DE102013218344A1 - Bearing component of a rolling or sliding bearing and method for their preparation - Google Patents

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Abstract

Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einer eine Lauffläche bildenden Laufflächenschicht, wobei die Laufflächenschicht aus wenigstens einem Matrixwerkstoff und wenigstens einem in den wenigstens einen Matrixwerkstoff zumindest teilweise dispergierten Dispersionswerkstoff besteht.Bearing component of a rolling or sliding bearing with a tread forming a tread layer, wherein the tread layer consists of at least one matrix material and at least one in the at least one matrix material at least partially dispersed dispersion material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einer eine Lauffläche bildenden Laufflächenschicht sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. The invention relates to a bearing component of a rolling or sliding bearing with a running surface forming tread layer and a method for their preparation.

Bestimmte Lageranwendungen erfordern unterschiedliche Eigenschaften für den jeweiligen Grundkörper und die Lauffläche des Lagers, wobei beispielsweise der Grundkörper besonders leicht, weich oder kostengünstig, die Lauffläche dagegen besonders hart, abriebfest und hochwertig sein muss. Es ist möglich, einen Grundkörper geringer Festigkeit beziehungsweise geringer Härte mit einem harten und/oder abriebfesten Werkstoff zu beschichten. Eine Lagerkomponente mit beschichtetem Grundkörper kann die vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Werkstoffe gezielt miteinander vereinen, wobei der Werkstoff des Grundkörpers, der im folgenden Ausgangswerkstoff genannt wird, anforderungsgemäß deutlich andere Eigenschaften aufweisen kann und soll als der Werkstoff der Beschichtung, der im folgenden Auftragswerkstoff genannt wird. Certain bearing applications require different properties for the respective body and the bearing surface of the bearing, for example, the body particularly light, soft or inexpensive, the tread, however, must be particularly hard, abrasion resistant and high quality. It is possible to coat a base body of low strength or low hardness with a hard and / or abrasion-resistant material. A bearing component with a coated base body can unite the advantageous properties of different materials specifically with each other, the material of the body, which is referred to in the following starting material, according to requirements may have significantly different properties and should be called the material of the coating, which is in the following order material.

Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften kann sich das dauerhafte Aufbringen der Beschichtung auf den Grundkörper als schwierig erweisen. Dies gilt besonders für Hochpräzisionslager, wobei die Beschichtung nicht nur mit einer besonders geringen Toleranz (bspw. maximal 10 µm) auf den Grundkörper aufgebracht, sondern auch nach längeren Betriebszeiten erhalten bleiben muss, ohne dass es zu Ablöseeffekten, zu Eigenschaftsänderungen oder gar Materialversagen kommen darf. Den im Wege der Beschichtung von Lagerkomponenten erzielbaren Oberflächenhärten und Abriebfestigkeiten sind daher technologisch Grenzen gesetzt. Due to the different material properties, the permanent application of the coating to the base body can prove difficult. This is especially true for high-precision bearings, where the coating not only with a very low tolerance (eg., Maximum 10 microns) applied to the body, but must remain even after longer periods of operation, without it may come to peel effects, property changes or even material failure , The achievable in the way of the coating of bearing components surface hardness and abrasion resistance are therefore technologically set limits.

Neben der Beschichtung eines weichen und/oder kostengünstigen Grundkörpers mit einer harten, abriebfesten und/oder hochwertigen Beschichtung besteht ein weiterer Ansatz darin, den gesamten Grundkörper aus sehr hochwertigem Material, beispielsweise aus vergütetem Wälzlagerstahl herzustellen, nur damit die Lauffläche die gewünschten Eigenschaften wie Härte und Abriebfestigkeit aufweist. Dies ist jedoch mit hohen Materialkosten verbunden. In addition to the coating of a soft and / or inexpensive base body with a hard, abrasion-resistant and / or high-quality coating, another approach is to make the entire body of very high quality material, such as tempered bearing steel, just so that the tread the desired properties such as hardness and Has abrasion resistance. However, this is associated with high material costs.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers anzugeben, die eine eine Lauffläche bildende Laufflächenschicht mit weiter verbesserten Härte- und Verschleißeigenschaften aufweist und die kostengünstig herstellbar ist. Ebenso besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lagerkomponente sowie ein Wälz- oder Gleitlager mit einer solchen Lagerkomponente anzugeben. Against this background, the invention is based on the object to provide a bearing component of a rolling or sliding bearing having a tread forming a tread layer with further improved hardness and wear properties and which is inexpensive to produce. Likewise, the object is to provide a method for producing such a bearing component and a rolling or sliding bearing with such a bearing component.

In Bezug auf die Lagerkomponente wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Lagerkomponente mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In Bezug auf das Verfahren zur Herstellung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 13 gelöst. Ein Erfindungsgemäßes Wälz- oder Gleitlager ist Gegenstand von Anspruch 14. With regard to the bearing component, this object is achieved according to the invention by a bearing component having the features of claim 1. With regard to the method of production, this object is achieved by the features of claim 13. An inventive rolling or sliding bearing is the subject of claim 14.

Eine erfindungsgemäße Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers weist eine eine Lauffläche bildende Laufflächenschicht auf, wobei die Laufflächenschicht aus wenigstens einem Matrixwerkstoff und wenigstens einem in den wenigstens einen Matrixwerkstoff zumindest teilweise dispergierten Dispersionswerkstoff besteht. A bearing component according to the invention of a roller bearing or slide bearing has a tread layer forming a tread, wherein the tread layer consists of at least one matrix material and at least one dispersion material at least partially dispersed in the at least one matrix material.

Unter dem Begriff „dispergiert“ soll erfindungsgemäß verstanden werden, dass Partikel des Dispersionswerkstoffs diskret innerhalb des Matrixwerkstoffs angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Laufflächenschicht besteht demzufolge aus einem heterogenen Gemenge, welches durch den wenigstens einen Matrixwerkstoff sowie den wenigstens einen Dispersionswerkstoff gebildet ist. Dabei wird der wenigstens eine Dispersionswerkstoff vorzugsweise in festem oder in flüssigem Zustand in einer Matrix aus wenigstens einem Matrixwerkstoff in flüssigem Zustand eingemischt, wobei die hierdurch erzeugte Dispersion durch Aushärten des Matrixwerkstoffs fixiert wird. The term "dispersed" is to be understood according to the invention that particles of the dispersion material are arranged discretely within the matrix material. The tread layer according to the invention therefore consists of a heterogeneous mixture, which is formed by the at least one matrix material and the at least one dispersion material. In this case, the at least one dispersion material is preferably mixed in the solid state or in the liquid state in a matrix of at least one matrix material in the liquid state, the dispersion produced thereby being fixed by hardening of the matrix material.

Durch Dispergieren eines Dispersionswerkstoffs in einen Matrixwerkstoff werden die Möglichkeiten der Kombination unterschiedlicher Werkstoffe erhöht, so dass im Ergebnis Laufflächenschichten mit verbesserten Härte- und Verschleißeigenschaften hergestellt werden können. Durch das Dispergieren können Werkstoffpaarungen realisiert werden, die im Wege der konventionellen Beschichtung einer Lagerkomponente zu keiner oder nur zu einer unzureichenden Haftung der Beschichtung führen würde. Dies gilt insbesondere für Dispersionswerkstoffe mit sehr hohen Härten, wie zum Beispiel Titankarbiden. By dispersing a dispersion material in a matrix material, the possibilities of combining different materials are increased, so that, as a result, tread layers with improved hardness and wear properties can be produced. By dispersing material pairings can be realized, which would lead to no or only insufficient adhesion of the coating by means of the conventional coating of a bearing component. This is especially true for dispersion materials with very high hardness, such as titanium carbides.

Werkstoffe mit Härte- und Verschleißeigenschaften wie Titankarbide lassen sich zum Teil nur unter erheblichem Aufwand durch Beschichtung auf einen verhältnismäßig weichen Grundwerkstoff aufbringen. Sofern das Aufbringen einer solchen Beschichtung realisierbar sein sollte, besteht jedoch weiterhin die Gefahr des Ablösens im Betrieb. Denn es kann aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Werkstoffe zu unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen Grundkörper und Beschichtung kommen. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund zulässiger Betriebstemperaturen von Lagerkomponenten, die mitunter zwischen –50 und +100 °C schwanken können. Materials with hardness and wear properties such as titanium carbides can be applied in part only with considerable effort by coating on a relatively soft base material. If the application of such a coating should be feasible, however, there is still the risk of detachment during operation. Because of the different properties of the materials, different expansions between the base body and the coating can occur. This applies in particular against the background of permissible operating temperatures of bearing components, which can sometimes fluctuate between -50 and +100 ° C.

Demgegenüber können sich Dispersionswerkstoffe sehr hoher Härten, wie beispielsweise Titancarbide im Wege des Eindispergierens in einen Matrixwerkstoff mit diesem verbinden und können zusammen mit dem jeweiligen Matrixwerkstoff einen festen, harten und verschleißfesten Werkstoffverbund bilden. In contrast, disperse materials of very high hardness, such as titanium carbides can connect by means of Eindispergierens in a matrix material with this and can form a solid, hard and wear-resistant composite material together with the respective matrix material.

Vorzugsweise ist der Dispersionswerkstoff vollständig in dem Matrixwerkstoff dispergiert. Es ist aber auch möglich, dass der Dispersionswerkstoff nur zum Teil in dem Matrixwerkstoff dispergiert und zum Teil in dem Matrixwerkstoff ausgeschieden ist. Der Anteil des in dem Matrixwerkstoff ausgeschiedenen Dispersionswerkstoffs ist in diesem Fall so gering wie möglich zu halten, um Beeinträchtigungen der Härte der jeweiligen Laufflächenschicht zu vermeiden. Preferably, the dispersion material is completely dispersed in the matrix material. But it is also possible that the dispersion material is only partially dispersed in the matrix material and partly eliminated in the matrix material. In this case, the proportion of the dispersion material precipitated in the matrix material should be kept as low as possible in order to avoid impairing the hardness of the respective tread layer.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Lagerkomponente ist die Laufflächenschicht an einem Grundkörper aus wenigstens einem Ausgangswerkstoff angeordnet. Der Grundkörper der Lagerkomponente kann somit gegenüber der Laufflächenschicht andere mechanische Eigenschaften aufweisen, die je nach Anwendungsfall durch Auswahl des Ausgangswerkstoffs gezielt eingestellt werden können. Die Unterschiedlichkeit der mechanischen Eigenschaften von Grundkörper und Laufflächenschicht können insbesondere dadurch erzielt werden, dass der Ausgangswerkstoff von dem Matrixwerkstoff verschieden ist oder dass der Ausgangswerkstoff, falls dieser einstückig mit dem Matrixwerkstoff ausgebildet ist, frei von eindispergierten Partikeln des Dispersionswerkstoffs ist. According to a possible embodiment of the bearing component, the tread layer is arranged on a base body of at least one starting material. The main body of the bearing component can thus have other mechanical properties relative to the tread layer, which can be selectively adjusted depending on the application by selecting the starting material. The differences in the mechanical properties of the base body and the tread layer can be achieved, in particular, by virtue of the starting material being different from the matrix material or if the starting material, if it is formed integrally with the matrix material, is free of dispersed-in particles of the dispersion material.

Die Laufflächenschicht kann Teil des Grundkörpers sein. Insbesondere kann die Laufflächenschicht einstückig und/oder integral mit dem Grundkörper ausgebildet oder an diesem ausgeformt sein. Hierdurch kann eine mögliche Ablösung der Laufflächenschicht von dem Grundkörper vermieden werden. The tread layer may be part of the body. In particular, the tread layer can be formed integrally and / or integrally with the main body or formed on this. In this way, a possible detachment of the tread layer from the main body can be avoided.

Ebenso ist es möglich, dass die Laufflächenschicht thermisch und/oder mechanisch mit dem Grundkörper verbunden ist. Die Laufflächenschicht kann dementsprechend als eine auf den Grundkörper aufgebrachte Beschichtung verstanden werden. It is also possible that the tread layer is thermally and / or mechanically connected to the base body. The tread layer can accordingly be understood as a coating applied to the base body.

Als thermische Verbindung wird im Sinne dieser Erfindung verstanden, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Matrixwerkstoff aufgeschmolzen wird und in einem Zustand, in welchem sich der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Matrixwerkstoff in Kontakt befinden, erstarrt. Dies geschieht üblicherweise durch Abkühlen des Werkstoffs auf unter dessen Schmelztemperatur. Beispielsweise können sich die beiden Verbindungspartner, d.h. der Grundkörper und der Matrixwerkstoff der Laufflächenschicht, bereits in Kontakt befinden, wenn einer oder beide Verbindungspartner aufgeschmolzen werden. For the purposes of this invention, a thermal connection means that the at least one starting material and / or the at least one matrix material is melted and solidifies in a state in which the at least one starting material and the at least one matrix material are in contact. This is usually done by cooling the material to below its melting temperature. For example, the two connection partners, i. the base body and the matrix material of the tread layer are already in contact when one or both of the connection partners are melted.

Alternativ wäre ein thermisches Beschichtungsverfahren, wobei der wenigstens eine Matrixwerkstoff im aufgeschmolzenen und plastischen Zustand auf den wenigstens einen Ausgangswerkstoff aufgetragen wird. Dieser wenigstens eine Ausgangswerkstoff wird vorzugsweise gesondert oder durch die thermische Energie des aufgetragenen Matrixwerkstoffs ebenfalls aufgeschmolzen, so dass sich beide Verbindungspartner zeitgleich in plastischem Zustand befinden und eine besonders feste Verbindung eingehen können. Der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und/oder der wenigstens eine Matrixwerkstoff muss nicht notwendigerweise vollständig aufgeschmolzen werden. Es reicht in der Regel aus, wenn lediglich ein dünner Kontaktbereich zum jeweiligen Verbindungspartner aufgeschmolzen wird. Im thermischen Beschichtungsverfahren wird der wenigstens eine Matrixwerkstoff vorzugsweise vollständig aufgeschmolzen und durch den Auftragsvorgang im plastischen Zustand geformt beziehungsweise an die Kontur des Ausgangswerkstoffs angepasst. Alternatively, it would be a thermal coating method, wherein the at least one matrix material is applied in the molten and plastic state to the at least one starting material. This at least one starting material is preferably also separately or by the thermal energy of the applied matrix material also melted, so that both connection partners are at the same time in a plastic state and can enter a particularly firm connection. The at least one starting material and / or the at least one matrix material does not necessarily have to be completely melted. It is usually sufficient if only a thin contact area is melted to the respective connection partner. In the thermal coating process, the at least one matrix material is preferably completely melted and shaped by the application process in the plastic state or adapted to the contour of the starting material.

Eine weitere Möglichkeit der thermischen Verbindung besteht darin, dass der wenigstens eine Ausgangswerkstoff und der wenigstens eine Matrixwerkstoff verschweißt werden. Unter Schweißen versteht man im Sinne dieser Erfindung das unlösbare Verbinden des wenigstens einen Ausgangswerkstoffs mit dem wenigstens einen Matrixwerkstoff unter Anwendung von Wärme und/oder Druck, mit oder ohne Schweißzusatzwerkstoffe, wobei die zu verbindenden Werkstoffe bis zu deren Verflüssigung erhitzt werden und sich vermischen, so dass sie nach dem Erstarren fest miteinander verbunden sind. Another possibility of the thermal connection is that the at least one starting material and the at least one matrix material are welded. For the purposes of this invention, welding means the non-detachable bonding of the at least one starting material to the at least one matrix material using heat and / or pressure, with or without welding consumables, the materials to be joined being heated until they liquefy and mix that they are firmly connected after solidification.

Unter mechanischer Verbindung kann jede geeignete kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Laufflächenschicht verstanden werden. Mechanical connection can be understood as any suitable non-positive and / or positive connection between the base body and the tread layer.

In vorteilhafter Weise kann die Laufflächenschicht durch Aufschmelzen des Matrixwerkstoffs und Zuführen des Dispersionswerkstoffs in die Matrixwerkstoffschmelze gebildet sein. Advantageously, the tread layer may be formed by melting the matrix material and feeding the dispersion material into the matrix material melt.

Ist die Laufflächenschicht thermisch und/oder mechanisch mit dem Grundkörper verbunden, kann der Dispersionswerkstoff vor, während oder auch nach der Verbindung der Laufflächenschicht mit dem Grundkörper in dem Matrixwerkstoff eindispergiert werden. Beispielsweise kann beim vollständigen Aufschmelzen des Matrixwerkstoffs zur Verbindung mit dem Ausgangswerkstoff des Grundkörpers zeitgleich der Dispersionswerkstoff in die Matrixwerkstoffschmelze gegeben werden. Ebenso ist es möglich, den Matrixwerkstoff der Laufflächenschicht, nach erfolgter Verbindung mit dem Grundkörper, erneut aufzuschmelzen und den Dispersionswerkstoff in die Schmelze zuzuführen. If the tread layer is thermally and / or mechanically bonded to the base body, the dispersion material can be dispersed in the matrix material before, during or even after the tread layer has been bonded to the base body. For example, when the matrix material is completely melted for connection to the starting material of the base body, the dispersion material can be simultaneously introduced into the matrix material melt. It is the same possible to remelt the matrix material of the tread layer after connection to the base body, and to feed the dispersion material into the melt.

Insgesamt kann hierdurch eine harte, verschleißfeste, korrosionsbeständige, nicht versprödende und als Lagerlaufbahn geeignete und an einem Grundkörper angeordnete Laufflächenschicht zur Anwendung in Wälz- und Gleitlagern bewerkstelligt werden. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Lauffläche entlang einer Linie, vorzugsweise einer geraden oder gekrümmten Linie, bevorzugt entlang einer in sich geschlossenen Linie, besonders bevorzugt entlang einer Linie mit konstantem Krümmungsradius wie beispielsweise einer Kreislinie. Overall, this makes a hard, wear-resistant, corrosion-resistant, non-embrittling and suitable as a bearing raceway and arranged on a body tread layer for use in rolling and sliding bearings are accomplished. Advantageously, the tread extends along a line, preferably a straight or curved line, preferably along a closed line, more preferably along a line of constant radius of curvature such as a circular line.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der wenigstens eine Dispersionswerkstoff Partikelgrößen zwischen 10 und 60 µm, vorzugsweise zwischen 22 und 45 µm aufweist. Dies kann eine günstige Dispergierung der Dispersionswerkstoffpartikel in den Matrixwerkstoff gewährleisten. Zudem kann durch derartige Partikelgrößen die Ausscheidung des Dispersionswerkstoffs in den Matrixwerkstoff auf ein geringes Maß reduziert werden. It may prove advantageous if the at least one dispersion material has particle sizes between 10 and 60 μm, preferably between 22 and 45 μm. This can ensure a favorable dispersion of the dispersion material particles in the matrix material. In addition, by such particle sizes, the excretion of the dispersion material in the matrix material can be reduced to a small degree.

Weiterhin kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Lagerkomponente die Laufflächenschicht eine Dicke von zumindest 0.5 mm, vorzugsweise 0.8 mm bis 1.2 mm, vorzugsweise 1 mm aufweisen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass für den jeweiligen Anwendungsfall eine ausreichend dicke Laufflächenschicht zu Verfügung steht, die den jeweils im Betrieb aufgebrachten mechanischen Belastungen ausreichend stand hält. Furthermore, according to an advantageous embodiment of the bearing component, the tread layer has a thickness of at least 0.5 mm, preferably 0.8 mm to 1.2 mm, preferably 1 mm. In this way it can be ensured that a sufficiently thick tread layer is available for the respective application, which sufficiently withstands the mechanical loads applied during operation.

Gute Härte- und Verschleißeigenschaften können in vorteilhafter Weise dadurch erzielt werden, dass die Laufflächenschicht einen Volumenanteil von 20 bis 60 %, vorzugsweise, 30 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 50 bis 60 %, vorzugsweise 52 bis 56 %, bevorzugt 54 % Dispersionswerkstoff aufweist und/oder dass die Laufflächenschicht einen Volumenanteil von 40 bis 80 %, vorzugsweise, 40 bis 70 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 50 %, vorzugsweise 44 bis 48 %, bevorzugt 46 % Matrixwerkstoff aufweist. Zudem können durch die bevorzugten Volumenanteile des Dispersionswerkstoffs und/oder des Matrixwerkstoffs die Gefahr der Ausbildung von Defekten in der Laufflächenschicht verringert werden. Good hardness and wear properties can advantageously be achieved in that the tread layer has a volume fraction of 20 to 60%, preferably, 30 to 60%, preferably 40 to 60%, preferably 50 to 60%, preferably 52 to 56% Has 54% of dispersion material and / or that the tread layer has a volume fraction of 40 to 80%, preferably, 40 to 70%, preferably 40 to 60%, preferably 40 to 50%, preferably 44 to 48%, preferably 46% matrix material. In addition, the preferred volume fractions of the dispersion material and / or of the matrix material can reduce the risk of the formation of defects in the tread layer.

Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Querschnitt der Laufflächenschicht zu einem Flächenanteil von 20 bis 60 %, vorzugsweise, 30 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 50 bis 60 %, vorzugsweise 52 bis 56 %, bevorzugt 54 % durch den Dispersionswerkstoff gebildet ist und/oder wenn der Querschnitt der Laufflächenschicht zu einem Flächenanteil von 40 bis 80 %, vorzugsweise, 40 bis 70 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 50 %, vorzugsweise 44 bis 48 %, bevorzugt 46 % durch den Matrixwerkstoff gebildet ist. Der Einfluss der Heterogenität der Lauffläche auf dessen mechanische Eigenschaften kann hierdurch auf ein geringes Maß reduziert werden. Furthermore, it may prove advantageous if the cross section of the tread layer to an area ratio of 20 to 60%, preferably, 30 to 60%, preferably 40 to 60%, preferably 50 to 60%, preferably 52 to 56%, preferably 54% is formed by the dispersion material and / or if the cross section of the tread layer to an area fraction of 40 to 80%, preferably, 40 to 70%, preferably 40 to 60%, preferably 40 to 50%, preferably 44 to 48%, preferably 46% is formed by the matrix material. The influence of the tread heterogeneity on its mechanical properties can thereby be reduced to a low level.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der wenigstens eine Matrixwerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

  • – Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist mit dem wenigstens einen Ausgangswerkstoff chemisch identisch.
  • – Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist von dem wenigstens einen Ausgangswerkstoff chemisch verschieden.
  • – Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist chemisch verschieden von dem wenigstens einen Dispersionswerkstoff, vorzugsweise chemisch verschieden von allen Dispersionswerkstoffen.
  • – Wenigstens ein Matrixwerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend.
  • – Wenigstens ein Matrixwerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: • Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. • Metalle, vorzugsweise Aluminium, Titan, Bronze, Messing oder Stahl. • Legierungen mit Aluminium, Titan, Bronze, Messing oder Stahl als Basismetall.
It may prove advantageous if the at least one matrix material fulfills at least one of the following requirements:
  • The at least one matrix material is chemically identical to the at least one starting material.
  • The at least one matrix material is chemically different from the at least one starting material.
  • The at least one matrix material is chemically different from the at least one dispersion material, preferably chemically different from all the dispersion materials.
  • - At least one matrix material is insulating against electricity.
  • At least one matrix material is selected from one of the following material groups: Plastics, preferably thermoplastics. • metals, preferably aluminum, titanium, bronze, brass or steel. • Alloys with aluminum, titanium, bronze, brass or steel as base metal.

Mit Aluminiumlegierungen oder Titanlegierungen lassen sich geringe Bauteilgewichte realisieren, wobei die Titanlegierungen zusätzlich verschleißfest sowie hitze- und korrosionsbeständig sind. Bronzelegierungen bieten andere Vorteile wie beispielsweise eine hohe Zähigkeit und Notlaufeigenschaften. With aluminum alloys or titanium alloys low component weights can be realized, the titanium alloys are additionally wear-resistant and heat and corrosion resistant. Bronze alloys offer other benefits such as high toughness and runflat properties.

Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn der wenigstens eine Dispersionswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:

  • – Wenigstens ein Dispersionswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend.
  • – Wenigstens ein Dispersionswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: • Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. • Metalle, vorzugsweise Titan, Kobalt, Nickel, Aluminium oder Stahl, bevorzugt zäh- harter Chrom und/oder Nickelstahl. • Legierungen, vorzugsweise mit Kobalt, Nickel, Aluminium als Basismetall, bevorzugt mit Titancarbid und/oder Vanadiumcarbid als Legierungsanteil. • Titancarbide. • Diamantwerkstoffe. • Verbundwerkstoffe, bevorzugt Aluminium- / Silizium Verbundwerkstoffe mit Carbiden.
However, it can also be advantageous if the at least one dispersion material fulfills at least one of the following requirements:
  • - At least one dispersion material is insulating against electricity.
  • - At least one dispersion material is selected from one of the following material groups: • Plastics, preferably thermoplastics. Metals, preferably titanium, cobalt, nickel, aluminum or steel, preferably toughened chromium and / or nickel steel. Alloys, preferably with cobalt, nickel, aluminum as base metal, preferably with titanium carbide and / or vanadium carbide as alloying fraction. • titanium carbide. • Diamond materials. • Composite materials, preferably aluminum / silicon composites with carbides.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Lagerkomponente als Innenring, Außenring, Käfig oder Wälzkörper eines Wälzlagers ausgebildet, wobei der Wälzkörper vorzugsweise kugelförmig, konisch oder zylindrisch ist. According to a preferred embodiment of the invention, the bearing component is formed as an inner ring, outer ring, cage or rolling elements of a rolling bearing, wherein the rolling body is preferably spherical, conical or cylindrical.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der Lagerkomponente vorzugsweise nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen, umfassend wenigstens einen der folgenden Schritte:

  • – Beaufschlagung des wenigstens einen Matrixwerkstoffs mit Energie, vorzugsweise mit Licht, bevorzugt mit Laserlicht, wobei die Intensität der Energie bevorzugt in Abhängigkeit von dem Matrixwerkstoff im Bereich von 1 bis 500 kW/cm2, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kW/cm2, bevorzugt im Bereich on 20 bis 50 kW /cm2 gewählt wird, so dass die Eindringtiefe eines Energiestrahls in den wenigstens einen Matrixwerkstoff im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm liegt.
  • – Erhitzen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, wobei vorzugsweise im Falle verschiedener Matrixwerkstoffe mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen die höchste Schmelztemperatur maßgeblich ist.
  • – Partielles oder vollflächiges Aufschmelzen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs, wobei der wenigstens eine Matrixwerkstoff besonders bevorzugt bis in eine Tiefe im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm von der Lauffläche aufgeschmolzen wird.
  • – Zuführen des wenigstens einen Dispersionswerkstoffs in diskontinuierlicher und/oder in kontinuierlicher Form, vorzugsweise in Pulverform, wobei die Parikelgrößen eines in Pulverform aufgetragenen Dispersionswerkstoffs im Bereich von 20 bis 100 µm, vorzugsweise von 40 bis 80 µm, bevorzugt im Bereich von 22 bis 45 µm liegen.
  • – Abkühlen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs bis unterhalb der Schmelztemperatur.
  • – Mechanisches Bearbeiten der Laufflächenschicht vor und/oder nach dem Eindispergieren des wenigstens einen Dispersionswerkstoffs, vorzugsweise durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren.
The object of the invention is also achieved by a method for producing the bearing component, preferably according to at least one of the preceding embodiments, comprising at least one of the following steps:
  • - Applying to the at least one matrix material with energy, preferably with light, preferably with laser light, wherein the intensity of energy preferably in dependence of the matrix material in the range of 1 to 500 kW / cm 2 , preferably in the range of 5 to 100 kW / cm 2 is preferably selected in the range from 20 to 50 kW / cm 2 , so that the penetration depth of an energy beam into the at least one matrix material is in the range from 20 μm to 2 mm, preferably from 100 μm to 1.5 mm, preferably in the range from 0 , 8 mm to 1.2 mm.
  • - Heating the at least one matrix material to a temperature above the melting temperature, wherein preferably in the case of different matrix materials with different melting temperatures, the highest melting temperature is decisive.
  • Partial or full surface melting of the at least one matrix material, wherein the at least one matrix material particularly preferably to a depth in the range of 20 microns to 2 mm, preferably in the range of 100 microns to 1.5 mm, preferably in the range of 0.8 mm is melted to 1.2 mm from the tread.
  • - Supplying the at least one dispersion material in discontinuous and / or continuous form, preferably in powder form, wherein the particle sizes of a powdered dispersion material in the range of 20 to 100 .mu.m, preferably from 40 to 80 .mu.m, preferably in the range of 22 to 45 microns lie.
  • Cooling the at least one matrix material below the melting temperature.
  • - Machining the tread layer before and / or after the dispersion of the at least one dispersion material, preferably by turning, grinding or other machining methods.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wälz- oder Gleitlager mit wenigstens einer Lagerkomponente nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen. Another aspect of the invention relates to a rolling or sliding bearing with at least one bearing component according to at least one of the preceding embodiments.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Wälzlagers mit einem eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweisenden Innenring, einem eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweisenden Außenring, einem eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweisenden Käfig und mehreren eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweisenden Wälzkörpern als erfindungsgemäße Lagerkomponenten. 1 shows a schematic side view of a roller bearing having a tread layer according to the invention having an inner ring, a tread layer according to the invention having outer ring, a tread having a tread layer according to the invention and having a plurality of rolling elements according to the invention bearing elements as bearing components according to the invention.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Gleitlagers mit einem eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweisenden Grundkörper, der sich entlang einer geraden Linie erstreckt, als erste Lagerkomponente und einer entlang der Lauffläche der ersten Lagerkomponente verschieblichen zweiten Lagerkomponente, die ebenfalls eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht aufweist. 2 shows a schematic side view of a sliding bearing with a tread layer according to the invention comprising a base body which extends along a straight line, as a first bearing component and along the running surface of the first bearing component displaceable second bearing component, which also has a tread layer according to the invention.

3 zeigt schematisch unterschiedliche Möglichkeiten der Randschichtbehandlung nebst zugehörigen Schnittbildern. 3 schematically shows different possibilities of surface treatment along with associated sectional images.

4 zeigt Schliffbilder einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht mit eindispergierten Hartstoffpartikeln aus Titancarbid. 4 shows micrographs of a tread layer according to the invention with einispergierten hard material particles of titanium carbide.

5 zeigt eine grafische Analyse sowie ein weiter vergrößertes Schliffbild einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht mit eindispergierten Hartstoffpartikeln aus Titancarbid. 5 shows a graphical analysis and a further enlarged microsection of a tread layer according to the invention with einispergierten hard material particles of titanium carbide.

6 zeigt grafische Analysen sowie zugehörige Schliffbilder einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht mit unterschiedlichen Gehalten an eindispergierten Hartstoffpartikeln aus Titancarbid. 6 shows graphical analyzes and associated micrographs of a tread layer according to the invention with different contents of dispersed titanium carbide hard material particles.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Detailed Description of the Preferred Embodiments

Die Erfindung befasst sich insbesondere mit der Bereitstellung einer harten, verschleißfesten, korrosionsbeständigen, nicht versprödenden und als Lagerlaufbahn geeigneten Laufflächenschicht zur Anwendung in Wälz- und Gleitlagern. Die Laufflächenschicht kann an einem Grundkörper angeordnet beziehungsweise Teil eines Grundkörpers sein. Die Ausführung des jeweiligen Grundkörpers ist möglich als Lagerring, als Käfig, als Wälzkörper oder als Linearsystem. Die Lagerlaufbahn oder -fläche kann für Wälzkörper oder als Gleitlager ausgeführt werden. The invention is particularly concerned with the provision of a hard, wear-resistant, corrosion-resistant, non-embrittling and suitable as a bearing raceway tread layer for use in rolling and plain bearings. The tread layer can be arranged on a base body or be part of a base body. The execution of the respective body is possible as a bearing ring, as a cage, as rolling elements or as a linear system. The bearing raceway or surface can be designed for rolling elements or plain bearings.

Werkstoffe materials

Vorteilhafte Ausgangswerkstoffe für einen Grundkörper der jeweiligen Lagerkomponente sind insbesondere Legierungen auf Basis von Aluminium, Titan oder Bronze, sowie Messing oder Stähle. Advantageous starting materials for a basic body of the respective bearing component are in particular alloys based on aluminum, titanium or bronze, as well as brass or steel.

Vorteilhafte Matrixwerkstoffe für eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht der jeweiligen Lagerkomponente sind insbesondere Aluminium, Legierungen auf Basis von Aluminium, Titan oder Bronze, sowie Messing oder Stähle. In weiter vorteilhafter Weise ist der Matrixwerkstoff mit dem Ausgangswerkstoff identisch. Vorzugsweise ist der Matrixwerkstoff mit dem Ausgangswerkstoff einstückig ausgebildet oder stoffschlüssig verbunden. Advantageous matrix materials for a tread layer according to the invention of the respective bearing component are in particular aluminum, alloys based on aluminum, titanium or bronze, and brass or steel. In a further advantageous manner, the matrix material is identical to the starting material. Preferably, the matrix material is integrally formed with the starting material or materially connected.

Vorteilhafte Dispersionswerkstoffe für eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht der jeweiligen Lagerkomponente sind insbesondere Titancarbide, Diamantwerkstoffe, Legierungen auf Basis von Aluminium, Kobalt oder Nickel, insbesondere Legierungen auf Aluminiumbasis mit Titan- und Vanadiumcarbid, zäh-harte Chrom Nickelstähle oder Aluminium-/Silizium-Verbundwerkstoffe mit Carbiden. Advantageous dispersion materials for a tread layer of the respective bearing component according to the invention are in particular titanium carbides, diamond materials, alloys based on aluminum, cobalt or nickel, in particular aluminum-based alloys with titanium and vanadium carbide, tough-hard chromium nickel steels or aluminum / silicon composite materials with carbides.

Verfahren method

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Laufflächenschicht kann der Matrixwerkstoff in eine Schmelze überführt werden, in welche dann der Dispersionswerkstoff zugeführt wird. Nach Erstarren der Schmelze sind die Partikel des Dispersionswerkstoffs fest innerhalb des Matrixwerkstoffs gehalten. Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht kann die folgenden Schritte umfassen:
Zunächst kann der Matrixwerkstoff mit Energie beaufschlagt werden, vorzugsweise mit Licht, bevorzugt mit Laserlicht, wobei die Intensität der Energie bevorzugt in Abhängigkeit von dem Matrixwerkstoff im Bereich von 1 bis 500 kW/cm2, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kW/cm2, bevorzugt im Bereich on 20 bis 50 kW /cm2 gewählt werden kann, so dass die Eindringtiefe eines Energiestrahls in den wenigstens einen Matrixwerkstoff im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm liegt.
To produce the tread layer according to the invention, the matrix material can be converted into a melt into which the dispersion material is then fed. After solidification of the melt, the particles of the dispersion material are held firmly within the matrix material. The process for producing a tread layer according to the invention may comprise the following steps:
First, the matrix material can be energized, preferably with light, preferably with laser light, wherein the intensity of the energy preferably in the range of 1 to 500 kW / cm 2 , preferably in the range of 5 to 100 kW / cm 2, depending on the matrix material , preferably in the range from 20 to 50 kW / cm 2 can be selected, so that the penetration depth of an energy beam in the at least one matrix material in the range of 20 microns to 2 mm, preferably in the range of 100 .mu.m to 1.5 mm, preferably in Range from 0.8 mm to 1.2 mm.

Durch Energiebeaufschlagung des Matrixwerkstoffs kann dieser solange erhitzt werden, bis sich in dem Matrixwerkstoff eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur einstellt, wobei vorzugsweise im Falle verschiedener Matrixwerkstoffe mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen die höchste Schmelztemperatur maßgeblich ist. By applying energy to the matrix material, it can be heated until a temperature above the melting temperature is established in the matrix material, with the highest melting temperature preferably being decisive in the case of different matrix materials having different melting temperatures.

Der wenigstens eine Matrixwerkstoff kann hierdurch partiell oder vollflächig aufgeschmolzen werden, wobei der wenigstens eine Matrixwerkstoff bevorzugt bis in eine Tiefe im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm von der Lauffläche aufgeschmolzen werden kann. The at least one matrix material can thereby be partially or completely melted, wherein the at least one matrix material preferably to a depth in the range of 20 microns to 2 mm, preferably from 100 microns to 1.5 mm, preferably in the range of 0.8 mm 1.2 mm from the tread can be melted.

Nach partiellem oder vollflächigem Aufschmelzen des Matrixwerkstoffs kann der wenigstens eine Dispersionswerkstoff in diskontinuierlicher und/oder in kontinuierlicher Form in die Matrixwerkstoffschmelze zugeführt werden. Vorzugsweise kann der Dispersionswerkstoff in Pulverform zugeführt werden, wobei die Partikelgrößen eines in Pulverform zugeführten Dispersionswerkstoffs im Bereich von 20 bis 100 µm, vorzugsweise von 40 bis 80 µm, bevorzugt im Bereich von 22 bis 45 µm liegen können. After partial or full-surface melting of the matrix material, the at least one dispersion material can be fed into the matrix material melt in discontinuous and / or continuous form. Preferably, the dispersion material may be supplied in powder form, wherein the particle sizes of a powdered dispersion material in the range of 20 to 100 .mu.m, preferably from 40 to 80 .mu.m, preferably in the range of 22 to 45 microns can be.

Anschließend kann der wenigstens eine Matrixwerkstoff bis unterhalb der Schmelztemperatur abgekühlt werden. Die zugeführten Partikel des Dispersionswerkstoffs sind damit in dem erstarrten Matrixwerkstoff sicher gehalten. Subsequently, the at least one matrix material can be cooled below the melting temperature. The supplied particles of the dispersion material are thus securely held in the solidified matrix material.

Mechanische Bearbeitung Mechanical machining

Abhängig vom gewählten Matrixwerkstoff und dem gewählten Dispersionswerkstoff kann die jeweilige Laufflächenschicht anschließend durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren bearbeitet werden. Depending on the selected matrix material and the selected dispersion material, the respective tread layer can subsequently be processed by turning, grinding or by other machining methods.

Nutzen / Vorteile Benefits / Benefits

Im Bereich der Wälz- oder Gleitlager gibt es Anwendungen, die zum Beispiel ein geringes Bauteilgewicht bei hohen Anforderungen an die Eigenschaften der Laufbahnen erfordern. Die Nachteile des Ausgangswerkstoffs eines Grundkörpers – beispielsweise eine zu geringe Härte – werden so durch die erfindungsgemäße Laufflächenschicht effektiv kompensiert. There are applications in the field of rolling or plain bearings which, for example, require a low component weight with high demands on the properties of the raceways. The disadvantages of the starting material of a base body - for example, too low a hardness - are thus effectively compensated by the tread layer according to the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Detail mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Preferred embodiments of the invention will be described below in detail with reference to the figures.

Erstes Ausführungsbeispiel First embodiment

Das erste in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel betrifft ein Wälzlager mit vier erfindungsgemäßen Lagerkomponenten, wobei die erste Lagerkomponente als Innenring 1 mit einer Laufflächenschicht 4 ausgebildet ist und die zweite Lagerkomponente als Außenring 2 mit einer Laufflächenschicht 5 ausgebildet ist. Die dritte Lagerkomponente wird durch eine Vielzahl von rollenden Wälzkörpern 3 mit einer Laufflächenschicht 6 gebildet, wobei die Wälzkörper 3, die zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 angeordnet sind, durch einen eine Laufflächenschicht aufweisenden Käfig 7 als vierte Lagerkomponente auf Abstand gehalten werden, um an den durch die Laufflächenschicht 4 des Innenrings 1 und durch die Laufflächenschicht 5 des Außenrings 2 gebildeten Laufflächen abzuwälzen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass sämtliche Grundkörper 1, 2, 3, 7 der Komponenten mit einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht 4, 5, 6 versehen sind. Insbesondere können einzelne der Grundkörper 1, 2, 3, 7 frei von einer Laufflächenschicht sein oder eine Beschichtung aufweisen. Beispielsweise kann der Grundkörper des Käfigs 7 frei von einer Laufflächenschicht und anstelle dessen mit einer geeigneten Beschichtung versehen sein. The first in 1 embodiment shown relates to a rolling bearing with four bearing components according to the invention, wherein the first bearing component as an inner ring 1 with a tread layer 4 is formed and the second bearing component as an outer ring 2 with a tread layer 5 is trained. The third bearing component is characterized by a variety of rolling rolling elements 3 with a tread layer 6 formed, wherein the rolling elements 3 between the inner ring 1 and the outer ring 2 are arranged through a tread layer having a cage 7 be held as a fourth bearing component at a distance to the through the tread layer 4 of the inner ring 1 and through the tread layer 5 of the outer ring 2 circulating formed treads. However, it is not required that all basic body 1 . 2 . 3 . 7 the components with a tread layer according to the invention 4 . 5 . 6 are provided. In particular, individual of the main body 1 . 2 . 3 . 7 Free of a tread layer or have a coating. For example, the main body of the cage 7 free from a tread layer and instead be provided with a suitable coating.

Die Laufflächenschichten 4, 5, 6 können nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Dabei können die Laufflächenschichten 4, 5, 6 Teil der jeweiligen Grundkörper 1, 2, 3, 7 sein, also unmittelbar an den Grundkörpern 1, 2, 3, 7 ausgebildet sind. Ebenso ist es möglich, dass die Laufflächenschichten 4, 5, 6 nachträglich auf die jeweiligen Grundkörpern 1, 2, 3, 7 aufgebracht werden und etwa thermisch und/oder mechanisch mit den Grundkörpern 1, 2, 3, 7 verbunden werden. The tread layers 4 . 5 . 6 can be prepared by the method described above. In this case, the tread layers 4 . 5 . 6 Part of the respective basic body 1 . 2 . 3 . 7 be, ie directly on the basic bodies 1 . 2 . 3 . 7 are formed. It is also possible that the tread layers 4 . 5 . 6 subsequently on the respective basic bodies 1 . 2 . 3 . 7 be applied and about thermally and / or mechanically with the basic bodies 1 . 2 . 3 . 7 get connected.

Die Grundkörper 1, 2, 3, 7 können aus identischen oder verschiedenen Ausgangswerkstoffen bestehen, wobei auch die Matrixwerkstoffe und/oder Dispersionswerkstoffe der Laufflächenschichten 4, 5, 6 identisch oder verschieden sein können. Um möglichst geringe Materialspannungen bei Temperaturschwankungen zuzulassen, kann es sinnvoll sein, wenn wenigstens zwei oder vorzugsweise alle Grundkörper 1, 2, 3, 7 denselben Ausgangswerkstoff aufweisen und/oder wenigstens zwei oder vorzugsweise alle Laufflächenschichten 4, 5, 6 aus denselben Matrix- beziehungsweise Dispersionswerkstoffen gefertigt sind. The basic body 1 . 2 . 3 . 7 may consist of identical or different starting materials, wherein also the matrix materials and / or dispersion materials of the tread layers 4 . 5 . 6 may be identical or different. In order to allow the lowest possible material stresses with temperature fluctuations, it may be useful if at least two or preferably all basic body 1 . 2 . 3 . 7 have the same starting material and / or at least two or preferably all tread layers 4 . 5 . 6 are made of the same matrix or dispersion materials.

Zweites Ausführungsbeispiel Second embodiment

Das zweite in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel betrifft ein lineares Gleitlager mit zwei erfindungsgemäßen Lagerkomponenten, wobei eine Lagerkomponente einen länglichen Grundkörper 8 aufweist, der oberseitig eine erfindungsgemäße Laufflächenschicht 9 aufweist, die eine Lauffläche bildet, entlang welcher eine zweite Lagerkomponente mit ebenfalls einem Grundkörper 10 und einer Laufflächenschicht 11 gleitend verschieblich gelagert ist. The second in 2 embodiment shown relates to a linear slide bearing with two bearing components according to the invention, wherein a bearing component an elongated body 8th has, the upper side a tread layer according to the invention 9 has, which forms a running surface, along which a second bearing component, also with a base body 10 and a tread layer 11 is slidably mounted sliding.

Die Laufflächenschichten 9, 11 können nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Dabei können die Laufflächenschichten 9, 11 Teil der jeweiligen Grundkörper 8, 10, also unmittelbar an den Grundkörpern 8, 10 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Laufflächenschichten 9, 11 nachträglich auf die jeweiligen Grundkörper 8, 10 aufgebracht werden und etwa thermisch und/oder mechanisch mit den Grundkörpern 8, 10 verbunden werden. The tread layers 9 . 11 can be prepared by the method described above. In this case, the tread layers 9 . 11 Part of the respective basic body 8th . 10 , ie directly on the basic bodies 8th . 10 be educated. It is also possible that the tread layers 9 . 11 subsequently to the respective basic body 8th . 10 be applied and about thermally and / or mechanically with the basic bodies 8th . 10 get connected.

Schliffbilder micrographs

In der Darstellungen in 3 sind schematisch unterschiedliche Möglichkeiten der Randschichtbehandlung von Werkstoffen nebst zugehörigen Schliffbildern gegenübergestellt. Die obere Darstellung unter a) zeigt eine legierte Randschicht 12, die an einen Ausgangswerkstoff eines Grundkörpers 14 angrenzt. Rechts daneben ist ein Schliffbild einer solchen legierten Randschicht abgebildet. Die mittlere Darstellung unter b) zeigt eine Beschichtung 16, die auf einen Ausgangswerkstoff eines Grundkörpers 18 mittels Auftragsschweißen aufgebracht wurde. In einer Zwischenschicht 20 ist es zu einer Durchmischung des Auftragswerkstoffs der Beschichtung 16 sowie des Ausgangswerkstoffs des Grundkörpers 20 gekommen. Rechts daneben ist ein Schliffbild einer derartigen Beschichtung abgebildet. Die untere Darstellung unter c) zeigt eine Laufflächenschicht 22, die an einem Grundkörper 24 aus einem Ausgangswerkstoff angeordnet ist. Rechts daneben ist ein Schliffbild einer derartigen Laufflächenschicht 22 abgebildet. Die Laufflächenschicht 22 besteht aus einem Matrixwerkstoff 26 sowie darin dispergierten Feststoffpartikeln 28 aus einem Dispersionswerkstoff. Der Matrixwerkstoff besteht vorzugsweise aus Aluminium, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus dem Aluminiumwerkstoff der Bezeichnung 3.4345. Die Feststoffpartikel des Dispersionswerkstoffs bestehen bevorzugt aus Titancarbid. Aber auch andere hochharte Werkstoffe, wie beispielsweise Diamant, können als Dispersionswerkstoff eingesetzt werden. In the illustrations in 3 are schematically contrasted with different possibilities of surface treatment of materials together with associated micrographs. The upper diagram under a) shows an alloyed surface layer 12 , to a starting material of a basic body 14 borders. To the right is a micrograph of such an alloyed surface layer. The middle illustration under b) shows a coating 16 , based on a starting material of a basic body 18 was applied by means of build-up welding. In an intermediate layer 20 it is to a thorough mixing of the coating material of the coating 16 and the starting material of the body 20 came. To the right is a microsection of such a coating. The lower diagram under c) shows a tread layer 22 attached to a body 24 is arranged from a starting material. Right next to it is a microsection of such a tread layer 22 displayed. The tread layer 22 consists of a matrix material 26 as well as dispersed solid particles 28 from a dispersion material. The matrix material preferably consists of aluminum, preferably of an aluminum alloy, in particular of the aluminum material of the designation 3.4345. The solid particles of the dispersion material are preferably made of titanium carbide. But other high-hardness materials, such as diamond, can be used as a dispersion material.

Weitere Schliffbilder einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht mit eindispergierten Hartstoffpartikeln aus Titancarbid sind den Darstellungen in 4 sowie in weiter vergrößerten Darstellung der 5 zu entnehmen. Der rechten Darstellung in 5 kann entnommen werden, dass kleinere Partikel des Dispersionswerkstoffs aus Titancarbid Ausscheidungen in der Matrixwerkstoffschmelze aus der Aluminiumlegierung bilden können. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft das Spektrum der Partikelgrößen des Dispersionswerkstoffs einzugrenzen, insbesondere Kleinstpartikel vor dem Eindispergieren des Dispersionswerkstoffs auszusieben. Hierdurch können Ausscheidungen auf ein geringes Maß reduziert werden. Further micrographs of a tread layer according to the invention with dispersed-in hard titanium carbide particles are shown in FIGS 4 and in a further enlarged view of the 5 refer to. The right representation in 5 It can be seen that smaller particles of the titanium carbide dispersion material can form precipitates in the matrix material melt of the aluminum alloy. For this reason, it is advantageous to limit the spectrum of the particle sizes of the dispersion material, in particular to screen out minute particles before dispersing the dispersion material. As a result, precipitates can be reduced to a low level.

Der 6 können unterschiedliche grafische Analysen sowie zugehörige Schliffbilder einer erfindungsgemäßen Laufflächenschicht mit unterschiedlichen Gehalten an eindispergierten Hartstoffpartikeln aus Titancarbid entnommen werden. Die linke Darstellung unter d) zeigt die grafische Analyse einer Laufflächenschicht mit einem Volumenanteil von 26 % Titancarbid bei einer Laufflächenschichtstärke von 800 µm. Unter der grafischen Analyse ist ein zugehöriges Schliffbild dargestellt. Die mittlere Darstellung unter e) zeigt die grafische Analyse einer Laufflächenschicht mit einem Volumenanteil von 38 % Titancarbid bei einer Laufflächenschichtstärke von 620 µm. Unter der grafischen Analyse ist ein zugehöriges Schliffbild dargestellt. Die rechte Darstellung unter f) zeigt die grafische Analyse einer Laufflächenschicht mit einem Volumenanteil von 54 % Titancarbid bei einer Laufflächenschichtstärke von 840 µm. Unter der grafischen Analyse ist ein zugehöriges Schliffbild dargestellt. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Härte- und Verschleißeigenschaften sind bei einem Karbidgehalt von 54 vol.-% erzielt worden, wobei ein noch höherer Gehalt an Titankarbid zu Schwierigkeiten beim Eindispergieren in den Matrixwerkstoff führen kann. Of the 6 Different graphic analyzes and associated micrographs of a tread layer according to the invention with different contents of dispersed hard material particles of titanium carbide can be taken. The left-hand diagram under d) shows the graphic analysis of a tread layer with a volume fraction of 26% titanium carbide with a tread layer thickness of 800 μm. Under the graphical analysis, an associated microsection is shown. The middle representation under e) shows the graphic analysis of a tread layer with a volume fraction of 38% titanium carbide with a tread layer thickness of 620 μm. Under the graphical analysis, an associated microsection is shown. The right-hand illustration under f) shows the graphic analysis of a tread layer with a volume fraction of 54% titanium carbide with a tread layer thickness of 840 μm. Under the graphical analysis, an associated microsection is shown. The best results in terms of hardness and wear properties have been achieved with a carbide content of 54 vol .-%, wherein an even higher content of titanium carbide can lead to difficulties in dispersing in the matrix material.

Claims (14)

Lagerkomponente eines Wälz- oder Gleitlagers mit einer eine Lauffläche bildenden Laufflächenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht aus wenigstens einem Matrixwerkstoff und wenigstens einem in den wenigstens einen Matrixwerkstoff zumindest teilweise dispergierten Dispersionswerkstoff besteht. Bearing component of a rolling or sliding bearing with a tread forming a tread, characterized in that the tread layer of at least one matrix material and at least one in the at least one matrix material at least partially dispersed dispersion material. Lagerkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht an einem Grundkörper aus wenigstens einem Ausgangswerkstoff angeordnet ist. Bearing component according to claim 1, characterized in that the tread layer is arranged on a base body of at least one starting material. Lagerkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht Teil des Grundkörpers ist. Bearing component according to claim 2, characterized in that the tread layer is part of the body. Lagerkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht thermisch und/oder mechanisch mit dem Grundkörper verbunden ist. Bearing component according to claim 2, characterized in that the tread layer is thermally and / or mechanically connected to the base body. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht durch Aufschmelzen des Matrixwerkstoffs und Zuführen des Dispersionswerkstoffs in die Matrixwerkstoffschmelze gebildet ist. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tread layer is formed by melting the matrix material and feeding the dispersion material into the matrix material melt. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Dispersionswerkstoff Partikelgrößen zwischen 10 und 60 µm, vorzugsweise zwischen 22 und 45 µm aufweist. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one dispersion material particle sizes between 10 and 60 microns, preferably between 22 and 45 microns. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht eine Dicke von zumindest 0.5 mm, vorzugsweise 0.8 mm bis 1.2 mm, vorzugsweise 1 mm aufweist Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tread layer has a thickness of at least 0.5 mm, preferably 0.8 mm to 1.2 mm, preferably 1 mm Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufflächenschicht einen Volumenanteil von 20 bis 60 %, vorzugsweise, 30 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 50 bis 60 %, vorzugsweise 52 bis 56 %, bevorzugt 54 % Dispersionswerkstoff aufweist und/oder dass die Laufflächenschicht einen Volumenanteil von 40 bis 80 %, vorzugsweise, 40 bis 70 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 50 %, vorzugsweise 44 bis 48 %, bevorzugt 46 % Matrixwerkstoff aufweist. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tread layer has a volume fraction of 20 to 60%, preferably, 30 to 60%, preferably 40 to 60%, preferably 50 to 60%, preferably 52 to 56%, preferably 54% Having dispersion material and / or that the tread layer has a volume fraction of 40 to 80%, preferably, 40 to 70%, preferably 40 to 60%, preferably 40 to 50%, preferably 44 to 48%, preferably 46% matrix material. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Laufflächenschicht zu einem Flächenanteil von 20 bis 60 %, vorzugsweise, 30 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 50 bis 60 %, vorzugsweise 52 bis 56 %, bevorzugt 54 % durch den Dispersionswerkstoff gebildet ist und/oder dass der Querschnitt der Laufflächenschicht zu einem Flächenanteil von 40 bis 80 %, vorzugsweise, 40 bis 70 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, vorzugsweise 40 bis 50 %, vorzugsweise 44 bis 48 %, bevorzugt 46 % durch den Matrixwerkstoff gebildet ist. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the tread layer to an area fraction of 20 to 60%, preferably, 30 to 60%, preferably 40 to 60%, preferably 50 to 60%, preferably 52 to 56%, preferably 54% is formed by the dispersion material and / or that the cross section of the tread layer to an area ratio of 40 to 80%, preferably, 40 to 70%, preferably 40 to 60%, preferably 40 to 50%, preferably 44 to 48%, preferably 46% is formed by the matrix material. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Matrixwerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist mit dem wenigstens einen Ausgangswerkstoff chemisch identisch. b. Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist von dem wenigstens einen Ausgangswerkstoff chemisch verschieden. c. Der wenigstens eine Matrixwerkstoff ist chemisch verschieden von dem wenigstens einen Dispersionswerkstoff, vorzugsweise chemisch verschieden von allen Dispersionswerkstoffen. d. Wenigstens ein Matrixwerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend. e. Wenigstens ein Matrixwerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: i. Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. ii. Metalle, vorzugsweise Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl. iii. Legierungen mit Aluminium, Titan, Bronze Messing oder Stahl als Basismetall. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one matrix material satisfies at least one of the following requirements: a. The at least one matrix material is chemically identical to the at least one starting material. b. The at least one matrix material is chemically different from the at least one starting material. c. The at least one matrix material is chemically different from the at least one dispersion material, preferably chemically different from all dispersion materials. d. At least one matrix material is insulating against electricity. e. At least one matrix material is selected from one of the following material groups: i. Plastics, preferably thermoplastics. ii. Metals, preferably aluminum, titanium, bronze brass or steel. iii. Alloys with aluminum, titanium, bronze brass or steel as base metal. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Dispersionswerkstoff zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt: a. Wenigstens ein Dispersionswerkstoff wirkt gegenüber Strom isolierend. b. Wenigstens ein Dispersionswerkstoff ist aus einer der folgenden Werkstoffgruppen ausgewählt: i. Kunststoffe, vorzugsweise thermoplastische Kunststoffe. ii. Metalle, vorzugsweise Titan, Kobalt, Nickel, Aluminium oder Stahl, bevorzugt zäh-harter Chrom und/oder Nickelstahl. iii. Legierungen, vorzugsweise mit Kobalt, Nickel, Aluminium als Basismetall, bevorzugt mit Titancarbid und/oder Vanadiumcarbid als Legierungsanteil. iv. Titancarbide. v. Diamantwerkstoffe. vi. Verbundwerkstoffe, bevorzugt Aluminium- / Silizium Verbundwerkstoffe mit Carbiden. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one dispersion material fulfills at least one of the following requirements: a. At least one dispersion material is insulating against electricity. b. At least one dispersion material is selected from one of the following material groups: i. Plastics, preferably thermoplastics. ii. Metals, preferably titanium, cobalt, nickel, aluminum or steel, preferably tough-hard chromium and / or nickel steel. iii. Alloys, preferably with cobalt, nickel, aluminum as base metal, preferably with titanium carbide and / or vanadium carbide as alloying fraction. iv. Titanium Carbide. v. Diamond materials. vi. Composite materials, preferably aluminum / silicon composites with carbides. Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkomponente als Innenring, Außenring, Käfig oder Wälzkörper eines Wälzlagers ausgebildet ist, wobei der Wälzkörper vorzugsweise kugelförmig, konisch oder zylindrisch ist. Bearing component according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bearing component is formed as an inner ring, outer ring, cage or rolling element of a rolling bearing, wherein the rolling body is preferably spherical, conical or cylindrical. Verfahren zur Herstellung der Lagerkomponente, vorzugsweise nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen der folgenden Schritte: a. Beaufschlagung des wenigstens einen Matrixwerkstoffs mit Energie, vorzugsweise mit Licht, bevorzugt mit Laserlicht, wobei die Intensität der Energie bevorzugt in Abhängigkeit von dem Matrixwerkstoff im Bereich von 1 bis 500 kW/cm2, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 kW/cm2, bevorzugt im Bereich on 20 bis 50 kW /cm2 gewählt wird, so dass die Eindringtiefe eines Energiestrahls in den wenigstens einen Matrixwerkstoff im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm liegt. b. Erhitzen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, wobei vorzugsweise im Falle verschiedener Matrixwerkstoffe mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen die höchste Schmelztemperatur maßgeblich ist. c. Partielles oder vollflächiges Aufschmelzen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs, wobei der wenigstens eine Matrixwerkstoff besonders bevorzugt bis in eine Tiefe im Bereich von 20 µm bis 2 mm, vorzugsweise von 100 µm bis 1,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm von der Lauffläche aufgeschmolzen wird. d. Zuführen des wenigstens einen Dispersionswerkstoffs in diskontinuierlicher und/oder in kontinuierlicher Form, vorzugsweise in Pulverform, wobei die Partikelgrößen eines in Pulverform aufgetragenen Dispersionswerkstoff im Bereich von 20 bis 100 µm, vorzugsweise von 40 bis 80 µm, bevorzugt im Bereich von 22 bis 45 µm liegen. e. Abkühlen des wenigstens einen Matrixwerkstoffs bis unterhalb der Schmelztemperatur. f. Mechanisches Bearbeiten der Laufflächenschicht vor und/oder nach dem Eindispergieren des wenigstens einen Dispersionswerkstoffs, vorzugsweise durch Drehen, Schleifen oder mit anderen spanabhebenden Verfahren. Process for producing the bearing component, preferably according to at least one of the preceding claims, characterized by at least one of the following steps: a. Applying energy to the at least one matrix material, preferably with light, preferably with laser light, the intensity of the energy preferably being in the range of 1 to 500 kW / cm 2 , preferably in the range of 5 to 100 kW / cm 2 , depending on the matrix material, is preferably selected in the range of 20 to 50 kW / cm 2 , so that the penetration depth of an energy beam into the at least one matrix material in the range of 20 microns to 2 mm, preferably from 100 microns to 1.5 mm, preferably in the range of 0, 8 mm to 1.2 mm. b. Heating the at least one matrix material to a temperature above the melting temperature, wherein preferably in the case of different matrix materials having different melting temperatures, the highest melting temperature is decisive. c. Partial or full-surface melting of the at least one matrix material, wherein the at least one matrix material particularly preferably to a depth in the range of 20 microns to 2 mm, preferably from 100 microns to 1.5 mm, preferably in the range of 0.8 mm to 1, 2 mm from the tread is melted. d. Supplying the at least one dispersion material in discontinuous and / or continuous form, preferably in powder form, wherein the particle sizes of a powdered dispersion material in the range of 20 to 100 .mu.m, preferably from 40 to 80 .mu.m, preferably in the range of 22 to 45 microns , e. Cooling the at least one matrix material below the melting temperature. f. Mechanically working the tread layer before and / or after dispersing the at least one dispersion material, preferably by turning, grinding or by other machining methods. Wälz- oder Gleitlager mit wenigstens einer Lagerkomponente nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche. Rolling or sliding bearing with at least one bearing component according to at least one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016211202A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Zf Friedrichshafen Ag Method and device for improving the voltage rating of a pressurizable component
DE102018119504A1 (en) * 2018-08-10 2020-02-13 Schuler Pressen Gmbh Process for manufacturing a plain bearing and plain bearing

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