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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brünieren von Wälzlagerringen.
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Im Rahmen der Brünierung von Wälzlagerringen, insbesondere großen Wälzlagerringen, die einen Außendurchmesser von wenigstens einen Meter aufweisen, ist in der Regel eine Zwischenlagerung oder ein Transport beispielsweise von der Produktionsstätte der Wälzlagerringe zu einer Brünieranlage erforderlich. Um zu vermeiden, dass es während dieser Wartezeiten zu einer Korrosion kommt, ist es üblich, auf die Wälzlagerringe ein Korrosionsschutzmittel aufzubringen und die Wälzlagerringe dadurch zu konservieren. Eine solche Konservierung kann beispielsweise durch Aufsprühen eines Konservieröls auf die Wälzlagerringe erfolgen. Da große Wälzlagerringe sehr teuer sind, wird dem Konservieröl in der Regel ein Filmbildner wie beispielsweise Lanolin zugesetzt und dadurch ein beständiger Konservierungsfilm auf den Wälzlagerringen ausgebildet und somit das Risiko einer Korrosion sehr gering gehalten.
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Für die Brünierung der Wälzlagerringe hat sich ein alkalischer Brünierprozess bewährt, der die Wälzlagerringe nicht angreift und keine Korngrenzschäden verursacht. Ein derartiger Brünierprozess erzeugt eine sehr dünne Brünierschicht und ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 061 193 A1 bekannt. Die bei dem bekannten Brünierprozess durchgeführte Heißentfettung kann zwar eine Reihe von Korrosionsschutzmitteln von der Oberfläche der Wälzlagerringe entfernen. Wenn dem Korrosionsschutzmittel Filmbildner zugesetzt wurden, besitzt die alkalische Heißentfettung jedoch keine ausreichende Wirksamkeit, so dass der Konservierungsfilm nicht in einem ausreichenden Maß entfernt wird. Die Filmbildner lassen sich auch mit Spiritus oder Aceton nicht in einem ausreichenden Maß entfernen und verunreinigen die Brünierungsbäder und stören den Brünierungsprozess.
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Prinzipiell ist es zwar möglich, im Rahmen einer Brünierung Beizschritte vorzusehen, mit denen der Konservierungsfilm entfernt werden kann. Allerdings sind diese Beizschritte so aggressiv, dass dadurch die Stahloberfläche der Wälzlagerringe angegriffen wird und es zu Korngrenzschäden kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Wälzlagerringen, die mit einem Korrosionsschutzmittel behandelt wurden, das einen Filmbildner wie Lanolin enthält, eine Brünierung mittels eines alkalischen Brünierverfahrens zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Brünieren von Wälzlagerringen wird eine Haftschaummischung zu Reinigungszwecken auf die Wälzlagerringe aufgetragen und eine Einwirkzeit abgewartet. Anschließend wird die Haftschaummischung von den Wälzlagerringen entfernt und die Wälzlagerringe werden dann einem alkalischen Brünierprozess zugeführt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Wälzlagerringe schonend und gründlich gereinigt und entfettet werden. An den Wälzlagerringen anhaftende Öle, Fette und sonstige Verunreinigungen werden entfernt ohne die Wälzlagerringe zu schädigen.
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Die Wälzlagerringe können aus Stahl hergestellt sein. Bei den Wälzlagerringen kann es sich um große Wälzlagerringe handeln, die einen Außendurchmesser von wenigstens 1 m aufweisen. Insbesondere bei großen Wälzlagerringen wird eine bezogen auf die Größe der Wälzlagerringe lediglich geringe Menge der Haftschaummischung benötigt.
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Die Haftschaummischung kann auf die Wälzlagerringe aufgesprüht werden. Dies ermöglicht mit wenig Aufwand ein zügiges und gleichmäßiges Auftragen der Haftschaummischung.
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Die Wälzlagerringe können während des Aufbringens der Haftschaummischung rotieren. Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Oberfläche der Wälzlagerringe gut zugänglich ist und eine Überkopfarbeit völlig oder weitgehend vermieden werden kann.
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Die Haftschaummischung kann mechanisch von den Wälzlagerringen entfernt werden. Dadurch kann die Haftschaummischung und mit ihr die von den Wälzlagerringen abgelösten Stoffe auf einfache und effiziente Weise dem Prozess entzogen werden. Gegenüber einem Abwaschen hat ein mechanisches Entfernen den Vorteil, dass keine große Menge an einem verunreinigten Medium anfällt. Beispielsweise kann die Haftschaummischung durch Abwischen von den Wälzlagerringen entfernt werden. Insbesondere können die Wälzlagerringe trocken abgewischt werden.
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Mit Hilfe der Haftschaummischung kann an den Wälzlagerringen anhaftendes Lanolin entfernt werden. Lanolin kann sich sehr störend auf einen alkalischen Brünierungsprozess auswirken und die Badmedien verunreinigen, so dass sich ein Entfernen des Lanolins sehr vorteilhaft für die nachfolgende Brünierung auswirkt.
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Es kann insbesondere eine Haftschaummischung auf wässriger Basis aufgetragen werden. Dies hat den Vorteil einer hohen Verträglichkeit mit den Badmedien des nachfolgenden Brünierprozesses für den Fall, dass die Haftschaummischung nicht rückstandsfrei von den Wälzlagerringen entfernt wird. Diese Rückstände können dann in den Brünierbädern abgelöst werden.
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Weiterhin kann die Haftschaummischung alkalisch sein. Neben der Verträglichkeit mit den Brünierbädern hat dies den Vorteil, dass die Haftschaummischung den Stahl der Wälzlagerringe nicht angreift und keine Korngrenzschäden verursacht.
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Die Haftschaummischung kann anionische Tenside enthalten. Weiterhin kann die Haftschaummischung emulgierende Tenside enthalten. Außerdem kann die Haftschaummischung mehrwertige chirale Alkanole enthalten. Diese dienen als Lösemittel, Löslichkeitsverbesserer und Förderer der Wasser-in-Öl-Emulsion.
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Als weitere Inhaltsstoffe kommen beispielsweise Absorbent und Trennmittel, Natriumhydroxid, Aminoalkohole oder Ethanaolamine in Frage. Mit diesen Stoffen kann eine Vielzahl gewünschter Eigenschaften erzielt werden, wie beispielsweise Enthaften und Kohäsionsbruch der an den Wälzlagerringen anhaftenden Filme, Alkalisierung, Korrosionsschutz, Reinigung und Entfettung.
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Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zielt primär auf einen Einsatz bei großen Wälzlagerringen aus Stahl ab, die einen Außendurchmesser von wenigstens einen Meter aufweisen. Derartige Wälzlagerringe kommen beispielsweise bei Wälzlagern für Windkraftanlagen zum Einsatz.
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Zum Brünieren großer Wälzlagerringe ist eine Brünieranlage mit großen Bädern erforderlich, die vielfach nicht unmittelbar am Ort der Produktion der Wälzlagerringe verfügbar ist. Somit ist in der Regel ein Transport der Wälzlagerringe zur Brünieranlage erforderlich. Außerdem ist das Handling großer Wälzlagerringe wesentlich aufwendiger als bei kleinen Lagerkomponenten, so dass es immer wieder zu Wartezeiten zwischen unterschiedlichen Fertigungsschritten kommt. Um eine Korrosion der Wälzlagerringe während der Transport- und Lagerzeiten zu verhindern werden diese mit einem möglichst fest anhaftenden Film eines Korrosionsschutzmittels überzogen. Hierzu wird einem herkömmlichen Korrosionsschutzmittel, wie beispielsweise einem Konservieröl ein Filmbildner wie beispielsweise Lanolin zugesetzt und die Wälzlagerringe werden dann mit dieser Mischung besprüht oder auf andere Weise beschichtet. Die so konservierten Wälzlagerringe werden anschließend zur Brünieranlage transportiert.
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In der Brünieranlage angekommen werden die Wälzlagerringe zunächst zwischengelagert oder für die Brünierung vorbehandelt. Die Vorbehandlung für die Brünierung erfolgt erst unmittelbar vor der Durchführung der Brünierung, da die Wälzlagerringe dabei ihren Korrosionsschutz verlieren und man vermeiden möchte, dass es zu einer Korrosion der Wälzlagerringe kommt. Im Rahmen der Vorbehandlung werden die Wälzlageringe einzeln in eine Halterung abgelegt und in eine Rotation um ihre Achse versetzt. Danach werden die langsam rotierenden Wälzlagerringe vollflächig mit einer Haftschaummischung auf wässriger Basis besprüht. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer handgeführten oder maschinell bewegten Sprühpistole erfolgen. Die Haftschaummischung kann auch auf andere Weise aufgetragen werden. Es ist aber kein Gefäß erforderlich, das die Wälzlagerringe aufnimmt. Außerdem ist jeweils lediglich eine geringe Menge der Haftschaummischung erforderlich, nämlich gerade so viel, dass jeweils ein Wälzlagerring damit vollflächig beschichtet werden kann. Die Konsistenz der Haftschaummischung ist so eingestellt, dass diese fest an den Wälzlagerringen anhaftet und nicht infolge der Schwerkraft herunter läuft oder herunter tropft. Dabei führt auch eine sehr niedrige Oberflächenenergie des Wälzlagerringes nicht zu einer Entnetzung des Haftschaumfilmes.
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Die Haftschaummischung ist auf wässriger Basis und nicht auf Lösemittelbasis angesetzt. Somit ist die Haftschaummischung zu den Badmedien des Brünierprozesses verträglich und in den Bädern restabspülbar. Weiterhin ist die Haftschaummischung alkalisch und nicht korrosiv. Insbesondere enthält die Haftschaummischung keine Säure, da diese den Stahl der Wälzlagerringe angreifen und Korngrenzschäden verursachen würde.
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Die Haftschaummischung weist neben Wasser und Schaumbildner eine Reihe von weiteren Inhaltstoffen auf:
Ein Inhaltsstoff sind anionische Tenside, beispielsweise Natriumdodecylpoly(oxyethylen)sulfat. Die Konzentration diese Inhaltsstoffs kann 1 bis 15 Massen% betragen.
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Bei einem weiteren Inhaltsstoff handelt es sich um emulgierende Tenside, beispielsweise Kokosfettsäure-Monoethanolamid. Hier kann die Konzentration 1 bis 15 Massen% betragen.
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Weiterhin können in der Haftschaummischung chirale Alkanole als Lösemittel, Löslichkeitsverbesserer und Förderer der Wasser-in-Öl-Emulsion enthalten sein. Hier eignet sich insbesondere 1,2-Propandiol. Die Konzentration kann 1 bis 20 Masen% betragen.
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Außerdem können Adsorbent und Trennmittel zum Enthaften und Kohäsionsbruch der Filme und zur Adsorption enthalten sein. Dies können beispielsweise Magnesiumsilikat oder weiche Kieselsäureabkömmlinge sein. Die Konzentration an Kieselsäure oder an Magnesiumsalzen kann 1 bis 6 Massen% betragen.
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Des Weiteren enthält die Haftschaummischung Natriumhydroxid zur Alkalisierung, zum Korrosionsschutz und zur Reinigung und Entfettung. Bei einem alkalischen Brünierprozess enthalten in der Regel wenigstens einige der Brünierbäder ebenfalls Natriumhydroxid. Für einen pH-Wert von 13,0 bis 13,5 kann die Konzentration an Natriumhydroxid 0,5 bis 2 Massen% betragen.
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Schließlich kann die Haftschaummischung geringe Mengen an Aminoalkoholen oder Ethanolaminen enthalten. Diese werden vor Erreichen der Nitritbäder des Brünierprozesses vollständig abgespült, um zu vermeiden, dass sich aus Aminen und Nitrit Nitrosamine bilden. Beispielsweise können Monoethanolamin, Diethanolamin und/oder Triethanolamin enthalten sein. Die Gesamtkonzentration an Ethanolaminen kann 4 bis 12 Massen% betragen. Monoethanolamin wirkt als alkalischer Verstärker der Hydroxidwirkung. Diethanolamin wirkt als Lösemittel und Emulgator. Triethanolamin wirkt als Korossionsinhibitor.
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Die Haftschaummischung weist im ungeschäumten Zustand eine Dichte von weniger als 1 g/cm3, insbesondere von 0,96 bis 0,98 g/cm3, auf und ist nahezu geruchsneutral und reizend, aber nicht giftig, so dass die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen bei der Anwendung der Haftschaummischung nicht besonders aufwendig sind.
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Nach dem Auftragen der Haftschaummischung auf die Wälzlagerringe wird eine Einwirkzeit von einigen Minuten, insbesondere 2 bis 10 Minuten, abgewartet. Beispielsweise kann die Einwirkzeit 5 Minuten betragen. Dann wird der Haftschaum beispielsweise durch Abwischen auf mechanische Weise von den Wälzlagerringen entfernt. Das Abwischen kann insbesondere mit einem trockenen, weichen Lappen erfolgen. Bei einer automatisierten Durchführung des Abwischens können elastische Abstreiflippen oder schwammartige Strukturen zum Einsatz kommen, die eine an die Wälzlagerringe angepasste Form aufweisen und über die Oberfläche der Wälzlagerringe geführt werden. Durch das Abwischen werden zusammen mit der Haftschaummischung Öl, Fett und sonstige Verunreinigungen von den Wälzlagerringen entfernt. Der verunreinigte Lappen kann weggeworfen oder in einem separaten Prozess aufgearbeitet werden. Die Abstreiflippen können mit einem Wasserstrahl gereinigt werden.
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Die beschriebene Vorgehensweise hat einerseits zur Folge, dass nur eine vergleichsweise geringe Menge der Haftschaummischung zur Reinigung großer Wälzlagerringe benötigt wird, die einen Außendurchmesser von mehr als einen Meter aufweisen können. Andererseits wird erreicht, dass die Haftschaummischung und vom Wälzlagering abgelöste Stoffe aus dem Prozess entfernt und nicht in Reinigungsbäder oder in die Bäder der Brünieranlage eingetragen werden. Dadurch kann eine Verunreinigung der Bäder und eine Rückverschmutzung der Wälzlagerringe vermieden werden.
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Nach der Behandlung mit der Haftschaummischung sind die Wälzlagerringe gründlich gereinigt und entfettet und können in für sich bekannter Weise brüniert werden. Hierbei kann beispielsweise der in
DE 10 2007 061 193 A1 beschriebene Brünierprozess zur Anwendung kommen. Die diesbezügliche Offenbarung wird durch Bezugnahme auf die
DE 10 2007 061 193 A1 in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Bei dem genannten Brünierprozess kommt es durch Vorschalten der Reinigung mittels der Haftschaummischung nicht zu einer Anlagenkontamination und es ist ein sehr gutes Brünierergebnis erzielbar. Es wird eine fleckfreie und tiefschwarze Brünierschicht mit einer Dicke von ca. 1 µm ausgebildet.
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Die Haftschaummischung kann auch zur Reinigung und Entfettung brünierter Wälzlagerringe eingesetzt werden. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn die brünierten Wälzlagerringe einem Prozessschritt wie beispielsweise einer aus der
DE 10 2012 215 591 A1 bekannten thermischen Nachbehandlung zugeführt werden. Bei der thermischen Nachbehandlung können auf den Wälzlagerringen verbliebene Konservierfilme Einbrennflecken zur Folge haben. Diese Einbrennflecken können verhindert werden, wenn die Wälzlagerringe vor der thermischen Nachbehandlung einer Behandlung mit der Haftschaummischung unterzogen werden.
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Die Brünierschicht wird durch die Behandlung mit der Haftschaummischung innerhalb üblicher Prozesszeiten nicht merklich geschädigt. Bei einer gemäß der
DE 10 2007 061 193 A1 ausgebildeten Brünierschicht führt die Anwendung des Haftschaums auch nach 30 Minuten Einwirkzeit nicht zu einer sichtbaren oder mit Messungen nach
DIN 50938 nachweisbaren Schädigung der Brünierschicht oder zu einem Angriff des darunter befindlichen Stahlmaterials.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007061193 A1 [0003, 0032, 0032, 0034]
- DE 102012215591 A1 [0033]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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