DE102020133550A1

DE102020133550A1 - Ring für ein Verbindungselement, Verbindungselement und entsprechendes Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102020133550A1
Application number: DE102020133550.4A
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste Coudert; Alexandre Mondelin; Arnaud Turmeau
Original assignee: SKF Aerospace France SAS
Current assignee: SKF Aerospace France SAS
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-06-24
Also published as: GB2591180B; FR3105319A1; US11389870B2; CN113090661A; FR3105319B1; US20210213520A1; GB202019208D0; GB2591180A

Abstract

Dieser Ring (6) für ein Verbindungselement (2) umfasst einen Kontaktabschnitt (52), der dazu beabsichtigt ist, mit einer Kontaktfläche (14) eines anderen Rings (4) zusammenzuwirken, und einen Befestigungsabschnitt (32), der dazu beabsichtigt ist, an einem Träger gesichert zu werden.Der Kontaktabschnitt (52) ist aus einem ersten metallischen Material hergestellt, wobei der Befestigungsabschnitt (32) aus einem zweiten metallischen Material hergestellt ist, wobei die Härte des ersten Materials streng größer ist als die des zweiten Materials, und die Zähigkeit des zweiten Materials streng größer ist als die des ersten Materials, wobei der Kontaktabschnitt (52) und der Befestigungsabschnitt (32) einstückig hergestellt sind.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement, einen Ring, der dazu beabsichtigt ist, in einem solchen Verbindungselement eingebaut zu sein, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rings.
Stand der Technik
In der Luftfahrtindustrie ist es bekannt, Wälzlager für verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel zum Implementieren einer mechanischen Schwenkverbindung an einer Motorwelle eines Luftfahrzeugs, zu verwenden. Im Allgemeinen sind die Wälzlager, die für solche Anwendungen verwendet werden, in der Form sehr komplex.
Typischerweise umfasst ein Ring, der an einem Wälzlager dieser Art eingesetzt ist, einen Kontaktabschnitt, der dazu beabsichtigt ist, in Kontakt mit den Wälzkörpern des Lagers zu kommen, und einen Befestigungsabschnitt, durch den der Ring an einem Träger oder an der Motorwelle befestigt werden kann. Zum Beispiel umfassen bestimmte Wälzlager, die dazu beabsichtigt sind, in Luftfahrzeugmotoren eingesetzt zu werden, einen Außenring, der mit einem Kragen oder einem Kurzschlusskäfigbefestigungsabschnitt versehen ist.
Unter diesen Bedingungen muss der Ring geeignet sein, zwei unterschiedliche Arten von Belastungen standzuhalten: der Kontaktabschnitt muss eine ausreichende Härte haben, um eine effektive Laufbahn hinsichtlich der Wälzkörper zu erzeugen, und der Befestigungsabschnitt muss eine angemessene strukturelle Ermüdungsfestigkeit haben, um zuverlässig den Ring an dem Träger zu befestigen.
Um diese zwei Arten von Belastungen Rechnung zu tragen, wurde vorgeschlagen, ein Material zu wählen, das einen guten Kompromiss zwischen beiden Arten von Belastungen darstellt. Zum Beispiel kann der Ring aus M50NiL-Stahl hergestellt sein und eine Laufbahnfläche des Kontaktabschnitts kann einsatzgehärtet sein.
Jedoch ist eine Lösung dieser Art nicht vollständig zufriedenstellend. Zunächst hat die Laufbahnfläche, die aus dem einsatzgehärteten M50NiL hergestellt ist, eine relativ geringe Härte im Vergleich zu anderen Stahlarten. Des Weiteren ist der Schritt des Einsatzhärtens der Laufbahnfläche des Kontaktabschnitts teuer. Ferner ist die Masse des Befestigungsabschnitts relativ hoch im Vergleich zu wenn ein leichtgewichtigere Materialien für eine vergleichbare Ermüdungsleistung verwendet werden.
Die Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, die voranstehend genannten Nachteile zu überwinden.
Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, die Eigenschaften der Härte und der strukturellen Ermüdungsfestigkeit eines Kontaktabschnitts und eines Befestigungsabschnitts eines Rings einer Verbindungsanordnung zu verbessern.
Dazu schlägt das vorliegende Dokument einen Ring für ein Verbindungselement vor, der einen Kontaktabschnitt, der dazu beabsichtigt ist, mit einer Kontaktfläche eines anderen Rings zusammenzuwirken, und einen Befestigungsabschnitt aufweist, der dazu beabsichtigt ist, an einem Träger gesichert zu werden.
Gemäß dem einem allgemeinen Merkmal dieses Rings ist der Kontaktabschnitt aus einem ersten metallischen Material hergestellt, wobei der Befestigungsabschnitt aus einem zweiten metallischen Material hergestellt ist, wobei die Härte des ersten Materials streng größer ist als die des zweiten Materials, und wobei die Zähigkeit des zweiten Materials streng größer ist als die des ersten Materials, wobei der Kontaktabschnitt und der Befestigungsabschnitt einstückig hergestellt sind.
Die Härte des ersten Materials ermöglicht, dass der Kontaktabschnitt eine bessere Kontaktermüdungsfestigkeit hat. Eine größere Zähigkeit ermöglicht dem Befestigungsabschnitt, eine gute strukturelle Ermüdungsfestigkeit zu haben. Folglich kann die Geometrie eines solchen Rings dank der mechanischen Eigenschaften teilweise optimiert werden und kann leichter und zuverlässiger sein als ein Ring, der aus einem einzigen Material hergestellt ist. Des Weiteren macht die Erzeugung eines einzigen Teils möglich, zu verhindern, dass Schweißnähte zwischen dem Kontaktabschnitt und dem geschweißten Abschnitt platziert werden müssen, was die Herstellungskosten des Rings reduziert und die Zuverlässigkeit davon erhöht.
In der vorliegenden Anwendung ist der Ausdruck „einstückig hergestellt“ als aus zwei Abschnitten bestehend zu verstehen, die einen Teil bilden, so dass die zwei Abschnitte in einem einzelnen Stück während desselben Formvorgangs gebildet werden. Ein Teil, der aus zwei Abschnitten besteht, der einstückig hergestellt ist, ist daher nicht eine Anordnung von zwei Teilen, die getrennt gebildet sind, dann miteinander während eines nachfolgenden Zusammenbauvorgangs verbunden werden.
Bevorzugt sind der Kontaktabschnitt und der Befestigungsabschnitt in einem Stück durch Sintern aus metallischen Pulvern hergestellt.
Vorteilhafterweise umfasst der Befestigungsabschnitt einen Käfig, der einen radialen Befestigungsrand und einen im Wesentlichen axialen Abschnitt aufweist, der mit mehreren umfänglich verteilten Fenstern versehen ist.
Ein anderer Aspekt schlägt ein Verbindungselement vor, das dazu beabsichtigt ist, in einem Luftfahrzeug eingesetzt zu werden, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring aufweist, wobei der erste und der zweite Ring so montiert sind, dass sie geeignet sind, mit Bezug aufeinander zu schwenken, wobei der erste Ring ein Ring ist wie voranstehend definiert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kontaktabschnitt eine Kontaktfläche, wobei das Verbindungselement zumindest eine Reihe von Wälzkörpern aufweist, die zwischen der Kontaktfläche des ersten Rings und einer Kontaktfläche des zweiten Rings eingelegt ist.
Noch ein anderer Aspekt schlägt ein Verfahren zum Herstellen eines Rings für ein Verbindungselement wie voranstehend beschrieben vor, das in dieser Reihenfolge aufweist: Lagern eines ersten metallischen Pulvers in einer Einfassung, Lagern eines zweiten metallischen Pulvers in der Einfassung, wobei das zweite Pulver verschieden von dem ersten Pulver ist, wobei das Verfahren ferner ein Sintern der Pulver aufweist, die in der Einfassung gelagert sind, um den Kontaktabschnitt und den Befestigungsabschnitt des Rings einstückig zu erzeugen.
Es ist ebenfalls möglich, eine Lagerung eines dritten metallischen Pulvers in der Einfassung vorzusehen, wobei das dritte Pulver verschieden von dem ersten und dem zweiten Pulver ist, wobei das Sintern der Pulver, die in der Einfassung gelagert sind, so ist, um einen zusätzlichen Abschnitt des Rings einstückig mit dem Kontakt- und dem Befestigungsabschnitt zu erzeugen.
Eine solche Ausführungsform macht es unter anderem möglich, einen Übergangsabschnitt zwischen einem Kontaktabschnitt und einem Befestigungsabschnitt des Rings zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren vor dem Lagern eines ersten metallischen Pulvers, ein Platzieren eines Abstandsmittels in der Einfassung, wobei die Pulver, die in der Einfassung gelagert werden, um das Abstandsmittel herum angeordnet werden.
Eine solche Ausführungsform macht es möglich, eine hohle Vorform zu erzeugen, um die Anzahl der mechanischen Bearbeitungsvorgänge zu reduzieren, die benötigt werden, um den Ring zu erhalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das Sintern der Pulver ein Spark-Plasma-Sintern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Sintern der Pulver ein isostatisches Heißpressen.
Es ist ebenfalls möglich, nach dem Sintern der Pulver einen Wärmebehandlungsschritt und/oder einen mechanischen Bearbeitungsschritt vorzusehen.
Figurenliste
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch Lesen der folgenden Beschreibung offensichtlicher, die rein als nicht beschränkendes Beispiel und mit Bezug auf die angehängten Figuren gegeben wird, in denen:

1 schematisch ein Verbindungselement gemäß einem Aspekt der Erfindung darstellt,
2 schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Rings durch Spark-Plasma-Sintern darstellt,
3 schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Rings des Verbindungselements der 1 darstellt, und
4 eine Vorform im Schnitt darstellt, die im Verlauf des Verfahrens der 3 erlangt wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Verbindungselement 2. Das Verbindungselement 2 ist ein Element eines Wälzlagers. Das Verbindungselement 2 ist dazu beabsichtigt, in einem Luftfahrzeug eingesetzt zu werden. Insbesondere ist das Verbindungselement 2 beabsichtigt, eine mechanische Schwenkverbindung zwischen einer Motorwelle und einem Träger oder Gehäuse eines Luftfahrzeugmotors (nicht gezeigt) zu führen. Jedoch ist es möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, eine unterschiedliche Anwendung für das Verbindungselement 2 vorzusehen.
Das Verbindungselement 2 umfasst einen Innenring 4 und einen Außenring 6. In diesem Fall ist der Innenring 4 beabsichtigt, an einer Motorwelle (nicht gezeigt) des Luftfahrzeugmotors gesichert zu werden, und der Außenring 6 ist dazu beabsichtigt, an einem Träger (nicht gezeigt) des Luftfahrzeugmotors gesichert zu werden.
Eine orthonormale Vektorbasis 8, die eins mit dem Außenring 6 ist, ist definiert. Die Basis 8 besteht aus einem Vektor X, einem Vektor Y und einem Vektor Z.
Die Form der Ringe 4 und 6 ist die eines Rotationszylinders um eine gemeinsame Drehachse 10. Die Achse 10 ist parallel zu dem Vektor X.
In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich, sofern nichts anderes angegeben ist, der Ausdruck „zylindrische Fläche“ auf eine Fläche, die durch ein Set von parallelen geraden Linien erzeugt ist, die auf einer geschlossenen ebenen Kurve liegen.
In der vorliegenden Anmeldung und sofern nichts anderes angegeben ist, werden die Ausdrücke „axial“, „nach axial“, „radial“ und „nach radial“ verstanden, sich auf die Drehachse 10 zu beziehen.
Der Innenring 4 ist mit einer im Wesentlichen zylindrischen Innenfläche 12, mit einer zylindrischen Außenfläche 14, die eine Innenlaufbahn bildet, und mit Seitenwänden 16 versehen, die die Innenfläche 12 und die Außenfläche 14 verbinden.
Der Innenring 4 ist aus Stahl, zum Beispiel M50, hergestellt.
Der Außenring 6 ist mit einer im Wesentlichen zylindrischen Außenfläche 18, mit einer zylindrischen Innenfläche 20, die die Außenlaufbahn bildet, und mit Seitenwänden 22 versehen, die die Außenfläche 18 und die Innenfläche 20 verbinden.
Vorteilhafterweise umfasst die Außenfläche 18 zwei Umfangsnuten 24, 26, die dazu geeignet sind, ein Dichtsegment (nicht gezeigt) aufzunehmen. Ein Fluidfilm ist axial zwischen den zwei Segmenten vorgesehen, die in den Nuten 24, 26 aufgenommen sind, wobei der Film radial zwischen der Außenfläche 18 und einer befestigten Trägerfläche (nicht gezeigt) eingeschlossen ist, um ein Schwingungsdämpfungsmittel zu bilden.
Das Verbindungselement 2 umfasst mehrere Wälzkörper 28, die zwischen den Laufbahnen aufgenommen sind, die durch die Außenfläche 14 und die Innenfläche 20 gebildet werden. Dank der Wälzkörper 28, die in dieser Weise angeordnet sind, ist der Ring 4 geeignet, relativ zu dem Ring 6 um die Achse 10 zu schwenken. Die Wälzkörper 28 werden in der radialen und der tangentialen Richtung durch einen Käfig 30 gehalten. In dem gezeigten Beispiel sind die Wälzkörper 28 zylindrische Rollen, deren Achse parallel zu der Achse 10 ist. Alternativ können die Wälzkörper von einer anderen Art, zum Beispiel Kugeln oder konische Rollen, sein. Ebenso weicht, wenn man sich das Verbindungselement 2 als keine Wälzkörper habend vorstellt, wobei es zum Beispiel ein Gleitlager ist, nicht von Umfang der Erfindung ab.
Der Außenring 6 ist mit einem Käfig 32 von einem Kurzschlusskäfigtyp versehen, der sich axial von einer Seitenwand 22 des Außenrings 6 erstreckt.
Der Kurzschlusskäfig 32 ist mit einem Befestigungsrand 34 versehen, der sich im Wesentlichen radial erstreckt und dazu beabsichtigt ist, sicher an einem feststehenden Träger oder Rahmen (nicht gezeigt), zum Beispiel mittels Gewindeschrauben, die durch Durchgangslöcher 36 hindurch gehen und in entsprechenden Gewindeöffnung des Trägers aufgenommen sind, befestigt zu werden.
Der Kurzschlusskäfig 32 umfasst einen im Wesentlichen axialen Zwischenabschnitt 38 mit mehreren Fenstern 40, die umfänglich um die Achse 10 verteilt sind. Die Fenster 40 zielen darauf ab, den Käfig 32 mit einem Freiheitsgrad zu versehen, um verschiedene Schwingungsmoden der Anordnung standzuhalten. Gemäß der gezeigten Ausführungsform umfasst der Zwischenabschnitt 38 zwei axiale Abschnitte 42, 44, wobei jeder mit Fenstern 40 versehen ist. Der Durchmesser des axialen Abschnitts 44 ist größer als der des axialen Abschnitts 42. Die zwei axialen Abschnitte 42, 44 sind durch einen Umschlagsabschnitt 46 verbunden. Der Befestigungsrand 34 umfasst einen Außenabschnitt 48, der sich radial nach außen von einem freien Ende des axialen Abschnitts 44 erstreckt, und einen Innenabschnitt 50, der sich radial nach innen von dem freien Ende des axialen Abschnitts 44 erstreckt.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist der Außenring 6 aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellt. Der Außenring 6 umfasst einen Kontaktabschnitt 52, der vorgesehen ist, um in Wälzkontakt mit den Wälzkörpern 28 zu kommen und aus einem ersten Material hergestellt ist. Folglich wirkt in dieser beispielhaften Ausführungsform der Kontaktabschnitt 52 mit der Außenfläche des Innenrings durch Einlegen der Wälzkörper 28 zusammen. Wie voranstehend angedeutet, ist es bei einer Variante möglich, ein Verbindungselement vorzusehen, dass keine Wälzkörper hat. In diesem Fall wirkt der Kontaktabschnitt 52 direkt mit der Außenfläche des Innenrings zusammen.
Der Außenring 6 umfasst ferner den Kurzschlusskäfig 32, der einen Befestigungsabschnitt bildet und der aus einem zweiten Material hergestellt ist, das verschieden von dem ersten Material ist.
Der Kontaktabschnitt 52 umfasst die Außenfläche 18 und die Innenfläche 20 und die Seitenwände 22. Der Kontaktabschnitt 52 ist aus einem Material hergestellt, das für seine Kontaktermüdungseigenschaften ausgewählt ist und dessen Härte streng größer ist als die des zweiten Materials. Folglich ist der Kontaktabschnitt 52 aus einem spezifischen Material hergestellt, um die Rolle eines direkten Wälzlagerträgers für die Elemente des Wälzlagers 28 auszuführen. In dem dargestellten Beispiel ist das erste Material ausgewählt aus der folgenden Liste: T15, AMS6560, T1 (Z80 WCrV18.4.1), M62, M50, ASP2055.
Der Kurzschlusskäfig 32 ist aus einem Material hergestellt, dessen Elastizität streng größer ist als die des ersten Materials. Folglich ist der Kurzschlusskäfig 32 aus einem spezifischen Material hergestellt, um den Kräften und Schwingungen standzuhalten. In dem gezeigten Beispiel ist das zweite Material ausgewählt aus der folgenden Liste: Titanlegierung, Aluminiumlegierung, Stahl, beispielsweise ein Stahl mit geringem oder mittleren Kohlenstoffgehalt, 32CVD13, INCONEL718.
2 zeigt schematisch eine Herstellungsvorrichtung 100. Die Vorrichtungen 100 ist zum Herstellen eines Rings, wie beispielsweise des Außenrings 6 des Verbindungselements 2, beabsichtigt.
Die Vorrichtung 100 umfasst einen Pulsgenerator 102, eine obere Modellform 104 und eine untere Modellform 106. Der Generator 102 ist dazu geeignet, einen elektrischen Strom zu erzeugen, und ist elektrisch mit den Modellformen 104 und 106 verbunden. Die Modellformen 104 und 106 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Zum Beispiel sind die Modellformen 104 und 106 aus Graphit hergestellt. Alternativ nehmen die Modellformen 104 und 106 ein elektrisch leitendes Element auf, das sich über die gesamte Höhe der Modellformen 104 und 106 erstreckt.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner einen hohlen Zylinder 108. Die Form des Zylinders 108 wird um die vertikale Achse (nicht gezeigt) gedreht. Der hohle Zylinder 108 umfasst eine zylindrische Innenfläche, wobei deren Form einer zylindrischen Fläche des unteren Endes 110 der oberen Modellform 104 und einer zylindrischen Fläche des oberen Endes 112 der unteren Modellform 106 entspricht. Wegen dieser entsprechenden Formen begrenzen das Innere des Zylinders 108 zusammen mit den Enden der Modellformen 104 und 106 eine Einfassung 114. Der Zylinder 108 umfasst eine untere Wand 109, mittels derer der Zylinder 108 vertikal relativ zu der Modellform 106 gehalten werden kann, und mittels derer der Zylinder 108 bewegt werden kann, wenn er mit Pulver gefüllt ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst einen Zylinder 116. Die Form des Zylinders 116 ist um die vertikale Achse (nicht gezeigt) gedreht. Der Zylinder 116 ist in der Einfassung 114 in einer solchen Weise angeordnet, dass seine Drehachse im Wesentlichen mit der Drehachse des Zylinders 108 zusammenfällt. Der Zylinder 116 ist kürzer als der vertikale Abstand zwischen den Modellformen 104 und 106, so dass die Formen zusammengebracht werden können, wenn die Pulver komprimiert werden.
Mit Bezug auf 3 folgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für den Außenring 6, das unter Verwendung der Herstellungsvorrichtung 100 der 2 implementiert ist. Obwohl das in 3 gezeigte Verfahren dazu dient, den Außenring 6 zu erzeugen, kann vorgesehen sein, dieses Verfahren zum Erzeugen eines anderen Rings, zum Beispiel des Innenrings 4, zu verwenden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Im Anfangszustand des Verfahrens sind die Zylinder 108 und 116 über dem oberen Ende der unteren Modellform 106 angeordnet. Folglich ist die Einfassung 114 durch den Zylinder 108 und die untere Modellform 106 begrenzt und ist von oben zugänglich.
Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt E01 eines Lagerns eines ersten metallischen Pulvers 118 (siehe 2) in der Einfassung 114. Das erste Pulver 118 ist für die Erzeugung des Kontaktabschnitts 52 des Außenrings 6 beabsichtigt. Aus diesem Grund ist das erste Pulver 118 zum Bilden des ersten Materials geeignet, das den Kontaktabschnitt 52 bildet.
Das Verfahren umfasst einen zweiten Schritt E02 eines Lagerns eines zweiten metallischen Pulvers 120 (siehe 2) in der Einfassung 114. Das zweite Pulver 120 ist zum Bilden des Kurzschlusskäfigs 32 des Außenrings 6 beabsichtigt. Aus diesem Grund ist das zweite Pulver 120 zum Bilden des zweiten Materials geeignet, das den Kurzschlusskäfig 32 bildet.
Das erste Pulver 118 und das zweite Pulver 120 sind verschieden. Insbesondere ist das erste Pulver 118 dazu beabsichtigt, einen Stahl zu bilden, der härter ist als das Material, das durch das zweite Pulver 120 gebildet wird, und das zweite Pulver ist dazu beabsichtigt, ein Metall zu bilden, das eine größere strukturelle Ermüdungsfestigkeit hat als das Material, das durch das erste Pulver 118 gebildet wird.
Aufgrund der Reihenfolge der Schritte E01 und E02 ist das erster Pulver 118 vertikal zwischen der unteren Modellform 106 und dem zweiten Pulver 120 angeordnet.
Das Verfahren umfasst einem dritten Schritt E03 des Positionierens der oberen Modellform 104. Schritt E03 umfasst das Platzieren des unteren Endes der Modellform 104 in dem Zylinder 108 und in vertikaler Anlage gegen den Zylinder 116. Folglich ist das zweite Pulver 120 vertikal zwischen der oberen Modellform 104 und dem ersten Pulver 118 angeordnet.
Das Verfahren umfasst einen vierten Schritt E04 eines Sinterns der Pulver 118 und 120. In diesem Fall umfasst der Schritt E04 ein Spark-Plasma-Sintern der Pulver 118 und 120. Spark-Plasma-Sintern ist ebenfalls bekannt durch das Akronym SPS.
Während des Schritts E04 emittiert der Pulsgenerator 102 mehrere Strompulse. Die Pulse werden zu den Pulvern 118 und 120 mittels der Modellformen 104 und 106 übertragen. Ein Widerstandsheizen veranlasst die Temperatur der Pulver 118 und 120 signifikant anzusteigen, bis sie verschmelzen. Das Ergebnis des Schritts E04 ist eine Vorform 122, die einen unteren Abschnitt 124, der dem Pulver 118 nach dem Sintern entspricht, und einen oberen Abschnitt 126 aufweist, der dem Pulver 120 nach dem Sintern entspricht. Die Vorform 122 ist in 4 dargestellt. Folglich ist der Abschnitt 124 härter als der Abschnitt 126, und der Abschnitt 126 hat eine größere strukturelle Ermüdungsfestigkeit als der Abschnitt 124. Aufgrund des Spark-Plasma-Sinterns der Pulver 118 und 120, die in derselben Einfassung 114 enthalten sind, sind die Abschnitte 124 und 126 einstückig und bilden ein einzelnes Teil, wobei es nicht notwendig ist, einen Zusammenbauvorgang durchzuführen.
Das Verfahren umfasst ein Schritt E05 eines mechanischen Bearbeitens der Vorform 122. Schritt E05 beinhaltet das Ausführen von mechanischen Bearbeitungsvorgängen, um die Vorform 122 in die Form des Außenrings 6 zu bringen. Insbesondere wird während des Schritts E05 der untere Abschnitt 124 derart mechanisch bearbeitet, dass er die Form des Kontaktabschnitts 52 annimmt, und der obere Abschluss 126 wird derart mechanisch bearbeitet, dass er die Form des Kurzschlusskäfigs 32 annimmt.
Das Verfahren umfasst einen Schritt E06 der Wärmebehandlung der Vorform 122. Schritt E06 beinhaltet ein Implementieren von zumindest einer Wärmebehandlung, die ausgewählt ist aus Abschrecken, Tempern, und Ausglühen.
Das Ergebnis des Vorgangs ist der Ring 6, wie in 1 dargestellt. Der Ring 6 wird mit einem Kontaktabschnitt 52, der aus einem Material hergestellt ist, dass ausreichend hart ist, um eine effektive Laufbahn für die Wälzkörper zu erzeugen, und einem Befestigungsabschnitt erzeugt, der leichtgewichtig ist und eine geeignete strukturelle Ermüdungsfestigkeit hat. Der Kontaktabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind einstückig gebildet und benötigen keine Implementierung eines Schweißvorgangs. Die Konsequenz davon ist eine Reduktion bei den Herstellungskosten des Rings 6 und eine Zunahme der Zuverlässigkeit davon.
Sieht man das Sintern der Pulver 118 und 120 durch isostatisches Heißpressen anstatt dem Spark-Plasma-Sintern vor, weicht es nicht von dem Umfang der Erfindung ab. Isostatisches Heißpressen ist ebenfalls bekannt durch das Akronym HIP.
Ähnlich ist es möglich, ein Hinzufügen von zumindest einem metallischen Pulver zusätzlich zu den Pulvern 118 und 120 vorzusehen. Beispielsweise wird ein metallisches Pulver vertikal zwischen den Pulvern 118 und 120 eingefügt. Das metallische Pulver, das in dieser Weise eingefügt ist, kann einen Übergangsabschnitt zwischen den Abschnitten 124 und 126 bilden.
Des Weiteren weicht ein Vorsehen des Austauschens der Schritte E05 und E06 nicht vom Umfang der Erfindung ab. Ähnlich ist es möglich, einige der mechanischen Bearbeitungsschritte vor den Wärmebehandlungsvorgängen, und andere mechanische Bearbeitungsschritte nach den Wärmebehandlungsvorgängen durchzuführen, oder sogar einige der Wärmebehandlungsvorgänge vor den mechanischen Bearbeitungsvorgängen auszuführen und andere Wärmebehandlungsvorgänge nach den mechanischen Bearbeitungsvorgängen auszuführen.
Das Benutzen des Zylinders 116 ist dahingehend vorteilhaft, dass er es ermöglicht, die Anzahl der mechanischen Bearbeitungsvorgänge zu reduzieren, die während des Schritts E05 implementiert werden müssen. Es ist ebenfalls möglich, vorzusehen, dass im Anfangszustand des Verfahrens der Zylinder 116 nicht in der Einfassung 114 angeordnet ist. In diesem Fall wird die Vorform 122, die am Ende des Schritts 104 erlangt wird, nicht hohl sein, wie in 4 dargestellt ist.
Es ist ebenfalls möglich, das mehrfache Wiederholen einer Phase vorzusehen, die aus den Schritten E01 und E02 besteht. Als ein Ergebnis enthält die Einfassung 114 mehrere Abschnitte, die vertikal angeordnet sind und die jeweils die Dicke des ersten Pulvers 118 und die Dicke des zweiten Pulvers 120 aufweisen. In diesem Fall ist am Ende des Schritts E04 die Vorform ein Stab, der in dieser Reihenfolge angeordnet einen Abschnitt, der aus dem ersten Material hergestellt ist, einen Abschnitt, der aus dem zweiten Material hergestellt ist, einen Abschnitt, der aus dem ersten Material hergestellt ist, einen Abschnitt, der aus dem zweiten Material hergestellt ist, usw. aufweist. In diesem Fall umfasst das Verfahren zwischen den Schritten E04 und E05 einen zusätzlichen Schritt, der ein Schneiden, beispielsweise durch Sägen, eines Teils des Stabs, der aus einem Abschnitt, der aus dem ersten Material hergestellt ist, und einem Abschnitt besteht, der aus dem zweiten Material hergestellt ist, beinhaltet, um eine neue Vorform zu erlangen, die identisch zu der Vorform 122 ist.

Claims

Ring (6) für ein Verbindungselement (2), der einen Kontaktabschnitt (52), der dazu beabsichtigt ist, mit einer Kontaktfläche (14) eines anderen Rings (4) zusammenzuwirken, und einen Befestigungsabschnitt (32) aufweist, der dazu beabsichtigt ist, an einem Träger gesichert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (52) aus einem ersten metallischen Material hergestellt ist, wobei der Befestigungsabschnitt (32) aus einem zweiten metallischen Material hergestellt ist, wobei die Härte des ersten Materials streng größer ist als die des zweiten Materials, und die Zähigkeit des zweiten Materials streng größer ist als die des ersten Materials, wobei der Kontaktabschnitt (52) und der Befestigungsabschnitt (32) einstückig hergestellt sind.
Ring (6) gemäß Anspruch 1, wobei der Kontaktabschnitt (52) und der Befestigungsabschnitt (32) einstückig durch Sintern der metallischen Pulver hergestellt sind.
Ring (6) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Befestigungsabschnitt einen Käfig (32) aufweist, der einen radialen Befestigungsrand (34) und einen im Wesentlichen axialen Abschnitt (38) aufweist, der mit mehreren umfänglich verteilten Fenstern (40) versehen ist.
Verbindungselement (2), das dazu beabsichtigt ist, in einem Luftfahrzeug eingesetzt zu werden, das einen ersten Ring (6) und einen zweiten Ring (4) aufweist, wobei der erste und der zweite Ring (4, 6) derart montiert sind, dass sie sich bezogen aufeinander um eine Rotationsachse bewegen können, wobei der erste Ring (6) ein Ring gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.
Verbindungselement (2) gemäß Anspruch 4, wobei der Kontaktabschnitt (52) eine Kontaktfläche (20) aufweist, wobei das Verbindungselement (2) zumindest eine Reihe von Wälzkörpern (28) aufweist, die zwischen der Kontaktfläche (20) des ersten Rings (6) und einer Kontaktfläche (14) des zweiten Rings (4) angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Rings (6) für ein Verbindungselement (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte: Lagern (E01) eines ersten metallischen Pulvers (118) in einer Einfassung (114), Lagern (E02) eines zweiten metallischen Pulvers (120) in der Einfassung (114), wobei das zweite Pulver (120) verschieden von dem ersten Pulver (118) ist, und Sintern (E04) der Pulver (118, 120), die in der Einfassung (114) gelagert sind, um in einem Stück den Kontaktabschnitt (52) und den Befestigungsabschnitt (32) des Rings herzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 6, das ferner das Lagern eines dritten metallischen Pulvers in der Einfassung (114) aufweist, wobei das dritte Pulver verschieden von dem ersten und dem zweiten Pulver (118, 120) ist, wobei das Sintern (E04) der Pulver (118, 120), die in der Einfassung (114) gelagert sind, dem Erzeugen eines zusätzlichen Abschnitts des Rings (6) in einem Stück mit dem Kontaktabschnitt (52) und dem Befestigungsabschnitt (32) dient.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, aufweisend vor dem Lagern (E01) eines ersten metallischen Pulvers, ein Platzieren eines Abstandsmittels (116) in der Einfassung (114), wobei die Pulver (118, 120), die in der Einfassung (114) gelagert sind, um das Abstandsmittel (116) herum angeordnet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Sintern (E04) der Pulver (118, 120) ein Spark-Plasma-Sintern und/oder ein isostatisches Heißpressen umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, das ferner nach dem Sintern (E04) der Pulver (118, 120) einen Wärmebearbeitungsschritt (E06) und/oder einen mechanischen Bearbeitungsschritt (E05) aufweist.