DE102006051641A1 - Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy - Google Patents

Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy Download PDF

Info

Publication number
DE102006051641A1
DE102006051641A1 DE102006051641A DE102006051641A DE102006051641A1 DE 102006051641 A1 DE102006051641 A1 DE 102006051641A1 DE 102006051641 A DE102006051641 A DE 102006051641A DE 102006051641 A DE102006051641 A DE 102006051641A DE 102006051641 A1 DE102006051641 A1 DE 102006051641A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rolling
bearing
bearing rings
percent
titanium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006051641A
Other languages
German (de)
Inventor
Jürgen Dr.-Ing. Gierl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Priority to DE102006051641A priority Critical patent/DE102006051641A1/en
Publication of DE102006051641A1 publication Critical patent/DE102006051641A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/62Selection of substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32Balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/40Alloys based on refractory metals
    • F16C2204/42Alloys based on titanium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • F16C2204/70Ferrous alloys, e.g. steel alloys with chromium as the next major constituent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/40Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
    • F16C2300/42Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions corrosive, i.e. with aggressive media or harsh conditions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

The rolling bearing has one or two bearing rings (2,3), which are made of stainless steel and have bearing faces for rolling bodies (6), and rolling bodies which are retained in a cage. The rolling body or the bearing rings consists of a corrosion resistant titanium alloy. The rolling body or bearing ring has titanium-6 percent of vanadium-4 percent aluminium, titanium-10 percent of vanadium-2 percent of iron-3 percent of aluminium, titanium-15 percent of vanadium-3 percent of chromium-3 percent aluminum-3 percent or tin or titanium 4.5percent-iron 1.5 percent-Aluminium 6.8 percent-molybdenum.

Description

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Wälzlager für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungenroller bearing for dry running or media-lubricated applications

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungen, mit einem oder zwei aus nicht-rostendem Stahl gebildeten Lagerringen mit Wälzkörperlaufflächen sowie mehreren in einem Käfig gehaltenen Wälzkörpern.The The invention relates to a rolling bearing for dry running or media-lubricated applications, with one or two of stainless Steel formed bearing rings with Wälzkörperlaufflächen and several in one Caged Rolling elements.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In vielen Einsatz- oder Fertigungsbereichen sind Wälzlager mit Schmiermittelschmierung nicht mehr verwendbar, beispielsweise im Bereich der Nahrungsmittelbehandlung oder –verarbeitung, im Bereich der Pharmazie oder aber der Vakuumtechnik. Deshalb werden in zunehmendem Maße Wälzlager mit Minimalmengenschmierung, Medienschmierung über ein zu prozessierendes Medium oder trockenlaufende Wälzlager gefordert. Vor allem aus dem Lebensmittelbereich werden zunehmenden Forderungen nach absoluter Schmiermittelfreiheit vorgebracht.In Many application or production areas are rolling bearings with lubricant lubrication no longer usable, for example in the field of food treatment or processing, in the field of pharmacy or vacuum technology. That's why increasingly roller bearing with minimum quantity lubrication, media lubrication over one to be processed Medium or dry rolling bearings required. Especially from the food sector are increasing Requests for absolute lubricant freedom advanced.

Bisher wurden für solche Anwendungen entweder Wälzlager aus warmfesten Stählen oder korrosionsbeständigen und warmfesten Stählen hergestellt, soweit die Lagerringe betroffen sind. Die Wälzlager selbst werden insbesondere bei trockenlaufenden Wälzlagern aus Keramik in Kugel- oder Zylinderform hergestellt. In einigen Anwendungen sind die Eigenschaften keramischer Wälzlager, wie beispielsweise die hohe Bruchgefahr bei wiederholten stoßartigen Beanspruchungen, von Nachteil. Darüber hinaus können aus keramischen Werkstoffen keine Nadelrollen gefertigt werden, so dass für die oben genannten Einsatzzwecke und -bedingungen primär Kugellager angeboten werden. Zylinderrollen sind nur mit einem Verhältnis Länge:Durchmesser von ca. 1:1 herstell- und verfügbar. Auch aufgrund des relativ hohen Preises ist der Einsatz wirtschaftlich oftmals nicht vertretbar.So far were for such applications either rolling bearings made of heat-resistant steels or corrosion resistant and heat-resistant steels manufactured, as far as the bearing rings are concerned. The rolling bearings themselves become particularly with dry rolling bearings made of ceramic in spherical or cylindrical shape. In some Applications are the properties of ceramic bearings, such as the high risk of breakage in the case of repeated impact loads, of Disadvantage. About that can out no needle rollers are made of ceramic materials, so for The above uses and conditions are primarily ball bearings Tobe offered. Cylindrical rollers are only with a ratio length: diameter from about 1: 1 manufacturable and available. Also due to the relatively high price, the use is economical often not justifiable.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Wälzlager anzugeben, das für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungen geeignet ist, gleichwohl aber ohne den Einsatz keramischer Wälzkörper auskommt.Of the The invention is thus based on the problem of a rolling bearing specify that for dry running or media lubricated applications is suitable, but nevertheless manages without the use of ceramic rolling elements.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Wälzlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wälzkörper und/oder der oder die Lagerringe aus einer korrosionsbeständigen Titanlegierung bestehen.to solution this problem is in a rolling bearing provided according to the invention that the rolling elements and / or the bearing ring or rings consist of a corrosion-resistant titanium alloy.

Beim erfindungsgemäßen Wälzlager sind anstelle der Keramikwälzkörper aufeinander laufende Bauteile vorgesehen, von denen zumindest ein Teil aus einer hochfesten Titanlegierung besteht. Titanlegierungen sind von Haus aus korrosionsbeständig. Weiterhin sind Wälzkörper, die aus einer Titanlegierung gefertigt sind, deutlich kostengünstiger als die hochpreisigen Keramikwälzkörper, so dass insgesamt ein Wälzlager erhalten wird, das – bei vergleichbarem Aufbau mit einem Wälzlager mit Keramikwälzkörpern – bei gleichermaßen gegebener Korrosionsbeständigkeit deutlich und hoher Belastbarkeit kostengünstiger herstellbar ist.At the Rolling bearing according to the invention are in place of the Keramikwälzkörper each other current components provided, of which at least a part of a high-strength titanium alloy. Titanium alloys are from home made of corrosion resistant. Furthermore, rolling elements, the are made of a titanium alloy, significantly cheaper as the high-priced ceramic rolling elements, so that in total a rolling bearing is obtained, the - at comparable structure with a rolling bearing with ceramic rolling elements - given the same corrosion resistance Clear and high load capacity is cheaper to produce.

Das erfindungsgemäße Wälzlager ist jedoch nicht auf die Bauform beschränkt, bei der die Wälzkörper aus der korrosionsbeständigen hochfesten Titanlegierung sind und die Wälzkörperringe aus korrosionsbeständigen Stählen, die entweder in einer Wärmebehandlung aufgestickt werden können, wie beispielsweise X20Cr13, oder im Rahmen der Stahlerzeugung bereits von Haus aus mit Stickstoff angereichert sind, wie z. B. X30CrMoN15-1. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung, bei der die Wälzkörper aus handelsüblichen korrosionsbeständigen Stählen der oben genannten Art sind, und die Lagerringe aus der hochfesten Titanlegierung bestehen. Auch diese Wälzlager sind für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungen geeignet und entsprechend kostengünstig herstellbar.The Rolling bearing according to the invention However, it is not limited to the type in which the rolling elements are made the corrosion resistant are high-strength titanium alloy and the rolling element rings made of corrosion-resistant steels, either in a heat treatment can be embroidered such as X20Cr13, or in the context of steelmaking already inherently enriched with nitrogen, such as. Eg X30CrMoN15-1. Also conceivable is an embodiment in which the rolling elements of commercially available corrosion-resistant toughen of the above type, and the bearing rings are made of high strength Titanium alloy exist. These rolling bearings are also for dry running or media-lubricated applications suitable and inexpensive to produce.

Sind die Wälzkörper und die Lagerringe aus unterschiedlichen Materialien, wie beschrieben, so neigen die aufeinander laufenden Bauteile des weiteren auch nicht zur Kaltverschweißung, das heißt, die Elemente zeigen kein ausgeprägtes Adhäsionsverhalten. Dies liegt daran, dass die Gitterstruktur der aus der Titanlegierung bestehenden Bauteile, also beispielsweise der Wälzkörper, anders ist als die Gitterstruktur der aus einem korrosionsbeständigen üblichen Stahl hergestellten Bauteile, beispielsweise der Lagerringe. Während die aus der Titanlegierung bestehenden Bauteile eine hexagonale Gitterstruktur aufweist, zeigen die aus dem korrosionsbeständigen Stahl bestehenden Bauteile eine kubisch raumzentrierte Gitterstruktur. Dieser Gitterunterschied reduziert die Neigung zur Kaltverschweißung, der Verschleißwiderstand erhöht sich deutlich.are the rolling elements and the bearing rings made of different materials as described, so the consecutive components of the other also not tend for cold welding, this means, the elements show no pronounced Adhesion. This is because the lattice structure is made of the titanium alloy existing components, so for example, the rolling elements, is different than the grid structure Made of a corrosion resistant usual Steel-made components, such as the bearing rings. While the Titanium alloy components have a hexagonal lattice structure, show the components made of corrosion-resistant steel a cubic body-centered lattice structure. This grid difference reduces the tendency for cold welding, the wear resistance elevated clearly.

Wie oben beschrieben besteht eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung darin, die Wälzkörper und die Lagerringe aus unterschiedlichen Materialien herzustellen, wobei ein Material jedoch in jedem Fall eine hochfeste Titanlegierung ist. Ein solches Wälzlager ist wie beschrieben für die in Rede stehenden Anwendungen geeignet. Mitunter jedoch werden neben der Eignung für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungen auch amagnetische Eigenschaften des Wälzlagers gefordert. Diese sind bei einem Wälzlager, bei dem ein Bauteil aus einem üblichen korrosionsbeständigen Stahl ist, nicht gegeben. Um auch hier ein geeignetes Wälzlager bereitzustellen, sieht eine Erfindungsalternative vor, sowohl die Wälzkörper als auch die Lagerringe aus einer Titanlegierung herzustellen. Titanlegierungen sind amagnetisch, wirken also nicht mit einem externen Magnetfeld zusammen. Nachdem bei dieser Erfindungsausgestaltung sämtliche metallischen Bauteile aus einer solchen Legierung sind, zeigt zwangsläufig das gesamte Wälzlager ein amagnetisches Verhalten.As described above, an expedient embodiment of the invention is to make the rolling elements and the bearing rings of different materials, but a material is in any case a high-strength titanium alloy. Such a rolling bearing is as described suitable for the applications in question. But sometimes in addition to the suitability for dry-running or medium-lubricated applications also required non-magnetic properties of the bearing. These are not given in a rolling bearing in which a component made of a conventional corrosion-resistant steel. In order to provide a suitable rolling bearing here as well, an alternative to the invention provides for producing both the rolling elements and the bearing rings from a titanium alloy. Titanium alloys are non-magnetic, so they do not interact with an external magnetic field. After all metallic components made of such an alloy are in this invention embodiment, inevitably shows the entire bearing an amagnetic behavior.

Wie eingangs beschrieben sind die Wälzkörper üblicherweise in einem Käfig gehalten. Dieser kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen, so dass er von Haus aus amagnetisch ist und für viele Medien korrosionsbeständig ist. Er kann aber auch aus einem nicht-rostenden Stahl bestehen oder insbesondere im Falle eines vollständig amagnetischen Wälzlagers auch aus einer Titanlegierung gefertigt sein.As Described initially, the rolling elements are usually in a cage held. This can for example consist of plastic, so that It is inherently non-magnetic and corrosion resistant for many media. But it can also consist of a stainless steel or especially in the case of a completely non-magnetic rolling bearing also be made of a titanium alloy.

Die hochfeste Titanlegierung kann beispielsweise Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn oder Ti-4,5Fe-1,5Al-6,8Mo oder ähnlich sein, diese Aufzählung ist nicht abschließend. Verwendet werden können sämtliche Titanlegierungen, die entsprechender Qualität sind.The high-strength titanium alloy can be, for example, Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn or Ti-4.5Fe-1.5Al-6,8Mo or similar, this list is not exhaustive. Can be used all Titanium alloys of the appropriate quality.

Die beschriebenen Wälzlager sind für die meisten Ansprüche, die an einen Trockenlauf- oder Mediumeinsatz gestellt werden, geeignet. Werden jedoch insbesondere im Trockenlauf besondere Ansprüche an die Härte der Laufschicht eines Bauteils, also der Wälzkörper oder der Lagerringe, gestellt, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, die Wälzkörper und/oder den oder die Lagerringe in einem thermochemischen Wärmebehandlungsverfahren mit N und/oder B in der Randschicht anzureichern und eine Diffusionsschicht oder ein Schichtsystem bestehend aus Diffusions- und Verbindungsschicht mit einem zumindest teilweise im Wesentlichen kovalentem Bindungscharakter auszubilden. Für diese Behandlung wird im Bereich der Randschicht eine Diffusionsschicht oder ein Diffusions- und Verbindungsschichtsystem erzeugt, das keinen metallischen Bindungscharakter mehr aufweist, sondern primär eine kovalente Bindungsform besitzt, mithin also einen keramikähnlichen Charakter bzw. randseitig keramikähnliche Eigenschaften aufweist. Hierzu wird in einem thermochemischen Wärmebehandlungsverfahren Stickstoff und/oder Bor randschichtseitig eindiffundiert. Infolge der eindiffunierten Elemente kommt es randschichtseitig in der Diffusionsschicht oder dem Schichtsystem bestehend aus Diffusions- und Verbindungsschicht zur Bildung einer intermetallischen Phase, beispielsweise Fe2B oder FeB. Diese gebildeten Verbindungen sind randschichtseitig gefügebestimmend, sie weisen einen kovalenten Bindungscharakter auf, anders als das Metall, aus dem der übrige Wälzkörper gebildet ist. Hierdurch kann die ohnehin geringe Kaltaufschweißungsneigung, die – in entsprechender Ausgestaltung des Wälzlagers mit Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien – durch die Gefügeunterschiede bereits gegeben ist, noch weiter minimiert werden bzw. kann bei Wälzlagern, bei denen die Wälzkörper und die Lagerringe aus der Titanlegierung bestehen, die Kaltverschweißungsneigung deutlich reduziert werden. Denn durch das gezielte Ausbilden dieser Randschicht ergeben sich wiederum Gefügeunterschiede zwischen dem behandelten Lagerbauteil und dem unbehandelten Lagerbauteil. Wenngleich damit also beim erfindungsgemäßen Wälzlager infolge der geringen oder fehlenden Schmierung ein beachtlicher reibungsbedingter Energieeintrag in den oder die Lagerringe bzw. Wälzkörper gegeben ist, bleibt die kovalente Bindungsstruktur im Bereich der Wälzkörper davon unberührt, es kommt nicht zu einer Verschweißung.The described rolling bearings are for most claims, which are placed on a dry running or medium use suitable. However, especially in dry running special demands on the Hardness of Running layer of a component, so the rolling elements or the bearing rings, provided, sees an appropriate training invention, the rolling elements and / or the bearing ring or rings in a thermochemical heat treatment process enriched with N and / or B in the surface layer and a diffusion layer or a layer system consisting of diffusion and bonding layer with an at least partially substantially covalent bond character train. For This treatment becomes a diffusion layer in the area of the surface layer or a diffusion and bonding layer system that does not produce metallic Bonding character more, but primarily a covalent bond form has, therefore, a ceramic-like character or edge ceramic-like Features. This is done in a thermochemical heat treatment process Nitrogen and / or boron on the surface side diffused. As a result the einiffunierten elements it comes at the edge layer side in the diffusion layer or the layer system consisting of diffusion and bonding layer to form an intermetallic phase, for example Fe2B or FeB. These formed compounds are border-layer-bound, they have a covalent bonding character, unlike the metal, from the rest Rolling elements formed is. As a result, the already low cold welding tendency, in the corresponding design of the rolling bearing with components different materials - through the structural differences already exists, can be further minimized or can at roller bearings, where the rolling elements and the Bearings made of titanium alloy, the cold welding tendency be significantly reduced. Because by the targeted training of this The boundary layer again results in structural differences between the treated bearing component and the untreated bearing component. Although So so the rolling bearing of the invention due to the low or no lubrication a considerable friction caused Energy input in the or the bearing rings or rolling elements is given, the remains covalent bond structure in the area of the rolling elements of which unaffected does not come to a weld.

Durch die Wärmebehandlung, die im Rahmen der thermochemischen Randschichtbehandlung erfolgt, wird die Oberflächenhärte zwangsläufig erhöht, sie sollte mindestens 650 HV aufweisen, wobei die Diffusionszone bis zu 0,8 mm stark ist.By the heat treatment, which takes place within the scope of the thermochemical surface treatment, the surface hardness is inevitably increased, they should have at least 650 HV, with the diffusion zone up to to 0.8 mm thick.

Die einzelnen Bauteile werden bevorzugt aus einem Kaltband hergestellt, wobei insbesondere die Lagerringe auch spanlos beispielsweise durch Tiefziehen oder Fließpressen hergestellt werden können.The individual components are preferably produced from a cold strip, in particular, the bearing rings also without cutting, for example by deep drawing or extrusion can be produced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:Further Advantages and details of the invention are described below of exemplary embodiments described with reference to the figures. The figures are schematic Representations and show:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, und 1 a schematic diagram of a rolling bearing according to the invention, and

2 eine vergrößerte Detailansicht im Schnitt aus dem Wälzlager gemäß 1. 2 an enlarged detail view in section from the rolling bearing according to 1 ,

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1, bestehend aus einem äußeren Lagerring 2, einem inneren Lagerring 3 sowie mehreren auf den Laufflächen 4, 5 der beiden Lagerringe 2, 3 laufenden Wälzkörpern 6, die in einem Käfig 7 gehaltert sind, welcher Käfig beispielsweise aus einem Kunststoff besteht. Einen entsprechend vergrößerten Ausschnitt aus dem Wälzlager 1 aus 1 im Schnitt zeigt 2. 1 shows an inventive rolling bearing 1 , consisting of an outer bearing ring 2 , an inner bearing ring 3 as well as several on the treads 4 . 5 the two bearing rings 2 . 3 current rolling elements 6 in a cage 7 are held, which cage consists for example of a plastic. A correspondingly enlarged off cut out of the rolling bearing 1 out 1 shows in section 2 ,

Die Lagerringe 2, 3 bestehen im gezeigten Beispiel aus einem korrosionsbeständigen, gegebenenfalls auch warmfesten Stahl mit einem C-Gehalt zwischen 0,15–23%, einem Cr-Gehalt zwischen 13–14% und einem maximalen Anteil an Mo und/oder V von 0,2% sowie Anteilen von Silizium, Mangan, Schwefel und/oder feinkonstabilisierenden Elementen wie Al und Ni, neben gegebenenfalls weiteren üblichen Stahlbestandteilen und Verunreinigungen. Als hierfür geeignete Stähle sind z. B. X20Cr13, der in einer Wärmebehandlung aufgestickt wird, oder der von Haus aus mit Stickstoff angereicherte Stahl X30CrMoN15-1 zu nennen. Im Bereich der Laufflächen 4, 5 wurde durch Nitrierung eine stickstoffangereicherte Randzone erzeugt, um die Härte des Grundwerkstoffs bzw. Grundgefüges der Wälzlagerringe 2, 3 auf mindestens 650 HV zu erhöhen und die Adhäsions- und Verschleißeigenschaften der Laufflächen 4, 5 zu verbessern. Die Lagerringe 2, 3 können aus einem Kaltband oder eifern Draht tiefgezogen oder fließgepresst sein.The bearing rings 2 . 3 consist in the example shown of a corrosion-resistant, possibly also heat-resistant steel with a C content between 0.15-23%, a Cr content between 13-14% and a maximum proportion of Mo and / or V of 0.2% and Proportions of silicon, manganese, sulfur and / or finely stabilizing elements such as Al and Ni, besides optionally further conventional steel constituents and impurities. As this suitable steels z. X20Cr13, which is embroidered in a heat treatment, or the naturally nitrogen-enriched steel X30CrMoN15-1. In the area of treads 4 . 5 Nitration has produced a nitrogen-enriched edge zone to increase the hardness of the basic material or basic structure of the rolling bearing rings 2 . 3 increase to at least 650 HV and the adhesion and wear properties of the treads 4 . 5 to improve. The bearing rings 2 . 3 may be deep-drawn or extruded from a cold-rolled strip or wire.

Auch die Wälzkörper 6 bestehen aus Metall, wobei hierfür geeignete hochfeste Titanlegierungen wie Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, oder Ti- 4,5Fe-1,5Al-6,8Mo verwendet werden können. Jeder Wälzkörper 6 wird einer Randzonenbehandlung in einem thermochemischen Diffusionsverfahren unterworfen, um eine diffusionsbedingte Randzone 8 auszubilden, die als reine Diffusionsschicht erzeugt werden kann, oder als Schichtsystem bestehend aus einer Diffusionsschicht und einer diffusionsbedingt aufwachsenden Verbindungsschicht. Als Diffusionselement wird N und/oder B verwendet, gegebenenfalls kommen auch andere Diffusionselemente zum Einsatz, die beispielsweise die Bildung von Karbiden, Mischkristallen oder intermetallischen Verbindungen fördern. Infolge des Eintrags von Stickstoff und/oder Bor kommt es in der Randschicht zur Bildung von Mischkristallen etc. Die Diffusionstiefe bzw. die gesamte Dicke der Randschicht 8, gleich ob es sich um reine Diffusionsschicht oder um ein Schichtsystem handelt, liegt im Bereich weniger μm bis maximal ca. 100 μm.Also the rolling elements 6 are made of metal using suitable high-strength titanium alloys such as Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, or Ti-4,5Fe-1,5Al-6,8Mo can. Every rolling element 6 is subjected to edge zone treatment in a thermochemical diffusion process to form a diffusion-related edge zone 8th form, which can be produced as a pure diffusion layer, or as a layer system consisting of a diffusion layer and a diffusion-related growing bonding layer. As a diffusion element N and / or B is used, optionally other diffusion elements are used, for example, promote the formation of carbides, mixed crystals or intermetallic compounds. As a result of the introduction of nitrogen and / or boron, mixed crystals, etc., form in the surface layer, etc. The diffusion depth or the entire thickness of the surface layer 8th Whether it is pure diffusion layer or a layer system, is in the range of a few microns to a maximum of about 100 microns.

Infolge der diffusionsbedingten Änderung der Gefügestruktur bzw. der Verbindungsbildung liegen im Bereich der Randschicht keine metallischen Bindungen mehr vor, vielmehr sind kovalente Bindungsverhältnisse gegeben. Infolgedessen liegen sich mit den Wälzkörpern 6 und den Laufflächen 4, 5 der Lagerringe 2, 3 Flächen- bzw. Randschichten unterschiedlichen Bindungstyps gegenüber. Nachdem anders als bei zwei einander gegenüberliegenden, aufeinander reibenden Metallschichten, bei denen der reibungsbedingte beachtliche Energieeintrag zu einer Schichtaktivierung und damit zu einer Kaltaufschweißung führt, mithin also einer randschichtseitigen lokalen Verbindung führt, stellt bei dem hier gegebenen Schichtsystem mit den unterschiedlichen Randschichten zwischen Wälzlagern und Lagerringen der reibungsbedingte Energieeintrag kein Problem dar, der kovalente Bindungscharakter bleibt trotz des Energieeintrags beibehalten und es kommt infolge der gebundenen Elektronen nicht zu einer Kaltaufschweißung.As a result of the diffusion-dependent change in the microstructure or the formation of bonds, there are no more metal bonds in the region of the surface layer, but instead there are covalent bonding conditions. As a result, lie with the rolling elements 6 and the treads 4 . 5 the bearing rings 2 . 3 Face or edge layers of different bonding type. After unlike two opposing, mutually rubbing metal layers in which the friction-related considerable energy input leads to a layer activation and thus to a cold welding, thus therefore a local edge-side local connection, provides in the given here layer system with different edge layers between bearings and bearing rings the friction-induced energy input is not a problem, the covalent binding character is maintained despite the energy input and it comes as a result of bonded electrons not to cold welding.

Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Wälzkörper und die Lagerringe aus unterschiedlichen Materialien bestehen, ist es selbstverständlich auch denkbar, zur Bildung eines vollkommen amagnetischen Lagers sowohl die Wälzkörper als auch die Lagerringe aus einer Titanlegierung zu ferti gen, wobei bevorzugt die Wälzkörper wiederum der thermochemischen Diffusionsbehandlung unterworfen werden.While at the described embodiment the rolling elements and the bearing rings are made of different materials, it is Of course also conceivable to form a completely non-magnetic bearing both the rolling elements as also the bearing rings of a titanium alloy to ferti gene, wherein in turn, the rolling elements prefer be subjected to the thermochemical diffusion treatment.

Insgesamt bietet der Einsatz einer Titanlegierung die Möglichkeit, korrosionsbeständige, für die eingangs beschriebenen Anwendungen geeignete Lager kostengünstig herzustellen, wie auch insbesondere hinsichtlich der Geometrie der Wälzkörper – anders als bei Keramikwälzkörpern – keine Beschränkung gegeben ist, das heißt, es können auch sehr dünne nadelförmige Wälzlager oder langgestreckte Zylinderrollen hergestellt werden. Auch bietet sich die Möglichkeit, bei Verwendung unterschiedlicher Materialien oder bei Verwendung gleicher Materialien in Verbindung mit der thermochemischen Randschichtbehandlung den Verschleißwiderstand deutlich zu erhöhen.All in all The use of a titanium alloy offers the possibility of corrosion-resistant, for the beginning described applications cost-effective to manufacture bearings, as well as in particular with regard to the geometry of the rolling elements - different as in Keramikwälzkörpern - no restriction is given, that is, it can also very thin needle-shaped roller bearing or elongated cylindrical rollers are produced. Also offers the opportunity when using different materials or when using same materials in connection with the thermochemical surface treatment the wear resistance significantly to increase.

11
Wälzlagerroller bearing
22
äußerer Lagerringouter bearing ring
33
innerer Lagerringinternal bearing ring
44
Laufflächentreads
55
Laufflächentreads
66
Wälzkörperrolling elements
77
KäfigCage
88th
Randzoneborder zone

Claims (4)

Wälzlager für trockenlaufende oder mediengeschmierte Anwendungen, mit einem oder zwei aus nicht-rostendem Stahl gebildeten Lagerringen mit Wälzkörperlaufflächen sowie mehreren in einem Käfig gehaltenen Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) und/oder der oder die Lagerringe (2, 3) aus einer korrosionsbeständigen Titanlegierung bestehen.Rolling bearings for dry-running or medium-lubricated applications, with one or two bearing rings made of stainless steel with rolling bearing surfaces and a plurality of rolling elements held in a cage, characterized in that the rolling bodies ( 6 ) and / or the bearing ring (s) ( 2 . 3 ) consist of a corrosion-resistant titanium alloy. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) und/oder die Lagerringe (2, 3) aus Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, oder Ti-4,5Fe-1,5Al-6,8Mo bestehen.Rolling bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling bodies ( 6 ) and / or the bearing rings ( 2 . 3 ) of Ti-6V-Al4, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, or Ti-4,5Fe-1,5Al-6,8Mo. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) und/oder der oder die Lagerringe (2, 3) eine in einem thermochemischen Wärmebehandlungsverfahren durch Anreicherung von N und/oder B in der Randschicht (8) erzeugte Diffusionsschicht oder ein Schichtsystem bestehend aus Diffusions- und Verbindungsschicht mit einem zumindest teilweise im wesentlichen kovalentem Bindungscharakter aufweisen.Rolling bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling bodies ( 6 ) and / or the bearing ring (s) ( 2 . 3 ) one in a thermochemical heat treatment process by enrichment of N and / or B in the surface layer ( 8th ) have a diffusion layer or a layer system consisting of diffusion and bonding layer having an at least partially substantially covalent bond character. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der angereicherten Randschicht (8) mindestens 650 HV beträgt.Rolling bearing according to claim 3, characterized in that the hardness of the enriched surface layer ( 8th ) is at least 650 HV.
DE102006051641A 2006-11-02 2006-11-02 Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy Withdrawn DE102006051641A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006051641A DE102006051641A1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006051641A DE102006051641A1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006051641A1 true DE102006051641A1 (en) 2008-05-08

Family

ID=39264767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006051641A Withdrawn DE102006051641A1 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006051641A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035111A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Roll bearing component of steel, useful e.g. for vibration stress bearing assembly and static load is superimposed on roll bearing component, comprises carbon, chromium, sulfur, silicon and nitrogen, at least in outer layer
DE102009038794B4 (en) 2009-08-25 2019-08-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rolling

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3615425A1 (en) * 1986-05-07 1987-11-12 Thyssen Edelstahlwerke Ag PERFORMANCE OF MACHINE ELEMENTS FROM TECHNICAL TITANIUM ALLOYS THROUGH SURFACE COATING IN THE PLASMA OF GLIMMENT CHARGES
EP0575106A1 (en) * 1992-06-16 1993-12-22 General Electric Company Case-hardened titanium aluminide bearing
JPH11153140A (en) * 1997-11-19 1999-06-08 Nippon Seiko Kk Baring for special environment
JP2001227550A (en) * 1999-12-07 2001-08-24 Nsk Ltd Rolling member
US20010055432A1 (en) * 1997-07-01 2001-12-27 Nsk Ltd. Rolling bearing
JP2002206541A (en) * 2000-11-09 2002-07-26 Nsk Ltd Rolling device
US20020191878A1 (en) * 2000-07-18 2002-12-19 Koji Ueda Rolling apparatus
JP2003074566A (en) * 2001-08-31 2003-03-12 Nsk Ltd Rolling device
JP2003120689A (en) * 2001-10-17 2003-04-23 Nsk Ltd Rolling device
JP2003139147A (en) * 2001-10-31 2003-05-14 Nsk Ltd Rolling device
JP2003139139A (en) * 2001-10-31 2003-05-14 Nsk Ltd Rolling device
JP2003148487A (en) * 2001-11-08 2003-05-21 Nsk Ltd Rolling device
JP2003231932A (en) * 2002-02-08 2003-08-19 Nsk Ltd Rolling device
JP2003343578A (en) * 2002-05-30 2003-12-03 Nsk Ltd Rolling device
JP2005249045A (en) * 2004-03-03 2005-09-15 Nsk Ltd Rolling device
EP1589238A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of producing a component with a split type bearing
WO2006009430A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-26 Ab Skf Bearing with light weight metal and ceramic material
DE60303217T2 (en) * 2002-05-15 2006-09-21 Mps Micro Precision Systems Ag ROLLER BEARING

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3615425A1 (en) * 1986-05-07 1987-11-12 Thyssen Edelstahlwerke Ag PERFORMANCE OF MACHINE ELEMENTS FROM TECHNICAL TITANIUM ALLOYS THROUGH SURFACE COATING IN THE PLASMA OF GLIMMENT CHARGES
EP0575106A1 (en) * 1992-06-16 1993-12-22 General Electric Company Case-hardened titanium aluminide bearing
US20010055432A1 (en) * 1997-07-01 2001-12-27 Nsk Ltd. Rolling bearing
JPH11153140A (en) * 1997-11-19 1999-06-08 Nippon Seiko Kk Baring for special environment
JP2001227550A (en) * 1999-12-07 2001-08-24 Nsk Ltd Rolling member
US6828041B2 (en) * 2000-07-18 2004-12-07 Nsk Ltd. Rolling apparatus
US20020191878A1 (en) * 2000-07-18 2002-12-19 Koji Ueda Rolling apparatus
JP2002206541A (en) * 2000-11-09 2002-07-26 Nsk Ltd Rolling device
JP2003074566A (en) * 2001-08-31 2003-03-12 Nsk Ltd Rolling device
JP2003120689A (en) * 2001-10-17 2003-04-23 Nsk Ltd Rolling device
JP2003139139A (en) * 2001-10-31 2003-05-14 Nsk Ltd Rolling device
JP2003139147A (en) * 2001-10-31 2003-05-14 Nsk Ltd Rolling device
JP2003148487A (en) * 2001-11-08 2003-05-21 Nsk Ltd Rolling device
JP2003231932A (en) * 2002-02-08 2003-08-19 Nsk Ltd Rolling device
DE60303217T2 (en) * 2002-05-15 2006-09-21 Mps Micro Precision Systems Ag ROLLER BEARING
JP2003343578A (en) * 2002-05-30 2003-12-03 Nsk Ltd Rolling device
JP2005249045A (en) * 2004-03-03 2005-09-15 Nsk Ltd Rolling device
EP1589238A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of producing a component with a split type bearing
WO2006009430A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-26 Ab Skf Bearing with light weight metal and ceramic material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035111A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Roll bearing component of steel, useful e.g. for vibration stress bearing assembly and static load is superimposed on roll bearing component, comprises carbon, chromium, sulfur, silicon and nitrogen, at least in outer layer
DE102009035111B4 (en) 2009-07-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wind turbine with a roller bearing component
DE102009038794B4 (en) 2009-08-25 2019-08-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rolling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2423193C2 (en) Use of an austenitic stainless steel
WO2001081643A1 (en) Rolling bearing component
EP2123447A1 (en) Composite material with ballistic protective effect
WO2007125001A2 (en) Rolling bearing for dry-running or lubricated applications
WO2014173622A1 (en) Structural sliding bearing and dimensioning method
DE102014004450A1 (en) Iron-based sintered alloy for a sliding member and manufacturing method therefor
DE112014001903T5 (en) Method for joining two materials by diffusion bonding
DE102011006296A1 (en) Rolling bearing for use in e.g. rotary screw compressor, has outer ring, inner ring and rolling element, and outer zone containing specific amount of nitrogen, carbon, nickel, silicon, chromium, sulfur, oxygen and titanium composition
AT511432B1 (en) METHOD FOR PRODUCING A SLIDING BEARING ELEMENT
EP3272888B1 (en) Material made from a copper-zinc alloy, method for producing such a material and sliding member made of such a material
DE10333875A1 (en) Needle bearing has cold-formed outer ring made from steel, ratio of wall thickness of ring to diameter of needles being 1:20 - 1:5
EP3356077B1 (en) Use of a steel workpiece with improved surface quality
WO2020239164A1 (en) Profiled nut of a screw drive, in particular a ball screw nut of a ball screw drive, and method for the production thereof
DE112014001875T5 (en) Bearing part and its manufacturing process
DE102006051641A1 (en) Rolling bearing for dry-running or lubricated applications, such as food processing, has bearing rings, which are made of stainless steel and rolling body or bearing rings consists of corrosion resistant titanium alloy
EP0672520A1 (en) Multilayered, cold formable and deep drawable metal composites
DE102017205338A1 (en) Roll-clad aluminum triaxial bearing
DE102009016079A1 (en) Ball stud made of a steel with a bainitic structure and method for producing such ball studs
EP1778991B1 (en) Anti-friction bearing comprising at least one precision deep-drawn component with a running or guide surface for rolling bodies and method for producing a component of this type
DE112011102310T5 (en) bearings
DE102010063677A1 (en) Method for producing a screw anchor and screw anchor
DE102011050448A1 (en) Ball Screw, particularly for steering of motor vehicle, has ball screw spindle, ball screw nut, bearing for ball screw spindle and bearing for ball screw nut
DE112014001906B4 (en) Bearing part and method of manufacturing a bearing part
EP3825119A1 (en) Multilayer sliding bearing element
DE102013210663B4 (en) Sliding bearing composite material with aluminum intermediate layer

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120822

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20131105