DE102015216657A1

DE102015216657A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils und metallisches Lagerbauteil

Info

Publication number: DE102015216657A1
Application number: DE102015216657.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Kelemen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils (3) offenbart. Eine Beschichtung (7) wird zum Korrosionsschutz mit einem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren auf die zu schützende Außenfläche (4) des metallischen Lagerbauteils (3) aufgetragen. Das so hergestellte metallische Lagerbauteils (3) ist gebrauchsfertig und braucht keinen weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils.
Ferner betrifft die Erfindung ein metallisches Lagerbauteil mit einer Außenfläche, die gegen Korrosion geschützt ist.
Die europäische Patentschrift EP 0 800 011 B1 offenbart ein Schutzelement gegen elektrolytische Korrosion, insbesondere für ein Kraftfahrzeugfederbein und sein Lager. Mit dem Schutzelement sind Verbindungen zwischen Metallteilen gegen elektrolytische Korrosion geschützt. So soll z. B. die Verbindung zwischen einem Radlager eines Motorfahrzeugs und der entsprechenden Strebe geschützt werden. Hierzu hat das Lager einen festen äußeren Ring mit einem Anbringungsflansch zum verbinden des Lagers mit der Strebe ausgebildet. Das Schutzelement ist eine Abdeckung aus einer dünnen Metallplatte, die elektrisch passiviert ist. Die Abdeckung ist derart geformt, dass sie dicht auf einer Berührungsoberfläche eines der Metallteile passt, um die Teile voneinander getrennt zu halten.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2013 212 074 A1 offenbart ein Radlager mit einem Radialflansch, aufweisend ein erstes Ringteil und ein zweites Ringteil, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Ferner hat das Radlager einen axialen Zentrierabschnitt, auf dem die Radfelge und/oder eine Bremsscheibe befestigt werden können. Der Zentrierabschnitt ist auf einem Aufnahmeabschnitt des Radflansches aufrolliert. Der Zentrierabschnitt besteht ferner aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2013 208 012.3 offenbart ein Beschichtungsverfahren für ein Bauteil eines Wälzlagers. Hierzu wird auf einer Metalloberfläche des Bauteils ein elastischer, stromisolierender Lack aufgebracht. Durch den stromisolierenden Lack sind somit das Getriebe oder der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gegen die in einem Kraftfahrzeug durch einen Starter erzeugten hohen Ströme geschützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils zu schaffen, bei dem zumindest derjenige metallische Flächenabschnitt des Lagerbauteils gegen Korrosion geschützt ist, der in Kontakt mit einem metallischen Flächenabschnitt des Einbauteils ist, wobei das metallische Lagerbauteil einfach und kostengünstig herzustellen sein soll.
Diese Aufgabe, wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein metallisches Lagerbauteil zu schaffen, bei dem zumindest ein Flächenabschnitt gegen Korrosion geschützt ist, um somit ein Anbacken an einem Flächenabschnitt eines Einbauteils zu verhindern. Dabei ist es wichtig, dass der gegen Korrosion geschützte Flächenabschnitt des metallischen Lagerbauteils auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden soll.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils zeichnet sich dadurch aus, dass eine vor Korrosion zu schützende Außenfläche bzw. ein zu schützender Flächenabschnitt des metallischen Lagerbauteils in den Wirkbereich einer Cold-Spray-Einheit ausgerichtet wird. Im nächsten Schritt wird die Beschichtung zum Korrosionsschutz mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren auf die zu schützende Außenfläche bzw. auf den zu schützenden Flächenabschnitt des metallischen Lagerbauteils aufgetragen.
Die Aufbringung der Beschichtung mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren hat den Vorteil, dass die Beschichtung sofort mit der für den Gebrauch erforderlichen Dicke aufgetragen wird, ohne dass nachträglich eine Nachbearbeitung bzw. eine spanende Nachbearbeitung des Lagerbauteils durchgeführt werden muss.
Mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren werden Zink, Kupfer, Zinn, Nickel, Lagermetall, Gold, Silber, Platin oder Gemische aus den vorgenannten Metallen auf die zu schützende Außenfläche bzw. auf den zu schützenden Flächenabschnitt als Beschichtung für das metallische Lagerbauteil aufgebracht. Die Beschichtung für den Korrosionsschutz wird mit einer Dicke von 0,3 mm auf die zu schützende Außenfläche bzw. auf den zu schützenden Flächenabschnitt des metallischen Lagerbauteils aufgetragen. Besonders von Vorteil ist die Beschichtung zum Korrosionsschutz bei Radlagern. Durch die Beschichtung ist sichergestellt, dass ein auf der Achse befestigtes Rad nicht durch Korrosion festsitzt und somit ein einfacher, leichter Austausch des Rades ermöglicht wird. Gleiches gilt auch für andere Lagerbauteile, die sich in Kontakt mit anderen Metalloberflächen von Einbauteilen befinden, so dass durch die Korrosionsschutzbeschichtung ein Festsitzen des Lagerbauteils an einem Einbauteil verhindert wird.
Das mit dem Verfahren hergestellte metallische Lagerbauteil besitzt eine Außenfläche, die gegen Korrosion durch die Beschichtung geschützt wird. Hierzu wird auf die Außenfläche des metallischen Lagerbauteils eine mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren aufgebrachte Beschichtung mit einer Dicke von 0,3 mm so aufgebracht, dass das Lagerbauteil mit der aufgebrachten Beschichtung sofort gebrauchsfertig ist.
Das Kalt-Spritz-Verfahren (Cold-Spray-Verfahren) ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem der Beschichtungswerkstoff in Pulverform mit sehr hoher Geschwindigkeit auf das Trägermaterial (in diesem Fall ein metallisches Lagerbauteil) aufgebracht wird. Dazu wird ein auf wenige hundert Grad aufgeheiztes Prozessgas durch Expansion in einer Lavaldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und anschließend die Pulverpartikel in den Gasstrahl injiziert. Die injizierten Spritzpartikel werden dabei auf eine so hohe Geschwindigkeit beschleunigt, dass sie im Gegensatz zu anderen thermischen Spritzverfahren auch ohne vorangehendes An- oder Aufschmelzen beim Aufprall auf das Substrat eine dichte und festhaftende Schicht bilden. Die kinetische Energie zum Zeitpunkt des Aufpralls reicht für ein vollständiges Aufschmelzen der Partikel nicht aus.
Industriell werden Kaltgasspritzen heute in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Low Pressure Technik eignet sich hervorragend zur Reparatur von diversen kleineren Beschädigungen auf Metallteilen, beispielsweise Beulen, Dellen, Kratzern, Rostflecken, Rissen, etc. Besonders bei temporären und permanenten Reparaturen, bei denen Zeit (Stillstand) und Austausch Geld kosten, wird diese Methode gerne angewendet. Auch besteht die Möglichkeit, dass Low Pressure Verfahren in vollautomatische Prozesse zu integrieren. Die Technik ist hervorragend zur Produktion und Entwicklung von neuen Teilen geeignet. Darüber hinaus ist die Low Pressure Cold-Spray-Technik nicht nur für fast alle Metalle geeignet, sondern auch für Glas und Keramik.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein Lagerbauteil, das auf der Außenfläche bzw. auf dem Flächenabschnitt die Beschichtung trägt;
2 eine schematische Ansicht des Zusammenwirkens eines metallischen Bauteils mit dem erfindungsgemäßen Lagerbauteil;
3 eine teilweiße perspektivische Ansicht eines Lagers mit der erfindungsgemäßen Beschichtung, das in dieser Ausführungsform ein Nadellager ist; und
4 eine Schnittansicht eines Lagers mit der erfindungsgemäßen Beschichtung, das in dieser Ausführungsform ein Radlager ist.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Lagerbauteils 3, auf dessen Außenfläche 4 eine Beschichtung 7 mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren aufgebracht worden ist. Die Beschichtung 7 bildet eine Außenfläche 5. Mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren wird die Beschichtung 7 auf das Bauteil 3 bevorzugt mit einer Dicke D von 0,3 mm aufgebracht. Nach dem Aufbringen der Beschichtung 7 ist das Lagerbauteil 3 sofort gebrauchsfertig. Weitere Bearbeitungsschritte der Beschichtung 7 erübrigen sich.
2 zeigt eine schematische Ansicht des Zusammenwirkens des Lagerbauteils 3 mit einer Außenfläche 8 eines weiteren metallischen Bauteils 2. Das Lagerbauteil 3 wird z. B. an das metallische Bauteil 2 angebaut, so dass die Außenfläche 5 der Beschichtung 7 in Kontakt ist mit der Außenfläche 8 des metallischen Bauteils 2. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung 7 auf dem Lagerbauteil 3 ist somit die Kontaktkorrosion zwischen dem metallischen Bauteil 2 und dem Lagerbauteil 3 vermieden. Durch die Vermeidung der Korrosion ist der Ausbau des Lagerbauteils 3 wesentlich vereinfacht und nicht durch Anhaftungen aufgrund der Korrosion behindert.
3 zeigt schematisch die Anwendung der erfindungsgemäßen Beschichtung 7 auf einem Lagerbauteil 3, welches der Außenring eines Nadellagers 1 ist.
4 zeigt eine Schnittansicht durch ein Radlager 1 bei dem die gegenwärtige Erfindung Anwendung findet. Das Radlager 1 umfasst eine Radnabe 10 die ein Wälzlager 9 mit mehreren Wälzkörpern 9A trägt. Das Lagerbauteil 3 des Radlagers 1 trägt an seiner Außenfläche 4 die Beschichtung 7. Die Beschichtung 7 dient zur Vermeidung der Kontaktkorrosion zwischen einem an der Radnabe 10 angesetzten Rad und dem Lagerbauteil 3.
Bezugszeichenliste

1: Lager; Nadellager, Radlager
2: metallisches Bauteil
3: Lagerbauteil
4: Außenfläche Lagerbauteil
5: Außenfläche der Beschichtung
7: Beschichtung
8: Außenfläche metallisches Bauteil
9: Wälzlager
9A: Wälzkörper
10: Radnabe
D: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0800011 B1 [0003]
DE 102013212074 A1 [0004]
DE 102013208012 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils (1), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass eine vor Korrosion zu schützende Außenfläche (4) des metallischen Lagerbauteils (3) in den Wirkbereich einer Cold-Spray-Einheit ausgerichtet wird; • dass eine Beschichtung (7) zum Korrosionsschutz mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren auf die zu schützende Außenfläche (4) des metallischen Lagerbauteils (3) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren Zink, Kupfer, Zinn, Nickel, Lagermetall, Gold, Silber, Platin oder Gemische aus den oben genannten Metallen auf die zu schützende Außenfläche (4) des metallischen Lagerbauteils (3) aufgebracht werden.
Verfahren nach einen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (7) zum Korrosionsschutz mit einer Dicke (D) von 0,3 mm auf die zu schützende Außenfläche (4) des metallischen Lagerbauteils (3) aufgetragen wird und an dem metallischen Lagerbauteil (3) keine weiteren Bearbeitungsschritte ausgeführt werden.
Metallisches Lagerbauteil (3) mit einer Außenfläche (4), die gegen Korrosion zu schützen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen (4) des metallischen Lagerbauteils (3) eine nach dem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren aufgebrachte Beschichtung (7) mit einer Dicke von 0.3mm besitzt und die so aufgebrachte Beschichtung (7) gebrauchsfertig ist.