DE102007037030A1

DE102007037030A1 - Drucklagerbauelement

Info

Publication number: DE102007037030A1
Application number: DE102007037030A
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Iwata Kawamura; Yasuyuki Iwata Watanabe; Kousuke Iwata Obayashi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2008-03-27
Also published as: JP2008039168A; US20080035246A1; US20110280508A1; US8709173B2; JP4781937B2

Abstract

Eine Drucklagerkomponente, erzeugt aus kalt reduzierten Stahlblechtafeln und einem -band mit einer Oberflächenrauheit Rmax <=2 µm und bereitgestellt durch Kaltwalzen eines kohlenstoffreichen Stahls, der 0,9 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff, 1,2 Gew.-% bis 1,7 Gew.-% Chrom, 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Mangan und 0,15 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% Silizium enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Drucklagerkomponente, wie beispielsweise eine Lagerscheibe eines Druckwälzlagers oder eines Druckgleitlagers, und eine Lagerscheibe eines Druckaufnahmemechanismus.
2. Beschreibung des technischen Hintergrundes
Eine große mechanische Festigkeit und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit sind für eine Lagerscheibe eines Druckwälzlagers oder eines Druckgleitlagers sowie für eine Lagerscheibe eines Druckkraftaufnahmemechanismus (nachfolgend insgesamt als "Drucklagerkomponente" bezeichnet) erforderlich. Daher ist es bei der Fertigung der Drucklagerkomponente wichtig, ein geeignetes Ausgangsmaterial und ein geeignetes optimales Verarbeitungsverfahren für das Material auszuwählen.
Beispielsweise ist ein Fertigungsverfahren eines Synchronrings, dessen Aufbau ähnlich dem der Drucklagerkomponente ist, in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 11-223225 offenbart. Das Fertigungsverfahren des in dem oben angeführten Dokument offenbarten Synchronrings wird mit Bezug auf 6 beschrieben.
Als Erstes verwendet der im oben angegebenen Dokument offenbarte Synchronring eine Stahlplatte als Ausgangsmaterial, die durch Warmwalzen eines Kohlenstoffstahls bereitgestellt wird, der 0,6 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 Gew.-% bis 0,9 Gew.-% Mangan (Mn), 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% Chrom (Cr), und 0,01 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Silizium enthält.
Somit wird offenbart, dass der Synchronring durch einen Schritt, bei dem das zuvor beschriebene Ausgangsmaterial mittels eines Pressverfahrens in eine vorbestimmte Gestalt gebracht wird, einen Schritt, bei dem mittels spanender Bearbeitung wie beispielsweise eines Drehbearbeitungsprozesses eine vorbestimmte Abmessung geliefert wird, einen Schritt, bei dem durch eine Wärmebehandlung, die Abschrecken und Anlassen beinhaltet, eine vorbestimmte Härte geliefert wird, und einen Schritt gefertigt wird, bei dem mittels einer Schleifbearbeitung als Oberflächenfertigbearbeitungsprozess die Oberfläche geglättet wird.
In letzter Zeit wurde die Umgebung, in der das Drucklager verwendet wird, zunehmend rau, und demgemäß ist es erforderlich, die mechanischen Eigenschaften der Drucklagerscheibe weiter zu verbessern. Unterdessen ist es, da eine Preisverringerung des Drucklagers erforderlich ist, nötig, dass der Fertigungsprozess vereinfacht wird, ohne dass seine Qualität verändert wird.
INHALT DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Drucklagerkomponente bereitzustellen, deren Fertigungskosten durch Vereinfachen eines Fertigungsprozesses gesenkt werden und deren mechanische Eigenschaften weiter verbessert werden.
Eine Drucklagerkomponente gemäß der Erfindung ist aus kalt reduzierten Stahlblechtafeln und einem -band ausgebildet, deren Oberflächenrauheit Rmax ≤2 μm beträgt und die durch Kaltwalzen eines kohlenstoffreichen Stahls bereitgestellt werden, der 0,9 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C), 1,2 Gew.-% bis 1,7 Gew.-% Chrom (Cr), 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Mangan (Mn) und 0,15 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% Silizium (Si) enthält.
Vorzugsweise wird die Drucklagerkomponente durch einen Schritt gefertigt, bei dem die kalt reduzierten Stahlblechtafeln und das -band durch einen Pressprozess zu einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet werden, einen Schritt, bei dem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, die einen Carbonitrierprozess und einen Hochtemperatur-Wärmebehandlungsprozess beinhaltet, und einen Schritt, bei dem der auf deren Oberfläche erzeugte Zunder entfernt wird.
Wenn ein Kohlenstoffstahl verwendet wird, der die zuvor beschriebenen chemischen Bestandteile aufweist, werden die mechanischen Eigenschaften der Drucklagerkomponente verbessert. Insbesondere wird die Abschreckeigenschaft verbessert, die Wälzermüdungslebensdauer und die Tragfähigkeit werden verbessert, Reibung und Verschleiß werden verringert, die Härte wird verbessert und eine Beschädigung der Drucklagerkomponente, die durch den Pressprozess und dergleichen bedingt ist, kann verhindert werden.
Außerdem kann, da die mittels des Kaltwalzprozesses gefertigte Stahlplatte gewünschte Abmessung, Oberflächenglattheit und Härte liefern kann, beim Fertigungsprozess der Drucklagerkomponente ein Drehbearbeitungsprozess zum Anpassen der Abmessung und eine Schleifbearbeitung zum Glätten der Oberfläche und dergleichen entfallen. Somit können, da der Fertigungsprozess der Drucklagerkomponente vereinfacht werden kann, die Fertigungskosten der Drucklagerkomponente gesenkt werden.
Gemäß der Erfindung kann, da die Stahlplatte für die Drucklagerkomponente, die durch Kaltwalzen des die vorbestimmten chemischen Bestandteile aufweisenden Kohlenstoffstahls bereitgestellt wird, als Ausgangsmaterial verwendet wird, die Drucklagerkomponente geringe Kosten verursachen und von hervorragender mechanischer Eigenschaft sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die ein Nadelrollendrucklager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Hauptschritte des Fertigungsverfahrens einer Stahlplatte für eine Drucklagerkomponente darstellt;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das Hauptschritte des Fertigungsprozesses einer Drucklagerkomponente aus der Stahlplatte für die Drucklagerkomponente darstellt;
4 ist eine Ansicht, die ein Druckgleitlager gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 ist eine Ansicht, die ein Druckgleitlager gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Hauptschritte des Fertigungsprozesses eines Synchronrings darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Nadelrollendrucklager 11 und ein Verfahren zur Fertigung von Lagerscheiben 12 und 13 des Nadelrollendrucklagers 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. Außerdem ist 1 eine Ansicht, welche das Nadelrollendrucklager 11 darstellt, 2 ist ein Ablaufdiagramm, das Hauptfertigungsschritte von kalt reduzierten Stahlblechtafeln und einem -band darstellt, das ein Ausgangsmaterial einer Drucklagerkomponente ist, und 3 ist ein Ablaufdiagramm, das Hauptfertigungsschritte der Drucklagerkomponente darstellt.
Als Erstes Bezug nehmend auf 1 beinhaltet das Nadelrollendrucklager 11 ein Paar von oberen und unteren Druckscheiben 12 und 13 eine Mehrzahl von Nadelrollen 14, die zwischen dem Paar von Lagerscheiben 12 und 13 in radialer Richtung angeordnet sind, und eine Rückhalteeinrichtung 15, die den Abstand der benachbarten Nadelrollen 14 beibehält.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Nadelrollendrucklager 11 wird, obschon es verschiedene Vorteile gibt, wie beispielsweise, dass die Tragfähigkeit und Steifigkeit bei einfacher Form hoch ist, ein differentielles Gleiten zwischen den Lagerscheiben 12 und 13 und der Nadelrolle 14 erzeugt. Gemäß der Nadelrolle 14 findet ein reines Abrollen in der Mitte von deren Längsrichtung statt, und die Relativgleitbewegung nimmt zu deren beiden Enden hin linear zu. Insbesondere ist es, da das Nadelrollenlager 14 lang ist, die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz an beiden Enden der Nadelrolle 14 groß, und im Vergleich zu anderen Lagern ist das Gleitausmaß groß.
Somit wird, da das Ausmaß des Verschleißes der Lagerscheiben 12 und 13 bei einem Teil, bei dem das differentielle Gleiten in großem Ausmaß erzeugt wird, groß ist, ein von der Oberfläche her ausgehendes Abblättern am Rand einer Wälzlaufbahn erzeugt. Insbesondere ist, da das Nadelrollendrucklager 11 viele Rollen beinhaltet und nur einen schmalen inneren Freiraum aufweist, das Verteilen von Schmieröl auf der Laufbahnoberfläche nicht wahrscheinlich. Als Ergebnis wird, im Vergleich zu anderen Lagern, ohne weiteres ein von der Oberfläche ausgehendes Abschälen hervorgerufen.
Außerdem wird bei dem den zuvor beschriebenen Aufbau aufweisenden Nadelrollendrucklager 11 eine hohe Drucklast auf die Lagerscheiben 12 und 13 aufgebracht. Außerdem sind eine vorbestimmte Härte und Oberflächenglattheit für die Laufbahnoberfläche erforderlich, auf der die Nadelrolle 14 abrollt.
Somit wird ein Fertigungsverfahren der Stahlplatte für die Drucklagerkomponente, die als Ausgangsmaterial der in den oben angegebenen Umgebungen zu verwendenden Drucklagerkomponente verwendet wird, mit Bezug auf 2 beschrieben. Als Erstes wird ein Knüppel (Walzblock), der 0,9 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff (C), 1,2 Gew.-% bis 1,7 Gew.-% Chrom (Cr), 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Mangan (Mn), 0,15 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% Silizium (Si), und zum restlichen Teil unvermeidbare Verunreinigungen und Eisen (Fe) enthält, als Ausgangsmaterial vorbereitet (S11). Außerdem sei angemerkt, dass die Sauerstoffkonzentration des Stahls nicht mehr als 0,0010% beträgt.
Kohlenstoff (C) ist ein wesentliches Element, um die Festigkeit zu gewährleisten, die für die Drucklagerkomponente erforderlich ist. Außerdem wird 0,9 Gew.-% Kohlenstoff benötigt, um eine Härte von HRC58 oder mehr der Oberfläche und des Kernteils der Drucklagerkomponente zu gewährleisten. Unterdessen wird, wenn der Kohlenstoffgehalt 1,2 Gew.-% übersteigt, ein großes Carbid auf der Oberfläche der Drucklagerkomponente erzeugt, was die Wälzermüdungslebensdauer und die Tragfähigkeit verringert und Reibung und Verschleiß erhöht. Somit wird angestrebt, dass der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,9 Gew.-% und 1,2 Gew.-% liegt. Außerdem bezeichnet "HRC" die Rockwellhärte.
Außerdem ist Chrom (Cr) ein wichtiges Element, um die Abschreckeigenschaft und die Wälzermüdungslebensdauer der Drucklagerkomponente zu verbessern, die durch das Carbid bedingte Härte zu gewährleisten, Reibung und Verschleiß zu verhindern, und die Tragfähigkeit zu verbessern. Außerdem wird 1,2 Gew.-% oder mehr Chrom benötigt, um das vorbestimmte Carbid zu erzielen. Unterdessen wird, sogar wenn eine Menge von mehr als 1,7 Gew.-% zugesetzt wird, kein so starker zusätzlicher Effekt geliefert. Wenn diese 5,0 Gew.-% übersteigt, wird ein großes Carbid erzeugt, was die Wälzermüdungslebensdauer und die Tragfähigkeit verringert, und Reibung und Verschleiß erhöht. Somit wird angestrebt, dass der Chromgehalt zwischen 1,2 Gew.-% und 1,7 Gew.-% liegt.
Außerdem ist Mangan (Mn) ein Element, das bei der Fertigung des Stahls zur Reduktion (Desoxidation) verwendet wird, und es ist ein wichtiges Material als Ausgangsmaterial der Drucklagerkomponente. Außerdem wird 0,1 Gew.-% Mangan benötigt, um Sauerstoff in zufriedenstellender Weise aus dem Stahl zu entfernen. Unterdessen wird, wenn mehr als 0,5 Gew.-% Mangan zugesetzt wird, das Material brüchig und die Drucklagerkomponente könnte beim Pressen beschädigt werden. Daher wird angestrebt, dass der Mangangehalt zwischen 0,1 Gew.-% und 0,5 Gew.-% liegt.
Außerdem ist Silizium (Si) ein wichtiges Element des Stahlmaterials, und der untere Grenzwert von dessen Gehalt beträgt 0,15%. Unterdessen könnte, wenn dieser 0,35 Gew.-% übersteigt, die Drucklagerkomponente zum Zeitpunkt des Pressens beschädigt werden. Daher wird angestrebt, dass der Siliziumgehalt zwischen 0,15 Gew.-% und 0,25 Gew.-% liegt.
Außerdem reduziert Sauerstoff, da es in Stahl ein Oxid bildet, das als nichtmetallischer Einschluss ein Ausgangspunkt einer Ermüdungszerstörung wird, die Wälzermüdungslebensdauer und die Tragfähigkeit, und vergrößert Reibung und Verschleiß. Daher wird angestrebt, dass die Sauerstoffkonzentration im Stahl nicht mehr als 0,0010% beträgt.
Dann wird die Stahlplatte aus dem zuvor beschriebenen Material durch Warmwalzen erzeugt (S12). Eine große Gussstruktur wird durch das Warmwalzen zu einer feinen und bevorzugten Walztextur. Außerdem kann, da eine Bearbeitungsverfestigung (Kaltverfestigung des Materials) durch Walzen bei einer Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur verhindert werden kann, die Dicke unmittelbar reduziert werden.
Außerdem kann ein Schritt, bei dem die gewalzte Stahlplatte geglüht wird, nach dem Warmpressschritt hinzugefügt werden. Da ein Kristallkorn fein wird und die Richtung des Kristalls durch das Glühen angepasst wird, kann die Genauigkeit und die Funktionsfähigkeit der Oberfläche verbessert werden.
Dann wird ein Säurebeizen durchgeführt, um ein Rosten zu verhindern und eine Oxidschicht (Zunder) zu entfernen, die an der Oberfläche der Stahlplatte anhaftet (S13). Die Oxidschicht verkürzt die Lebensdauer eines Werkzeuges beim spanenden Bearbeitungsprozess und verringert die Produktionseffizienz und ruft physische und chemische Veränderungen der Oberfläche der Stahlplatte hervor, welche die Wirkung der Oberflächenbearbeitung verringern. Somit kann, da die Oxidschicht durch das Säurebeizen entfernt wird, bei den folgenden Schritten die Produktionseffizienz und die Produktqualität verbessert werden. Außerdem enthält eine Beizlösung Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und dergleichen, und in vielen Fällen wird eine 5%ige bis 15%ige verdünnte Salzsäurelösung bei 40°C bis 50°C verwendet.
Dann wird bei der Stahlplatte das Erreichen einer vorbestimmten Größe und Bearbeitungseigenschaften wie beispielsweise Härte und Oberflächenglattheit und dergleichen, die für die Drucklagerkomponente benötigt werden, durch das Kaltwalzen bereitgestellt (S14). Durch Walzen bei Raumtemperatur kann in genauer Weise eine vorbestimmte Plattendicke und eine einheitliche Glätte geliefert werden. Außerdem wird, da durch Walzen bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur eine Kaltverfestigung erfolgt, die Härte der Stahlplatte verbessert.
Außerdem ist es erforderlich, dass die Oberflächenrauheit der Wandfläche, die zur Laufbahnoberfläche der Drucklagerkomponente wird, in Anbetracht eines ruhigen Abrollens der Nadelrolle den Wert 14 Rmax ≤1,6 μm hat. Wie später noch beschrieben wird, ist es, da ein Gleitschleifen lediglich durchgeführt werden kann, soweit eine Spitze der Oberflächenrauheit nach erfolgter Formbearbeitung der Drucklagerkomponente entfernt wird, erwünscht, dass die Oberflächenrauheit nach dem Kaltwalzprozess derart ist, dass Rmax ≤2 μm ist. Außerdem beträgt, in Anbetracht einer Verhinderung einer Beschädigung zum Zeitpunkt des Pressformens, die Härte nach dem Kaltwalzprozess vorzugsweise Hv 220 oder weniger. Dabei bezeichnet "Rmax" eine maximale Höhe und "Hv" eine Vickershärte.
Dabei wird die Oberflächenrauheit, die Härte und die Dicke der Stahlplatte, die durch den Kaltwalzprozess geliefert werden, durch die Oberflächenrauheit der zum Walzen verwendeten Walze, die Biegsamkeit der zum Walzen verwendeten Walze, das Walzverhältnis (Dickenverhältnis vor und nach dem Walzen), den Spalt zwischen den zum Walzen verwendeten Walzen, die Rotationsgeschwindigkeit und dergleichen beeinflusst. Daher ist es, um die erwünschte Oberflächenrauheit, Härte und Dicke der Platte zu liefern, erforderlich, die zuvor angegebenen Elemente geeignet festzulegen.
Außerdem kann, obschon die vorbestimmten Dicken durch das zuvor beschriebene Warmwalzverfahren bzw. das Kaltwalzverfahren bewerkstelligt werden können, die vorbestimmten Dicken mittels einer Mehrzahl von Prozessen, wie beispielsweise Grobwalzen, Zwischenwalzen und Fertigwalzen, bewerkstelligt werden.

Wenn der Knüppel, der die zuvor angegebenen chemischen Bestandteile beinhaltet, mittels der zuvor beschriebenen Prozesse verarbeitet wird, kann die Stahlplatte für die Drucklagerkomponente (kaltreduzierte spezielle Stahlblechtafeln und ein -band) sehr gute mechanische Eigenschaften bereitstellen. Somit wurden, um den Effekt der Erfindung zu bestätigen, die Zugfestigkeit, die 0,2%-Dehngrenze, die Gesamtbruchdehnung, der Kaltverfestigungskoeffizient (n-Wert) und die senkrechte Anisotropie (r-Wert) der zuvor beschriebenen Stahlplatte für die Drucklagerkomponente gemessen. Das Messergebnis ist in Tabelle 1 dargestellt. Außerdem ist in Tabelle 1 ein Minimalwert, ein Maximalwert und ein Durchschnittswert mit Bezug auf jedes Los (Nr. 1 bis Nr. 3) dargestellt. [Tabelle 1]

Zugfestigkeit			0,2%-Dehngrenze			Gesamtbruchdehnunchg			Kaltverfestigungskoeffizient			Senkrechte Anisotropie
Minimalwert	Maximalwert	Durchschnittswert	Minimalwert	Maximalwert	Durchschnittswert	Minimalwert	Maximalwert	Durchschnittswert	Minimalwert	Maximalwert	Durchschnittswert	Minimalwert	Maxi malwert	Durchschnittswert
560	622	589	388	458	428	28	32	30	0,15	0,16	0,16	0,96	1,48	1,26
572	628	596	364	452	406	27	31	29	0,15	0,16	0,16	0,94	1,46	1,22
586	638	607	394	462	434	26	30	28	0,15	0,16	0,15	0,92	1,52	1,21

Bezug nehmend auf Tabelle 1 betrug die Zugfestigkeit der zuvor beschriebenen Stahlplatte 550 N/mm² oder mehr. Zusätzlich wird, wenn die Zugfestigkeit und die 0,2%-Dehngrenze groß wird, die Gesamtbruchdehnung und der Kaltverfestigungskoeffizient sowie die senkrechte Anisotropie gering, wie später noch beschrieben wird. Da diese Werte die Bearbeitbarkeit der Stahlplatte stark beeinflussen, ist das Material, bei dem diese Werte groß sind, als Material zur Fertigung der Drucklagerkomponente nicht zu bevorzugen. Somit wird, obschon der Maximalwert der Zugfestigkeit 638 N/mm² und der Maximalwert der 0,2%-Dehngrenze 462 N/mm² in Tabelle 1 beträgt, bevorzugt, dass die Zugfestigkeit vorzugsweise ungefähr 550 N/mm² beträgt und die 0,2%-Dehngrenze vorzugsweise ungefähr 350 N/mm² beträgt.
Außerdem betrug die Gesamtbruchdehnung der zuvor beschriebenen Stahlplatte 25 % bis 35 %. Außerdem betrug der Kaltverfestigungskoeffizient 0,12 bis 0,18. Außerdem betrug die senkrechte Anisotropie 1,20 bis 1,30. Außerdem wird mit zunehmender Größe der Gesamtbruchdehnung, des Kaltverfestigungskoeffizienten und der senkrechten Anisotropie, die Grenzformänderung verbessert, was bei der Fertigung der Drucklagerkomponente vorteilhaft ist. Jedoch sind gemäß der Erfindung, im Hinblick auf die Beziehung zur Zugfestigkeit und der 0,2%-Dehngrenze, diese Werte innerhalb des zuvor beschriebenen Bereiches festgelegt.
Außerdem wurden die Zugfestigkeit, die 0,2%-Dehngrenze und die Gesamtbruchdehnung basierend auf JIS (Japanischer Industriestandard) Z 2241 gemessen. In ähnlicher Weise wurde der Kaltverfestigungskoeffizient (n-Wert) und die senkrechte Anisotropie (r-Wert) basierend auf JIS Z 2253 bzw. JIS Z 2254 gemessen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Fertigung der Drucklagerkomponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben. Außerdem ist 3 ein Ablaufdiagramm, das Hauptschritte zur Fertigung der Drucklagerkomponente darstellt. Als Erstes wird die Stahlplatte (kaltreduzierte Stahlblechtafeln und ein -band) für die mit Bezug auf 2 beschriebene Drucklagerkomponente als Ausgangsmaterial verwendet (S21).
Dann wird die Stahlplatte durch Pressen zur Drucklagerkomponente ausgebildet (S22). Gemäß dem zuvor beschriebenen Ausgangsmaterial kann, da dessen Dicke, Oberflächenrauheit und dergleichen durch den Kaltwalzprozess bereits in bevorzugten Zuständen sind, ein Prozess wie beispielsweise ein Drehbearbeitungsprozess entfallen. Als Ergebnis können, da der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann, die Fertigungskosten der Drucklagerkomponente gering sein. Außerdem kann, obschon die bevorzugte Konfiguration durch den einen einzigen Pressprozess bewerkstelligt wird, die bevorzugte Konfiguration mittels der Mehrzahl von Pressprozessen bewerkstelligt werden. Außerdem kann nach dem Pressprozess ein Gleitschleifprozess durchgeführt werden.
Dann wird, um die für die Drucklagerkomponente benötigten mechanischen Eigenschaften zu liefern, eine Wärmebehandlung durchgeführt, die einen Carbonitrierprozess und eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung einschließt. Außerdem wird eine Stickstoff-Anreicherungsschicht an der Oberfläche der Drucklagerkomponente durch den Carbonitrierprozess ausgebildet. Diese Stickstoff-Anreicherungsschicht ist zur Verbesserung der Wälzermüdungslebensdauer und der Tragfähigkeit sowie zur Verringerung von Reibung und Verschleiß effektiv.
Außerdem wird nicht nur die Hochtemperaturbeständigkeit verbessert, sondern durch die Hochtemperatur-Wärmebehandlung wird auch der Restaustenit in angelassenen Martensit und feine Carbide aufgespalten, was zur Verbesserung der Wälzermüdungslebensdauer und der Tragfähigkeit sowie zur Verringerung von Reibung und Verschleiß, insbesondere unter Hochlastbedingungen, effektiv ist.
Außerdem muss die Wärmebehandlungstemperatur 230°C oder mehr betragen, um den Restaustenit unterhalb 5 % zu halten. Außerdem wird, wenn die Wärmebehandlungstemperatur 280°C oder mehr beträgt, die Härte zu HRC60 oder weniger, wodurch die für die Drucklagerkomponente erforderliche Härte nicht aufrechterhalten werden konnte. Somit wird bevorzugt, dass die Wärmebehandlungstemperatur zwischen 230°C und 280°C liegt.
Zum Schluss wird die Oxidschicht (Zunder), die auf der Oberfläche der Drucklagerkomponente während der Wärmebehandlung entsteht wird, entfernt (S24). Der Zunderentfernungsprozess beinhaltet ein mechanisches Verfahren, wie beispielsweise einen Gleitschleifprozess und Sandstrahlen oder ein chemisches Verfahren, wie beispielsweise Säurebeizen, wie zuvor beschrieben wurde.
Dabei ist der Gleitschleifprozess ein Prozess, bei dem die Drucklagerkomponente, ein Gemisch (Compound) und ein Medium in eine Trommel eingesetzt werden und die Trommel gedreht oder in Vibration versetzt wird. Durch dieses Verfahren kann der Zunder entfernt werden und die Drucklagerkomponente kann entgratet und die Oberflächenrauheit verbessert werden. Da die Oberflächenrauheit des Ausgangsmaterials der Drucklagerkomponente bereits derart ist, dass, wie zuvor beschrieben, im Stadium nach dem Kaltwalzprozess Rmax ≤2 μm, kann eine Oberflächenrauheit, wie beispielsweise die geforderte Rmax ≤1,6 μm, die für die Drucklagerkomponente gefordert wird, ohne separaten Schleifprozess bewerkstelligt werden.
Gemäß der Erfindung werden, wenn der die oben angegebenen chemischen Bestandteile aufweisende Kohlenstoffstahl verwendet wird, die verschiedenen mechanischen Eigenschaften der Drucklagerkomponente verbessert. Als Ergebnis kann die Wälzermüdungslebensdauer und die Tragfähigkeit verbessert werden sowie Reibung und Verschleiß in der Drucklagerkomponente verringert werden.
Außerdem kann, wenn ein Kaltwalzprozess beim Herstellungsprozess des Ausgangsmaterials (dargestellt in 2) enthalten ist, die Dicke, Härte, Oberflächenrauheit und dergleichen, die für die Drucklagerkomponente erforderlich sind, geliefert werden. Somit kann der Drehbearbeitungsprozess und die Schleifbearbeitung bei den Fertigungsschritten der Drucklagerkomponente entfallen (dargestellt in 3). Als Ergebnis wird der Fertigungsprozess der Drucklagerkomponente vereinfacht und die Fertigungskosten der Drucklagerkomponente können gesenkt werden.
Außerdem ist, obschon das Fertigungsverfahren der Lagerscheiben 12 und 13 des Nadelrollendrucklagers 11 bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde, die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, und die Erfindung kann auf ein Fertigungsverfahren einer weiteren Drucklagerkomponente angewendet werden. Beispielsweise kann die Erfindung auf ein Druckwälzlager angewendet werden, bei dem ein Wälzelement eine zylindrische Rolle oder eine Kugel ist, oder auf ein Druckgleitlager, das kein Wälzelement aufweist. Drucklager gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. In jeder der 4 und 5 ist ein oberer Teil eine perspektivische Ansicht und ein unterer Teil eine seitliche Querschnittansicht.
Als Erstes Bezug nehmend auf 4, beinhaltet ein Druckgleitlager 21 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei Lagerscheiben 22 und 23. Die Lagerscheiben 22 und 23 sind scheibenförmige Elemente, die Löcher 22a bzw. 23a in der Mitte aufweisen, und diese überlappen einander, so dass ihre Laufbahnflächen 22b und 23b gegeneinander anstehen (aufeinanderliegen).
Gemäß dem Druckgleitlager 21 ist beispielsweise die Lagerscheibe 22 an einer (nicht dargestellten) Drehwelle befestigt und die Lagerscheibe 23 ist an einem (nicht dargestellten) Gehäuse befestigt. Da die Lagerscheibe 22 sich dreht und dabei auf der Lagerscheibe 23 gleitend verschoben wird, kann die Drehwelle drehbar gelagert werden. Außerdem sei angemerkt, dass die zuvor beschriebene Drehwelle nicht nur eine solche beinhaltet, die sich in einer gewissen Richtung dreht, sondern auch eine solche, die sich hin und her dreht. Außerdem sei angemerkt, dass die Lagerscheibe 23 eine solche beinhaltet, die an einer weiteren Drehwelle befestigt ist, die sich relativ zur zuvor beschriebenen Drehwelle dreht.
Als Nächstes beinhaltet, Bezug nehmend auf 5, eine Drucklagerkomponente 31 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei Lagerscheiben 32 und 33. Die Lagerscheiben 32 und 33 sind rechteckige Elemente und überlappen einander, so dass ihre Laufbahnflächen 32a und 32b gegeneinander anstehen.
Gemäß diesem Druckgleitlager 31 ist die Lagerscheibe 32 beispielsweise an einem (nicht dargestellten) sich hin und her bewegenden Element befestigt und die Lagerscheibe 33 ist an einem (nicht dargestellten) Gehäuse befestigt. Da die Lagerscheibe 32 sich hin und her bewegt (durch einen Pfeil in 5 dargestellt) und sich dabei auf der Lagerscheibe 33 gleitend verschiebt, kann sie das sich hin und her bewegende Element lagern, das sich linear innerhalb eines gewissen Bereiches bewegt. Außerdem sei angemerkt, dass die Lagerscheibe 33 eine solche beinhaltet, die an einem weiteren sich hin und her bewegenden Element befestigt ist, das sich relativ zu dem zuvor beschriebenen, sich hin und her bewegenden Element bewegt.
Eine große Drucklast wird auf die Lagerscheiben 22, 23, 32 und 33 im Druckgleitlager 21 und 31 aufgebracht, und es wird eine gewisse Härte und Oberflächenglattheit für die Laufbahnflächen 22b, 23b, 32b und 33a gefordert. Somit kann, wenn mindestens eine der Lagerscheiben 22 und 23 des Druckgleitlagers 21 und mindestens eine der Lagerscheiben 32 und 33 des Druckgleitlagers 31 durch das in 2 und 3 dargestellte Verfahren gefertigt werden, der Effekt der Erfindung bereitgestellt werden.
Außerdem sei angemerkt, dass "Drucklagerkomponente" in dieser Beschreibung nicht nur die scheibenförmigen Lagerscheiben 12, 13, 22 und 23, wie in 1 und 4 dargestellt, beinhaltet, sondern auch die in 5 dargestellten rechteckigen Lagerscheiben 32 und 33.
Zwar wurden im Vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf die oben erläuterten Ausführungsformen eingeschränkt. Verschiedene Arten von Modifikationen und Variationen können zu den dargestellten Ausführungsformen, innerhalb desselben oder eines gleichwertigen Schutzumfangs der Erfindung, hinzugefügt werden.
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auf eine Fertigung der Lagerscheibe, oder dergleichen, des Druckwälzlagers oder des Druckgleitlagers angewendet werden.

Claims

Drucklagerkomponente, erzeugt aus kalt reduzierten Stahlblechtafeln und einem -band mit einer Oberflächenrauheit Rmax ≤2 μm und bereitgestellt durch Kaltwalzen eines kohlenstoffreichen Stahls, der 0,9 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kohlenstoff, 1,2 Gew.-% bis 1,7 Gew.-% Chrom, 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Mangan und 0,15 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% Silizium enthält.
Drucklagerkomponente nach Anspruch 1, wobei die Drucklagerkomponente gefertigt wird durch: einen Schritt, bei dem die kalt reduzierten Stahlblechtafeln und das -band durch einen Pressprozess zu einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet wird; einen Schritt, bei dem eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, die einen Carbonitrierprozess und einen Hochtemperatur-Wärmebehandlungsprozess beinhaltet; und einen Schritt, bei dem der auf deren Oberfläche erzeugte Zunder entfernt wird.