AT313953B - Wälzlager und Verfahren zur Warmbehandlung seiner Teile - Google Patents

Wälzlager und Verfahren zur Warmbehandlung seiner Teile

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AT313953B
AT313953B AT558370A AT558370A AT313953B AT 313953 B AT313953 B AT 313953B AT 558370 A AT558370 A AT 558370A AT 558370 A AT558370 A AT 558370A AT 313953 B AT313953 B AT 313953B
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sep
hardness
hrc
rings
rolling elements
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AT558370A
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Zakharovich Shepely Konstantin
Konstantinovich Ushakov Boris
Petrovich Devyatkin Vasily
Fedorovich Devyatkov Vladimir
Ivanovich Shakhov Vasily
Nikolaevich Kachanov Nikolai
Alexandrovich Gazarov Leon
Mikhailovna Pchelkin Valentina
Alexandrovich Derbunov Mikhail
Valentinovich Vologd Vladislav
Nokhimovich Shklyarov Isaak
Davydovich Kalner Veniamin
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Mo Vecherny Metall I
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/36Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft   Wälzlager,   die insbesondere bei rollendem Material des Eisenbahntransports Verwen- dung finden. 



   Bei der Arbeit sind Lagerringe und Rollkörper eines Wälzlagers der Einwirkung von hohen   Kontaktbelastun-   gen, Stossbelastungen und statischen Lasten unterworfen. Sie müssen daher hohe Widerstandsfähigkeit bezüglich der Kontaktbelastungen sowie ausreichende Festigkeit aufweisen. 



   Gegenwärtig werden die Wälzlager nach zwei Varianten hergestellt. 



   Nach einer Variante werden die Wälzlager aus legiertem Stahl mit 0, 9 bis   1, ils   C hergestellt. Lagerringe und Rollkörper des Wälzlagers sind unter Durchwärmen gehärtet und auf niedrige Temperaturen angelassen. Bei solcher Wärmebehandlung ist die Härte der Lagerringe und der Rollkörper über den gesamten Querschnitt gleich und beträgt   58-64   HRC. Dies bringt eine ungünstige Verteilung bleibender Eigenspannungen in den Lagerringen und den   Rollkörpern   sowie eine hohe Empfindlichkeit gegen verschiedenartige, zu Spannungsanhäufungen führende Querschnittänderungen (nichtmetallische Einschlüsse, Schleifverbrennungen, Anrisse   u. a.) mit sich.   



  Infolgedessen sinkt die Betriebssicherheit der Lager sehr stark ab. 



   Nach der zweiten Variante werden die Lager aus niedriggekühlten legierten Stählen hergestellt. Dabei werden die Lagerringe und die Rollkörper auf eine Tiefe von   l,   0 bis 3, 0 mm zementiert, gehärtet und auf niedrige Temperaturen angelassen. Bei solcher Wärmebehandlung beträgt die Härte der Lagerringe und der Rollkörper in der Oberflächen-Einsatzschicht 58-64 HRC. Im Kern fällt die Härte auf 30-45 HRC. Diese Herstellungsvariante der Lager erfordert langwieriges Zementieren (mit einer Haltezeit von über 20 h) sowie kostspielige, viel Raum einnehmende Ausstattung und Prozessregelungsmittel. Hiedurch werden die Produktionskosten der Lager unvermeidlich erhöht. 



   Zweck der Erfindung ist, die Nachteile beider Herstellungsvarianten der Lager zu beseitigen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, so ein Wälzlager zu schaffen, das höhere konstruktive Festigkeit, Betriebssicherheit und Lebensdauer sowie durch Ersatz der Stahlsorte und spezielle Wärmebehandlung der Lagerringe und der Rollkörper herabgesetzte Kosten zu haben vermag. 



   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Wälzlager, das Ringe und zwischen ihnen angeordne- 
 EMI1.1 
 
Rollkörper enthält, erfindungsgemässsetzung von Stahl über den gesamten Querschnitt aufweisen, dessen Härtbarkeit nach unten und oben begrenzt 
 EMI1.2 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 gewicht zur üblichen Praxis wird vorgeschlagen, bei Stählen mit dem oben erwähnten Kohlenstoffgehalt und mit geregelter Härtbarkeit das Oberflächenhärten nach ihrem Durchwärmen durch intensive Wasserbrause oder Wasserstrom auszuführen. 



   Die Härte der aus dem erwähnten Stahl hergestellten, nach diesem Verfahren gehärteten Lagerringe und Rollkörper ist um 3-4 HRC-Einheiten höher als die bei Ölhärtung, wobei Härterisse durchaus fehlen. 



   Durch Verwendung der Erfindung sind konstruktive Festigkeit, Betriebssicherheit und Lebensdauer des Wälzlagers erhöht sowie dessen Kosten durch Herabsetzung des Legierungsgehaltes von Stahl, durch Verringerung der Dauer und des Arbeitsaufwandes bei der Wärmebehandlung, durch Reduzierung von Schleifzugabe der Lagerringe und der Rollkörper stark gesenkt. Zudem bietet sich die Möglichkeit, den Wärmebehandlungsprozess der Lagerringe und Rollkörper unmittelbar in der Fertigungsstrasse zu automatisieren. 



   Im folgenden wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel und die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäss ausgeführtes Rollenbuchsen-Wälzlager für Eisenbahnwagen, auf dem das Makrogefüge der Lagerringe und Rollkörper (Querschnitt) dargestellt ist ; Fig. 2 einen Schnitt nach   Il-Il   der Fig. 1. 



   Das Rollenbuchsen-Wälzlager für Eisenbahnwagen weist einen   Aussenring-l- (Fig. l, 2),   einen Innen-   ring-2-,   zwischen diesen angeordnete Rollen-3-und einen   Käfig-4-auf.   Der   Aussenring-l-ist   in einer Tasche (nicht angedeutet) starr angeordnet, der Innenring ist auf die Achse eines nicht dargestellten Radsatzes aufgepresst. Die Innen- und Aussenringe und Rollen nehmen während des Betriebes hohe Kontaktbelastungen auf. Ausserdem wirken auf das Lager die Stossbelastungen u. ähnl. ein, die beispielsweise bei einem Schlag des Rades auf die Schienenstösse entstehen. Deswegen müssen die Ringe und Rollen neben einer hohen Kontaktdauerfestigkeit auch Stossbelastungen widerstehen und eine hohe Dauerbiegefestigkeit aufweisen. 



   Solchen Bedingungen wird ein Lager gerecht, dessen Ringe und Rollen aus einem nach oberer und unterer 
 EMI2.1 
 bestehen. Die Randschicht beträgt in einer Tiefe von 2,5 bis 3, 5 mm etwa 62-64 HRC. Je nach dem Vorrücken von der Randschicht zum Kern nimmt die Härte stetig auf 35-45 HRC ab. 



   Das Verfahren der Wärmebehandlung der aus dem vorerwähnten Stahl hergestellten Ringe und Rollen, bei dem sich eine   ungleichmässige Querschnittshärte ergibt,   besteht darin, dass sie nach Induktionsdurchwärmen auf
Temperaturen von 830 bis 8500C und allseitiger starker Abkühlung durch Wasserbrause bzw. Wasserstrom gehärtet und darauf auf Temperaturen zwischen 150 und 1800C angelassen werden. 



   Bei dieser Behandlung bildet sich auf der ganzen Oberfläche der Lagerringe und Rollkörper eine 2, 5 bis 3, 5 mm starke Martensitschicht mit einer Härte von 62-64 HRC, hinter welcher Troostit   und ferner Troosti Sor-   bit folgt, wobei die Härte der Martensitschicht in Richtung Kern allmählich bis 34-45 HRC fällt. Eine hohe Oberflächenhärte und ein Gehalt von   1'10   Kohlenstoff sichern eine bedeutende Kontaktdauerfestigkeit, und die Vereinigung einer harten Randschicht mit einem zähen Kern ergibt bei an der Oberfläche vorhandenen bleibenden Druckeigenspannungen von 60 bis 80 kg/mm2 hohe Dauerfestigkeit und geringe Empfindlichkeit gegen Kerbwirkungen. 



   Versuche haben ergeben (s. Tabelle), dass die vorgeschlagenen Lagerringe im Vergleich zu den aus einem hochwertigen legierten Elektroschlacke-Umschmelzstahl mit   1'10   Kohlenstoff,   l,     5%   Chrom, 0,   6%   Silizium und   0, 1%   Mangan ausgeführten und gleiche Härte von 58-62 HRC über den ganzen Querschnitt aufweisenden Ringen   l,   5-bis 2fach vergrösserte Widerstandswerte gegenüber den Kontaktbelastungen beim Wälzen, doppelte Dauerbiegefestigkeit und um 33,   6%   höhere Festigkeitswerte bei ständiger Belastung besitzen.

   Ausserdem verringerte sich die Dauerfestigkeit der   vorgeschlagenen Ringe beim künstlichen Aufbringen einer Kerbe in Form einer   Punktverbindung nur um   15%   und blieb um   701o   höher als bei durchgehärteten Ringen ohne Kerbwirkung, während die Dauerfestigkeit sich bei durchgehärteten Ringen beim Aufbringen derselben Kerbe um   4''/0   verringert. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Festigkeitswerte <SEP> des <SEP> Innenring <SEP> ; <SEP> eines <SEP> Rollenbuchsen-Wälzlagers <SEP> für
<tb> Eisenbahnwagen <SEP> bei <SEP> Kontaktdauer-, <SEP> Dauer- <SEP> und <SEP> Ruhefestigkeitsversuchen
<tb> Stahl <SEP> Art <SEP> der <SEP> Wärmebehandlung <SEP> Bruchlast <SEP> bei <SEP> Kontaktdauerfestig-Maximalbruchlast <SEP> bei <SEP> zyklischer <SEP> Biegebelastung
<tb> statischer <SEP> keit <SEP> (Zahl <SEP> der <SEP> Ar- <SEP> (Versuchsbasis <SEP> 2 <SEP> Millionen <SEP> Zyklen)
<tb> Belastung, <SEP> beitsstunden <SEP> auf <SEP> dem <SEP> 
<tb> T <SEP> Prüfstand <SEP> bei <SEP> vier-Ohne <SEP> Kerb-mit <SEP> künstlich <SEP> aufgebrachter
<tb> facher <SEP> Überlastung <SEP> wirkung, <SEP> Kerbe <SEP> in <SEP> Form <SEP> einer
<tb> bis <SEP> Kontaktbruch), <SEP> T <SEP> Punktverbindung,

  
<tb> h <SEP> T
<tb> Vorgeschlagener <SEP> Oberflächenhärten <SEP> nach <SEP> InStahl <SEP> mit <SEP> nach <SEP> oben <SEP> duktionsdurchwärmen <SEP> mit
<tb> und <SEP> unten <SEP> begrenz-intensiver <SEP> Wasserstromkühter <SEP> Härtbarkeit <SEP> : <SEP> lung. <SEP> Anlassen <SEP> auf <SEP> 1500C.
<tb> 



  1, <SEP> 0 <SEP> % <SEP> C, <SEP> 0, <SEP> 42% <SEP> Cr, <SEP> Oberflächenhärte <SEP> von <SEP> 
<tb> 0,22% <SEP> Si, <SEP> 0,20% <SEP> Mn <SEP> 62-64 <SEP> HRC, <SEP> Martensitschichtstärke <SEP> von <SEP> 3 <SEP> mm,
<tb> Kernhärte <SEP> von <SEP> 38 <SEP> HRC <SEP> 40 <SEP> 1300 <SEP> 14 <SEP> 12
<tb> Zur <SEP> Zeit <SEP> verwen- <SEP> Härten <SEP> nach <SEP> Ofendurchwärdeter <SEP> Stahl <SEP> : <SEP> men <SEP> mit <SEP> Ölkühlung. <SEP> An-
<tb> 0, <SEP> 95% <SEP> C, <SEP> 1, <SEP> 44% <SEP> Cr, <SEP> lassen <SEP> auf <SEP> 180 C, <SEP> Quer-
<tb> 0,57% <SEP> Si, <SEP> 1,04% <SEP> Mn <SEP> schnittshärte <SEP> von <SEP> 60-62 <SEP> HRc <SEP> 27 <SEP> 800 <SEP> 7 <SEP> 4
<tb> 


Claims (1)

  1. EMI4.1 aufweisen, dessen Härtbarkeit nach unten und oben begrenzt ist, so dass das Verhältnis gilt : dkr = (0, 7 bis 1, 4) S, wobei S die Wanddicke und dkr den kritischen Durchmesser bedeuten, d. h. den Durchmesser einer Zylinderprobe aus diesem Stahl, welche nach Durchwärmen und starker Abkühlung (beispielsweise durch Wasserbrause) bis zu einer Härte von 55 HRC in ihrem Kern gehärtet ist, und dass sie mindestens auf den Laufflächen eine Härteschicht mit einer Härte von 58-65 HRC, deren Tiefe 10 bis 301o der Wanddicke beträgt, sowie einen verfestigten Kern mit einer Härte von 30-45 HRC aufweisen.
    2. Wälzlager nach Anspruch 1. da du rc h ge kenn zeic hn e t. dass seine Ringe und Rollkörper auf der gesamten Oberfläche eine Härteschicht aufweisen. EMI4.2
    5. Verfahren zur Wärmebehandlung der Lagerringe und Rollkörper des Lagers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Lagerringe und Rollkörper eine Härtung mit anschliessendem Anlassen auf niedrige Temperaturen erfahren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenhärten durch einmaliges Durchwärmen EMI4.3
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545384A1 (de) * 1991-12-03 1993-06-09 Koyo Seiko Co., Ltd. Lagerbestandteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545384A1 (de) * 1991-12-03 1993-06-09 Koyo Seiko Co., Ltd. Lagerbestandteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0861907A3 (de) * 1991-12-03 1998-10-14 Koyo Seiko Co., Ltd. Lagerbestandteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung

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