sand oder dgl. erfolgen, damit evtl. entstandener Zunder von den Oberflächen des Rohlings vor seiner Bearbeitung entfernt wird.

Für die Anwendung des Verfahrens eignet sich ein Wälzlagerstahl, der folgende Analysenwerte (%) besitzt:

C
0,90-1,10
Si	0,15-0,35
Mn	0,25-0,40
Cr	1,30-1,65
S	höchstens 0,025
P	höchstens 0,030

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Das aus dieser Stahlsorte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wälzlagerelement hat eine besonders lange Ermüdungslebensdauer in seiner Wälzbahn. Diese lange Ermüdungslebensdauer ist auch dann gegeben, wenn im Schmieröl kleine Fremdkörperpartikel, z.B. Abrieb, vorhanden sein sollten.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerelementen aus durchhärtendem Wälzlagerstahl, bei dem ein Rohling

• - auf eine erste Austenitisierungstemperatur von etwa 1150°C erwärmt und bei dieser Temperatur umgeformt wird,
• - anschließend in Gas auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, so daß ein lamellares Perlitgefüge entsteht,
• - spanabhebend grobbearbeitet wird,
• - auf eine unterhalb der ersten Austenitisierungstemperatur liegende zweite Austenitisierungstemperatur erwärmt wird und bei dieser Temperatur zur Bildung eines homogenen Austenits mit feindispers verteilten Karbiden gehalten wird,
• - in Öl, Salz oder Wasser abgeschreckt wird, so daß eine Härte von mindestens 64 HRC entsteht, und
• - zu einem Wälzlagerelement fertigbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling nach seiner Abkühlung in Gas im lamellarperlitischen Zustand grobbearbeitet und unmittelbar danach auf die zweite Austenitisierungstemperatur erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling nach seiner Abkühlung in Gas mit Sand oder dgl. gestrahlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Rohlings in Gas im Bereich 900 bis 650°C mit einer Geschwindigkeit von etwa 40°C/min erfolgt.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spanabhebende Bearbeitung des Rohlings mit einem Werkzeug mit einer Schneidkante aus einem keramischen Werkstoff vorgenommen wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf zweite Austenitisierungstemperatur in Höhe von etwa 840°C mit einer Haltezeit von etwa 20 min. erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling nach dem Abschrecken bei 160 bis 240°C mit einer Haltezeit von 1 bis 2 h angelassen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigbearbeiten des Rohlings durch Schleifen und/oder Honen erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden eines Stahls mit den Analysenwerten (%) C 0,90-1,10 Si 0,15-0,35 Mn 0,25-0,40 Cr 1,30-1,65 S höchstens 0,025 P höchstens 0,030 Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.