DE10153439B4

DE10153439B4 - Korrosionsgeschütztes Wälzlager

Info

Publication number: DE10153439B4
Application number: DE10153439A
Authority: DE
Inventors: Klaus Muschiol; Rudolf Kühl
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: DE10153439A1; JP2003194049A; JP3727623B2

Abstract

Wälzlager mit einem ersten Lagerring (1) und einem Satz von Wälzkörpern (3), die mit dem ersten Lagering (1) und einem zweiten Lagerring (2) oder einem Maschinenteil in Wälzkontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbereich des Wälzlagers wenigstens zum Teil mit einer Wachsschicht (7) überzogen ist, welche ein verschleißschützendes Additiv (8) und ein korrosionsschützendes Additiv (9) enthält, die jeweils an der mit der Wachsschicht (7) bedeckten Oberfläche des Wälzlagers angelagert sind und die Wachsschicht (7) eine Dicke zwischen 2 μm und 300 μm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, das vor Korrosion geschützt ist.
Da Wälzlager in der Regel aus Stählen hergestellt sind, die keinen oder nur einen sehr bedingten Korrosionsschutz bieten, besteht bereits bei fabrikneuen Wälzlagern die Gefahr, dass diese in der Zeit bis zum Einbau, beispielsweise während der Lagerhaltung oder während des Transports durch Korrosion beschädigt werden. Des weiteren kann es noch zu mechanischen Schädigungen, beispielsweise durch Kratzer beim Handling der Wälzlager, kommen. Je nach Einbausituation kann auch nach dem Einbau des Wälzlagers die Gefahr der Korrosionseinwirkung fortbestehen. Falls das Lager in einer korrosiven Umgebung betrieben wird, ist über die gesamte Lebensdauer des Lagers mit einer fortschreitenden Korrosion zu rechnen.
Besonders anfällig für Korrosionsschäden ist üblicherweise der Außenbereich des Wälzlagers, da dieser in der Regel mit dem korrosiven Medium in Kontakt kommt. Aber auch im Innenbereich des Wälzlagers kann es zu Korrosionsschäden kommen, insbesondere in der Zeit zwischen der Herstellung des Wälzlagers und der ersten Inbetriebnahme, da in dieser Zeit eine ausreichende Benetzung mit einem Schmiermittel, das in der Regel auch korrosionsschützende Zusätze enthält, nicht immer gewährleistet ist.
Es ist bereits bekannt, Wälzlager nach der Fertigung mit einem Konservierungsöl zu behandeln und/oder in einem speziell beschichteten Papier zu verpacken. Diese Vorgehensweise stellt zwar in der Regel einen geeigneten Korrosionsschutz für das Wälzlager für die Zeit bis zur ersten Inbetriebnahme dar, ist jedoch mit einem gewissen Aufwand verbunden. Des weiteren geht damit das Problem einher, dass eine nicht unerhebliche Menge an Verpackungsmaterial anfällt, die entsprechend entsorgt werden muss. Zudem lässt diese Vorgehensweise das Problem eines Korrosionsschutzes des Außenbereichs des Wälzlagers während des Betriebs unberücksichtigt.

Aus der US 1 982 932 ist eine Anordnung bestehend aus einem kegeligen Außenring und mehreren Kegelrollen bekannt, bei der die Kegelrollen auf einer Laufbahn des Außenrings angeordnet und mittels eines wachsartigen Materials fixiert werden, um einen Transport als eine Einheit zu ermöglichen.

Weiterhin ist aus der DE 41 32 928 A1 ein Wälzlager, insbesondere ein Axial-Nadellager, bekannt, bei dem jeder Lagerring bzw. jede Lagerscheibe mindestens zwei am Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen aufweist. Vorzugsweise über einen Teil des Umfangs zwischen den Lagerringen bzw. -scheiben sind Ringsegmente aus einer Wachs-Fett-Klebemischung vorgesehen, die Teile des Lagers umfassen und in die Ausnehmungen eingreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager möglichst optimal vor Korrosion zu schützen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Wälzlager weist einen ersten Lagerring und einen Satz von Wälzkörpern auf, die mit dem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring oder einem Maschinenteil in Wälzkontakt stehen. Der Außenbereich des Wälzlagers ist erfindungsgemäß wenigstens zum Teil mit einer Wachsschicht überzogen, welche ein verschleißschützendes Additiv und ein korrosionsschützendes Additiv enthält, die jeweils an der mit der Wachsschicht bedeckten Oberfläche des Wälzlagers angelagert sind. Die Wachsschicht weist eine Dicke zwischen 2 und 300 μm auf.

Das erfindungsgemäße Wälzlager hat den Vorteil, dass es zuverlässig und dauerhaft gegen Korrosion geschützt ist, ohne dass es einer besondere Verpackung während der Lagerung oder des Transports des fabrikneuen Lagers bedarf. Es entfällt somit das komplette Handling korrosionsschützender Verpackungsmaterialien oder anderer temporärer Konservierungsmittel. Insbesondere ist es auch nicht erforderlich, irgendwelche Konservierungsmittel vor der Inbetriebnahme des Lagers zu entfernen und das Lager zu reinigen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Wälzlager vor seiner ersten Inbetriebnahme zusätzlich im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen mit der Wachsschicht überzogen, die sich bei der Inbetriebnahme des Wälzlagers in diesem Bereich auflöst. Dies hat den Vorteil, dass das Wälzlager durch die gleiche Maßnahme sowohl in seinem Innenbereich als auch in seinem Außenbereich korrosionsgeschützt ist und zudem dieser Korrosionsschutz sowohl für die Zeit vor als auch für die Zeit nach der Inbetriebnahme des Wälzlagers wirksam ist. Ebenso ist es vorteilhaft, dass bei der Erstinbetriebnahme des Lagers bereits Verschleißschutzadditive im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen angelagert sind, so dass Schäden infolge unzulänglicher Schmierung bei der Erstinbetriebnahme vermieden werden können, d. h. das erfindungsgemäße Wälzlager ist von Anfang an mit einer funktionsfähigen Notlauffunktion ausgestattet.

Das verschleißschützende Additiv kann so ausgebildet sein, dass es bei der ersten Inbetriebnahme des Wälzlagers wenigstens im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen eine chemische Verbindung mit der Oberfläche des Wälzlagers eingeht.

Falls die Wachsschicht eine einheitliche Dicke aufweisen soll, werden vorteilhafter weise Werte zwischen 10 und 20 μm verwendet.

Alternativ ist es aber auch möglich, die Wachsschicht im Außenbereich des Wälzlagers dicker auszubilden als im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen. Dies hat den Vorteil, dass zum einen ein schnelles Auflösen der Wachsschicht im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen bei der ersten Inbetriebnahme des Wälzlagers möglich ist, und zum anderen ein sehr zuverlässiger und dauerhafter Korrosionsschutz gegen äußere Einflüsse gewährleistet ist. Vorteilhafter Weise wird die Wachsschicht bei dieser Variante im Bereich der Laufflächen mit einer Dicke von 2 bis 10 μm ausgeführt und im Außenreich mit einer Dicke von 50 bis 100 μm.

Die Wachsschicht kann entweder unmittelbar auf das Wälzlagermaterial aufgebracht werden oder auf eine metallische Zwischenschicht, beispielsweise eine Zwischenschicht aus Zink oder einer Zinklegierung. Eine Zwischenschicht aus Zink oder einer Zinklegierung wird vorteilhafter Weise insbesondere unter stark korrosiven Umgebungsbedingung bevorzugt, wobei die Wachsschicht in diesem Fall eine Weißrostbildung verhindert, so dass auf andersartige Schutzschichten z. B. eine Chromatierung verzichtet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Wachsschicht im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen größeren Anteil von verschleißschützenden Additiven als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers. Dies hat den Vorteil, dass die verschleißschützenden Additive insbesondere da zum Einsatz kommen, wo sie am dringendsten benötigt werden.

Weiterhin kann die Wachsschicht im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen kleineren Anteil von korrosionsschützenden Additiven als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers enthalten. Dadurch kann der Forderung nach einem besonders widerstandsfähigen Korrosionsschutz im Außenbereich Rechnung getragen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert.
Es zeigen:
1: das erfindungsgemäße Wälzlager in Schnittdarstellung und
2: einen vergrößerten Ausschnitt aus 1.
In 1 ist beispielhaft ein einreihiges Zylinderrollenlager dargestellt. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch in gleicher Weise auf beliebige andere Wälzlager. Das Zylindenollenlager weist einen Innenring 1, einen Außenring 2 und zwischen Innenring 1 und Außenring 2 angeordnete Zylinderrollen 3 auf. Je nach Anwendungsfall kann der Innenring 1 oder der Außenring 2 auch entfallen, so dass die Zylinderrollen 3 direkt auf einem entsprechenden Maschinenteil abrollen. Die Zylinderrollen 3 rollen auf Laufflächen 4 ab, die einerseits auf der äußeren Mantelfläche des Innenrings 1 und andererseits auf der inneren Mantelfläche des Außenrings 2 ausgebildet sind. Die Zylinderrollen 3 werden mittels eines Käfigs 5 auf Abstand zueinander gehalten. Axial beidseits des Wälzlagers ist je eine Dichtung 6 angeordnet, die zum einen den Verlust des im Wälzlager vorhandenen Schmiermittels verhindert und zum anderen ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Wälzlagers.
Erfindungsgemäß ist das Zylinderrollenlager auf seiner Außenseite wenigstens bereichsweise mit einer Wachsschicht 7 überzogen. Als Außenseite sind insbesondere die äußere Mantelfläche des Außenrings 2, die innere Mantelfläche des Innenrings 1 und sämtliche axialen Stirnflächen sowohl des Innenrings 1 als auch des Außenrings 2 zu sehen. Die Verhältnisse im Übergangsbereich Wälzlageroberfläche – Wachsschicht 7 sind im einzelnen in 2 dargestellt.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich der äußeren Mantelfläche des Außenrings 2. Dargestellt ist ein Ausführungsbeispiel bei dem die Wachsschicht 7 unmittelbar auf das Wälzlagermaterial aufgebracht ist. Alternativ dazu kann die Wachsschicht auch auf eine metallische Zwischenschicht, beispielsweise aus Zink oder einer Zinklegierung aufgebracht sein. Die Wachsschicht 7 enthält ein verschleißschützendes Additiv 8 und ein korrosionsschützendes Additiv 9, die jeweils an der mit der Wachsschicht bedeckten Oberfläche des Wälzlagers angelagert sind. Dies ist in 2 durch die eingezeichneten Punkte dargestellt. Die Wachsschicht 7 kann durch Eintauchen des fertigen Wälzlagers in flüssiges Wachs oder durch Aufsprühen von flüssigem Wachs auf die Außenseite des Wälzlagers aufgebracht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße Wälzlager vor seiner ersten Inbetriebnahme zusätzlich im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen eine Wachsschicht 7 auf, die sich bei der Inbetriebnahme des Wälzlagers in diesem Bereich auflöst. Bei diesem Ausführungsbeispiel können entweder nur ein Teil der in Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen, wie beispielsweise nur die Laufflächen 4 des Innenrings 1 und des Außenrings 2 mit der Wachsschicht 7 überzogen sein. Dies lässt sich durch Eintauchen des Innenrings 1 und des Außenrings 2 in flüssiges Wachs oder durch Besprühen des Innenrings 1 und des Außenrings 2 mit flüssigem Wachs erreichen. Des weiteren können zusätzlich auch die Zylinderrollen 3 mit der Wachsschicht 7 überzogen sein. Hierzu können die Zylinderrollen 3 ebenfalls in ein Bad mit flüssigem Wachs eingetaucht werden bzw. mit flüssigem Wachs besprüht werden oder es kann das gesamte Wälzlager ohne Dichtungen in ein entsprechendes Bad eingetaucht werden oder intensiv besprüht werden. Bei der ersten Inbetriebnahme des Wälzlagers löst sich zum einen die Wachsschicht 7 im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen auf und zum anderen geht das verschleißschützende Additiv 8 in diesem Bereich mit der Oberfläche des Wälzlagers eine chemische Verbindung ein. Dadurch wird ein dauerhafter und zuverlässiger Verschleißschutz des Wälzlagers insbesondere im Bereich der Laufflächen 4 sichergestellt.
Die Dicke der Wachsschicht 7 beträgt zwischen 2 μm und 300 μm. Die Wachsschicht 7 kann in einer einheitlichen Dicke ausgeführt sein, d. h. sowohl auf der Außenseite des Wälzlagers als auch im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehen Flächen weist die Wachsschicht 7 die gleiche Dicke auf. In diesem Fall beträgt die Dicke der Wachsschicht 7 vorzugsweise zwischen 10 μm und 20 μm. Wenn das Wälzlager in einer stark korrosiven Umgebung betrieben wird, kann die Wachsschicht 7 auf der Außenseite des Wälzlagers dicker ausgebildet sein als im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen. In diesem Fall beträgt die Schichtdicke im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen vorzugsweise zwischen 2 μm und 10 μm und auf der Außenseite des Wälzlagers vorzugsweise zwischen 50 μm und 100 μm.
Eine weitere Optimierung kann dadurch vorgenommen werden, dass die Zusammensetzung der Wachsschicht 7 variiert. So kann die Wachsschicht 7 im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen größeren Anteil von verschleißschützenden Additiven 8 enthalten als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers. Des weiteren kann die Wachsschicht 7 im Bereich der Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen kleineren Anteil von korrosionsschützenden Additiv 9 enthalten als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers. Durch diese Maßnahmen kann den Forderungen nach einem besonders stark ausgeprägten Verschleißschutz im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen und einem besonders stark ausgeprägten Korrosionsschutz auf der Außenseite des Wälzlagers Rechnung getragen werden.
Als Hauptbestandteil für die Wachsschicht 7 eignet sich beispielsweise ein Mikrowachs bzw. ein mikrokristallines Paraffin mit klebriger bis weichplastischer bis harter Konsistenz und einem Schmelzpunkt zwischen 60 und 90 Grad Celsius. Der Anteil an der Wachsschicht 7 beträgt zwischen 80 und 98 Gewichts-%. Als korrosionsschützendes Additiv 9 kann Calcium-Dinonylnaphtalin-Sulfonat 45 % in Oxidatester oder Calcium-Dinonylnaphtalin-Sulfonat 30 % in oxidierten Petrolatum oder Alkylphosphate und Aminsalze oder eine Zubereitung aus Dinonylnaphtalinsulfonsäure mit einem Amin oder ein Zink-Dithiophosphat zugesetzt sein. Als verschleißschützendes Additiv 8 können handelsübliche Verschleißschutzadditive zugesetzt sein.

1: Innenring
2: Außenring
3: Zylinderrolle
4: Lauffläche
5: Käfig
6: Dichtung
7: Wachsschicht
8: Verschleißschützendes Additiv
9: Korrosionsschützendes Additiv

Claims

Wälzlager mit einem ersten Lagerring (1) und einem Satz von Wälzkörpern (3), die mit dem ersten Lagering (1) und einem zweiten Lagerring (2) oder einem Maschinenteil in Wälzkontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbereich des Wälzlagers wenigstens zum Teil mit einer Wachsschicht (7) überzogen ist, welche ein verschleißschützendes Additiv (8) und ein korrosionsschützendes Additiv (9) enthält, die jeweils an der mit der Wachsschicht (7) bedeckten Oberfläche des Wälzlagers angelagert sind und die Wachsschicht (7) eine Dicke zwischen 2 μm und 300 μm aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager vor seiner ersten Inbetriebnahme zusätzlich im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen mit der Wachsschicht (7) überzogen ist, die sich bei der Inbetriebnahme des Wälzlagers in diesem Bereich auflöst.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das. verschleißschützende Additiv (8) bei der Inbetriebnahme des Wälzlagers wenigstens im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen eine chemische Verbindung mit der Oberfläche des Wälzlagers eingeht.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) eine einheitliche Dicke von 10 μm bis 20 μm aufweist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) im Außenbereich des Wälzlagers dicker ausgebildet ist als im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen.
Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen eine Dicke von 2 bis 10 μm aufweist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, die Wachsschicht (7) im Außenbereich des Wälzlagers eine Dicke von 50 bis 100 μm aufweist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) unmittelbar auf das Wälzlagermaterial aufgebracht ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) auf eine metallische Zwischenschicht aufgebracht ist.
Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht aus Zink oder aus einer Zinklegierung besteht.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen größeren Anteil von verschleißschützenden Additiven als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers enthält.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht (7) im Bereich der im Wälzkontakt zueinander stehenden Flächen einen kleineren Anteil von korrosionsschützenden Additiven als im Bereich der restlichen Oberfläche des Wälzlagers enthält.