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Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments.
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Wälzlagerkäfige oder Wälzlagerkäfigsegmente werden in vielen Fällen in unterschiedlichen Wälzlagern eingesetzt, um Wälzkörper des Wälzlagers zu führen oder voneinander zu beabstanden. Wälzlagerkäfige können dazu eine Vielzahl von Bauformen und Werkstoffen aufweisen. Die Bauform und auch der gewählte Werkstoff können sich beispielsweise nach einer Lagerart und Anwendung richten, in der der Wälzlagerkäfig verwendet wird.
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Manche Wälzlagerkäfige sind zumindest teilweise aus Messing hergestellt. Der Beschaffungsaufwand von Messing ist relativ hoch, weil es sich bei einem Bestandteil von Messing, nämlich Kupfer, um einen relativ knappen Werkstoff handelt. Zudem wird in vielen Herstellungsprozessen für Wälzlagerkäfige aus Messing Blei verwendet. Dies kann beispielsweise besondere Herausforderungen an den Umwelt- und/oder Mitarbeiterschutz stellen. Auch dadurch kann ein Aufwand für die Herstellung von Messingkäfigen erhöht sein.
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Es besteht also ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept für einen Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment bereitzustellen, mit dem die Herstellung vereinfacht wird. Diesem Bedarf tragen ein Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment oder ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments nach den unabhängigen Ansprüchen Rechnung.
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Ausführungsbeispiele betreffen einen Wälzlagerkäfig oder Wälzlagerkäfigsegment, welcher oder welches als Werkstoff eine Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Ferner können die Wälzlagerkäfige aus der Aluminiumlegierung bei manchen Ausführungsbeispielen, gegenüber in Form und Größe vergleichbaren Wälzlagerkäfigen, ein geringeres Gewicht aufweisen. Dadurch kann unter Umständen ein Energieverbrauch bei einem Betrieb oder einem Bewegen einer Lagerverbindung mit dem Wälzlagerkäfig reduziert sein. Bei der vorliegenden Anmeldung können alle Merkmale, die in einem Zusammenhang mit einem Wälzlagerkäfig offenbart sind, auch bei einem Wälzlagerkäfigsegment implementiert sein.
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Ergänzend kann der Werkstoff oder die Aluminiumlegierung mindestens eine Zugfestigkeit von 310 MPa aufweisen. Bei der Zugfestigkeit kann es sich dabei um einen Werkstoffkennwert handeln, der in Kraft pro Fläche angegeben wird und mit dem Zeichen Rm angegeben wird. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Werkstoff ergänzend oder alternativ eine Dehngrenze von mindestens 260 MPa aufweisen. Bei der Dehngrenze kann es sich zum Beispiel um einen Werkstoffkennwert handeln, der eine auf einen Körper aufgebrachte Spannung angibt, die nach dem Entlasten eine geringe Verformung von 0,2 % ergibt und als Rp0,2 bezeichnet wird. Auch kann der Werkstoff ergänzend oder alternativ eine Härte von mindestens 100 HBW und eine Dehnung A5 von mindestens 10% aufweisen. Durch die genannten mechanischen Werte des Werkstoffs kann der Wälzlagerkäfig bei manchen Ausführungsbeispielen ähnliche oder sogar bessere mechanische Eigenschaften als ein konventioneller Messingkäfig erhalten. Die Härte des gewählten Werkstoffs kann unter Umständen auch relevant für eine spätere Bearbeitung sein. Bei höheren oder hochfesten Legierungen kann bei manchen Ausführungsbeispielen das Problem auftreten, dass diese nicht nietbar sind. Bei zu geringer Härte oder einem zu weichen Werkstoff kann unter Umständen eine Kaltverschweißung auftreten. Ferner können zu weiche Materialien gegebenenfalls nicht trocken bearbeitet werden.
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Ergänzend oder alternativ kann der Wälzlagerkäfig frei von Blei sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können so Vorkehrungen entfallen, die dazu dienen, dass kein Blei an die Umwelt gelangt oder zum besonderen Schutz der Mitarbeiter vor Blei. Analog kann beispielsweise auch eine Herstellung des Wälzlagerkäfigs bleifrei erfolgen, so dass Blei auch nicht als Prozesshilfsmittel oder Zwischenprodukt auftaucht. Der Wälzlagerkäfig kann bei manchen Ausführungsbeispielen mit möglichst geringen Belastungen für die Umwelt hergestellt werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Wälzlagerkäfig aus einem Halbzeug, welches einer T6-Wäremebehandlung unterzogen wurde, spanend hergestellt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so die benötigten mechanischen Eigenschaften erhalten.
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Ausführungsbeispiele betreffen ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments. Bei dem Verfahren wird der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfigsegment aus einer Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 geformt. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Ferner können die Wälzlagerkäfige aus der Aluminiumlegierung bei manchen Ausführungsbeispielen ein geringes Gewicht aufweisen.
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Ergänzend kann ein Formen des Wälzlagerkäfigs ein spanendes Bearbeiten eines Halbzeugs, aus der Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Käfiggeometrie so sehr genau hergestellt werden. Ferner könne so möglicherweise gewünschte Oberflächeneigenschaften des Käfigs erzeugt werden.
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Das spanende Bearbeiten kann unter Umständen trocken erfolgen. Dadurch, dass kein Kühlschmiermittel oder eine andere Flüssigkeit verwendet wird, kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein Reinigungsaufwand des Wälzlagerkäfigs, der Umgebung und/oder eines Bearbeitungswerkzeugs reduziert sein und/oder sogar vollständig entfallen. Auch kann ein Sammeln und/oder Aufbereiten des Kühlschmiermittels entfallen.
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Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren ein Herstellen des Halbzeugs umfassen, wobei das Herstellen des Halbzeugs ein Formen einer Stange aus der Aluminiumlegierung umfasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig dann aus einem Halbzeug zerspant werden, das bereits eine günstige Ausgangsgeometrie aufweist. Beispielsweise kann die Stange extrudiert sein.
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Unter Umständen kann das Herstellen des Halbzeugs alternativ auch ein Formen eines Rohres umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ein Volumen, das zerspant wird, beispielsweise in einem radial inneren Bereich, reduziert sein. Beispielsweise kann das Rohr dazu gezogen werden.
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Ergänzend oder alternativ umfasst das Herstellen des Halbzeugs bei manchen Ausführungsbeispielen ein Formen eines Rohres aus einer Stange. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Halbzeug so die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Form erhalten.
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Ferner kann das Verfahren eine T6-Wärmebehandlung der Aluminiumlegierung, des Halbzeugs, der Stange und/oder des Rohrs umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine Herstellung des Rohres aus der Stange dadurch vereinfacht sein, weil die Wärmebehandlung erst an dem Rohr durchgeführt wird. Dadurch, dass die Wärmebehandlung erfolgt, kann das Halbzeug, beispielsweise das Rohr, bei manchen Ausführungsbeispielen die beschriebenen mechanischen Eigenschaften erhalten. Eine T6-Wärmebehandlung kann zum Beispiel ein Abschrecken in einer Lösung und/oder Wasser und mittels eines Feststoffs umfassen. Anschließend kann eine Alterung beispielsweise durch eine Luftkühlung erfolgen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die T6-Wärmebehandlung nur die genannten Vorgänge umfassen. Optional kann die T6-Wärmebehandlung auch ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und ein Warmauslagern umfassen oder vollständig aus diesen Vorgängen bestehen.
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Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren ein Vernieten einer Mehrzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Dies kann beispielsweise zu Montageund/oder Transportzwecken besonders bei großen Wälzlagerkäfigen günstig sein. Bei den Einzelteilen oder einem Wälzlagerkäfigsegment kann es sich dabei zum Beispiel um einen Steg, einen Seitenring, eine Segment eines Seitenrings, einen Bord, einen Abschnitt eines Stegs und/oder ein Wälzlagerkäfigsegment handeln, welches wenigstens einen Steg und wenigstens einen weiteren Abschnitt, beispielsweise ein Segment eines Seitenrings umfasst.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Wälzlagerkäfigs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Wälzlagerkäfigs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Der Wälzlagerkägig 1 umfasst als Werkstoff eine Aluminiumlegierung. Bei der Aluminiumlegierung handelt es sich um AA6082 und/oder AA7020. Der Wälzlagerkäfig 1 umfasst eine Vielzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten, von denen ein Wälzlagerkäfigsegment 3 strichliniert dargestellt ist. Auch das Wälzlagerkäfigsegment 3 kann aus einem der genannten Werkstoffe hergestellt sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Wälzlagerkäfigsegment eine andere Form aufweisen und nicht mit anderen Wälzlagerkäfigsegmenten verbunden sein.
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Der Wälzlagerkäfig 1 der 1 kann in einem Kegelrollenlager verwendet werden. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfigsegment auch ausgebildet sein, um in anderen Wälzlagern, beispielsweise Nadellagern, Zylinderrollenlagern, Kugellagern, Tonnenlagern oder dergleichen eingesetzt zu werden. Dabei kann es sich jeweils um einen Käfig für ein einreihiges oder auch für ein mehrreihiges Lager handeln. Der Wälzlagerkäfig kann auch zur Verwendung in einem mehrreihigen Kegelrollenlager ausgebildet sein.
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Die Aluminiumlegierung AA6082 umfasst neben Aluminium (Al) als Legierungsbestandteile Magnesium (Mg) mit einem Anteil von 0.8 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil von 1.1 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil von 0.7 Gewichtsprozent und Eisen (Fe) mit einem Anteil von 0.2 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium.
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Ferner kann die Aluminiumlegierung AA6082 bei manchen Ausführungsbeispielen Magnesium (Mg) mit einem Anteil zwischen 0.6 und 1.0 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil zwischen 0.4 und 1.0 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil zwischen 0.9 und 1.3 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.25 Gewichtsprozent, Eisen (Fe) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.3 Gewichtsprozent, Zink (Zn) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.2 Gewichtsprozent, Kupfer (Cu) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.1 Gewichtsprozent, Titan (Ti) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.1 Gewichtsprozent, alle anderen Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.5 Gewichtsprozent, andere Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.05 Gewichtsprozent und einem restlichen Anteil von Aluminium (Al) aufweisen. Dabei ergänzen sich die Anteile aller Legierungsbestandteile zu 100 Gewichtsprozent.
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Die Aluminiumlegierung AA7020 umfasst neben Aluminium (Al) als Legierungsbestandteile Zink (Zn) mit einem Anteil von 4.5 Gewichtsprozent, Magnesium (Mg) mit einem Anteil von 1.2 Gewichtsprozent, sowie Mangan (Mn), Chrom (Cr) und Zirconium (Zr) jeweils bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium. Beispielsweise kann Mangan (Mn) mit einem Anteil von 0.1 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil von 0.15 Gewichtsprozent und Zirconium (Zr) mit einem Anteil von 0.14 Gewichtsprozent, bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium vorliegen.
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Ferner kann die Aluminiumlegierung AA7020 bei manchen Ausführungsbeispielen Zink (Zn) mit einem Anteil zwischen 4.0 und 5.0 Gewichtsprozent, Magnesium (Mg) mit einem Anteil zwischen 1.0 und 1.4 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil zwischen 0.05 und 0.5 Gewichtsprozent, Eisen (Fe) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.30 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.30 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil zwischen 0.1 und 0.35 Gewichtsprozent, Zirconium und Titan (Zr + Ti) mit einem Anteil zwischen 0.08 und 0.25 Gewichtsprozent, Zirconium (Zr) mit einem Anteil zwischen 0.08 und 0.2 Gewichtsprozent, Kupfer (Cu) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.2 Gewichtsprozent, alle anderen Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.15 Gewichtsprozent, andere Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.05 Gewichtsprozent und einem restlichen Anteil von Aluminium (Al) aufweisen. Dabei ergänzen sich die Anteile aller Legierungsbestandteile zu 100 Gewichtsprozent.
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Der Wälzlagerkäfig 1 ist dabei vollständig aus einer der genannten Legierungen hergestellt. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig neben der oder den genannten Aluminiumlegierungen noch andere Werkstoffe oder Materialien umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Beschichtung, ein Schmiermittel und/oder Verbindungsstrukturen oder dergleichen handeln. Bei den Verbindungsstrukturen kann es sich zum Beispiel um Nieten handeln.
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Der Wälzlagerkäfig 1 kann gegebenenfalls frei von Blei sein. Unter Umständen kann auch eine Herstellung des Käfigs ohne eine Verwendung von Blei erfolgen bzw. Blei, das gesundheitsschädlich wäre, vermieden werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 10 zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren 10 wird in einem Vorgang 12 der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfigsegment aus einer Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 geformt.
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Beispielsweise kann der Wälzlagerkäfig aus der Aluminiumlegierung AA6082 in manchen Fällen auch für den Einsatz in der Getränke- und/oder Lebensmittelindustrie geeignet sein. Dies kann beispielsweise günstiger sein, als ein Einsatz von AA7020, weil die Legierung AA6082 weniger Legierungselemente aufweist als die Legierung AA7020 und damit „sauberer“ ist. Zudem weist die Legierung AA6082 auch sehr gute Korrosionseigenschaften auf.
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Durch die einzelnen Legierungsbestandteile der gewählten Legierung können die Eigenschaften des Werkstoffs beeinflusst werden. Zum Beispiel kann Magnesium eine Festigkeit und eine Härte des Werkstoffs erhöhen, seine Korrosionsbeständigkeit unterstützen und seine Schweißbarkeit verbessern. Die höhere Festigkeit kann sich beispielsweise durch eine Mischkristallverfestigung ergeben. Die Härte kann eventuell um mehr als 6% durch Aushärten erhöht werden. Silicium kann eine Wärmebehandelbarkeit von Legierungen verbessern und in Kombination mit Magnesium (Mg) die Korrosionsbeständigkeit unterstützen. Ferner kann unter Umständen eine Fließfähigkeit verbessert und ein Schrumpfen reduziert werden (auf 0 für einen Anteil von 25% Si). Aufgrund dieser Eigenschaften ist eine Verwendung als Gusslegierung verbreitet (für >6% Si). Zink (Zn) kann eine Festigkeit und eine Härte erhöhen sowie möglicherweise ein Schrumpfen und eine Warmrissbildung reduzieren. In Kombination mit Magnesium (Mg) kann gegebenenfalls eine Wärmebehandelbarkeit sowie eine Festigkeit der Legierung verbessert werden. Mangan, Chrom und Zirconium sind Übergangselemente, die meist hinzugefügt werden, um eine Mikrostruktur zu verfeinern. Zusätzlich kann Mangan eventuell eine Dehnbarkeit und eine Korrosionsbeständigkeit erhöhen. In Kombination mit Eisen kann unter Umständen auch eine Vergussfähigkeit verbessert werden. Ein Entstehen von intermetallischen Verbindungen kann so möglicherweise beeinflusst werden. Eine Verformbarkeit des Werkstoffs sowie eine Zähigkeit kann eventuell erhöht werden. Ein Schrumpfen kann in manchen Fällen ebenfalls dadurch reduziert werden.
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Optional kann der Vorgang 12, also ein Formen des Wälzlagerkäfigs einen weiteren, Vorgang 14 umfassen, in dem ein Halbzeug spanend bearbeitet wird. Das Halbzeug ist dabei aus der Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 hergestellt. Bei dem Halbzeug kann es sich beispielsweise um einen vorgefertigten Gegenstand handeln. Dieser kann zum Beispiel zu Beginn eines Herstellungsprozeese entstehen und dann weiterverarbeitet werden. Dabei kann es sich eventuell um extrudierte, gepresste, gezogene, tiefgezogene gewalzte und/oder stranggepresste Bauteile handeln. Halbzeuge können unter Umständen ein Blech, eine Stange, ein Rohr, eine Platte, ein Coil oder dergleichen sein. Bei dem Halbzeug kann es sich beispielsweise um ein Rohr oder eine Stange handeln.
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Ein spanendes Bearbeiten oder eine Zerspanen eines Bauteils, beispielsweise eines Halbzeugs kann zum Beispiel ein mechanisches Bearbeitungsverfahren bezeichnen, bei dem ein Material oder ein Werkstoff in eine gewünschte Form gebracht wird, indem überflüssiges Material oder Werkstoff in Form von Spänen abgetragen wird. Solche mechanischen Bearbeitungsverfahren können zum Beispiel Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen und/oder Schleifen sein.
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Das spanende Bearbeiten in dem Vorgang 14 kann unter Umständen ohne die Verwendung von Kühlschmiermittel oder einer anderen Flüssigkeit erfolgen. Die gewählten Werkstoffe lassen sich trockenbearbeiten.
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Optional kann das Verfahren 10 auch einen weiteren Vorgang 16 umfassen, in dem das Halbzeug hergestellt wird. Der Vorgang 16 kann zeitlich vor dem Vorgang 12 liegen. Das Herstellen des Halbzeugs kann ein Formen einer Stange aus der Aluminiumlegierung umfassen. Unter Umständen kann das Herstellen des Halbzeugs alternativ auch ein Formen eines Rohres umfassen. Ergänzend oder alternativ umfasst das Herstellen des Halbzeugs in dem Vorgang 16 bei manchen Ausführungsbeispielen ein Formen eines Rohres aus einer Stange. Beispielsweise kann die Stange extrudiert sein. Das Rohr kann beispielsweise aus der Stange gezogen werden. Rohrmaterial kann in manchen Fällen eine höhere Festigkeit als Stangenware aufweisen.
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Ferner kann das Verfahren in einem weiteren Vorgang 18 eine T6-Wärmebehandlung der des Rohrs umfassen, welches aus der Stange hergestellt wurde. Dadurch, dass die Wärmebehandlung erfolgt, kann der Werkstoff AA6082 folgende mechanischen Eigenschaften erhalten, eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 350 MPa und eine Dehngrenze Rp0.2 von mindestens 310 MPa und eine Dehnung A5 von 10 %. Analog kann der Werkstoff AA7020 folgende mechanischen Eigenschaften erhalten, eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 380 MPa und eine Dehngrenze Rp0.2 von mindestens 340 MPa und eine Dehnung A5 von 10 %. Weiterhin weisen die hier untersuchten Materialien Mindestdauerfestigkeit auf:
AA6082 T6 → 130 MPa
AA7020 T6 → 135 MPa
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Diese Werten gelten für eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 10% bei 107 Zyklen für Umlaufbiegewechselfestigkeit. Im Vergleich dazu würde eine andere Wärmebehandlung, beispielsweise eine T0 Wärmebehandlung lediglich zu einer Zugfestigkeit Rm von maximal 160 MPa oder 200 MPa, eine Dehngrenze Rp0.2 von maximal 110 MPa oder 150 MPa und zu einer Dehnung A von 14 % führen.
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Eine T6-Wärembehandlung kann zum Beispiel eine Duplex – Sequenz aus Lösung / Wasser – Feststoff Abschrecken, dann Alterung / Luftkühlung umfassen oder vollständig aus dieser bestehen. Optional kann die T6 Wärmebehandlung auch ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und ein Warmauslagern umfassen oder vollständig aus diesen bestehen. Die Materialien können also nach der Extrusion andere mechanischen Eigenschaften haben. Die Schwankung kann analog zu einer Schwankung von Extrusionsparametern zu hoch sein. Ein Verhältnis zwischen einer Temperaturreduzierung und einer Extrusionsgeschwindigkeit kann die mechanischen Eigenschaften bestimmen. Somit sind diese auch abhängig von einem Extruder und dessen Maschinenfähigkeiten. Durch die Wärmebehandlung können die mechanischen Eigenschaften unter Umständen in eine gewünschte Richtung verändert werden.
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Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren 10 in einem Vorgang 20 ein Vernieten einer Mehrzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten umfassen. Die beiden Legierungen haben gezeigt, dass sie sich vernieten lassen, eine Eigenschaft, die für einige Käfigtypen sehr wichtig ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Bei den Einzelteilen oder einem Wälzlagerkäfigsegment kann es sich dabei zum Beispiel um einen Steg 5 oder einen Seitenring 7 wie in 1 dargestellt, handeln. Ferner kann es sich bei dem Einzelteil auch um ein Segment eines Seitenrings 7, einen Bord, einen Abschnitt eines Stegs 5 und/oder Wälzlagerkäfigsegmente handeln, die wenigstens einen Steg und wenigstens einen weiteren Abschnitt, beispielsweise ein Segment eines Seitenrings umfassen.
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Der Wälzlagerkäfig 1 kann also durch die gewählten Materialien mit geringerem Aufwand gegenüber einem Messingkäfig hergestellt werde. Dies kann beispielsweise möglich sein, weil der Wälzlagerkäfig 1 oder das Verfahren 10 eine Unabhängigkeit von einer Erhöhung des Kupferpreises und eine Knappheit von Kupfer schaffen kann. Ein weiterer Grund kann sein, weil ein Blei-Einsatz in der Produktion und während des Herstellungsprozesses vermieden werden kann.
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Es werden als neue, geprüfte Leichtmetall-Werkstoffe Leichtmetall-Legierung (AA6082 T6, AA6082 T6 "modified" (von engl.: modifiziert), AA7020 T6) für den Ersatz von Messingkäfigen zu Wälzlagerkäfigherstellung eingesetzt, welche einer speziellen thermischen Wärmebehandlung T6 unterzogen wurden und bleifrei sind. Dadurch kann unter Umständen ein weltweiter Ersatz des Messings, verwendet für Wälzlagerkäfigen, durch eine kostengünstigere leicht-metallische Legierung mit mindestens den gleichen technischen Eigenschaften ermöglicht werden. Ferner können beispielsweise auch tribologische und/oder Laufeigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen verbessert werden. Eventuell kann sich auch eine Einsparung von Materialkosten sowie verbesserte mechanische und/oder chemische Eigenschaften ergeben. Es kann sich unter Umständen auch eine Reduzierung von Material durch geringe Dichte der Leichtmetalle ergeben.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 10 zur Herstellung des Wälzlagerkäfigs 1 wird die Aluminiumlegierung zu einer Stange geformt, beispielsweise extrudiert. Aus der Stange wird dann ein Rohr gezogen. Dies kann als Herstellung des Halbzeugs in dem Vorgang 16 bezeichnet werden. Durch das Umformen zu einem Rohr kann möglicherweise eine Festigkeit des Werkstoffs erhöht werden. Anschließend wird das Rohr der T6-Wärmebehandlung unterzogen in dem Vorgang 18. Weil die Wärmebehandlung erst nach dem Umformen zum Rohr vorgenommen wird, kann das Umformen bei manchen Ausführungsbeispielen selbst besser erfolgen. Anschließend wird das Rohr, welches auch als Rohrmaterial bezeichnet werden kann, trocken gedreht und/oder gefräst in dem Vorgang 14. Dadurch kann der Käfig bei manchen Ausführungsbeispielen seine Geometrie erhalten mit einer möglichst geringen Verschmutzung der Werkzeuge, der Werkstücke und der Umgebung.
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Bei der vorliegenden Anmeldung können alle Merkmale, die in einem Zusammenhang mit einem Wälzlagerkäfig offenbart sind, auch bei einem Wälzlagerkäfigsegment implementiert sein.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können ggf. auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
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Die hier angegebenen Aluminiumlegierungen sind beispielsweise auch in der Norm EN 573-3 als Knetlegierung EN AW-6082 und EN AW-7020 definiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlagerkäfig
- 3
- Wälzlagerkäfigsegment
- 5
- Steg
- 7
- Seitenring
- 10
- Verfahren
- 12
- Formen
- 14
- Spanendes Bearbeiten
- 16
- Herstellen Halbzeug
- 18
- T6-Wärmebehandlung
- 20
- Vernieten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN 573-3 [0048]
- EN AW-6082 [0048]
- EN AW-7020 [0048]