DE1179720B

DE1179720B - Verfahren zur pulvermetallurgischen Her-stellung der die Betriebsbelastungen auf-nehmenden Bestandteile von Waelzlagern

Info

Publication number: DE1179720B
Application number: DEK23811A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willy Koerber
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1954-10-21
Filing date: 1954-10-21
Publication date: 1964-10-15

Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung der die Betriebsbelastungen aufnehmenden Bestandteile von Wälzlagern Es ist bekannt, Wälzlager-Bestandteile durch Sintern von Metallpulver herzustellen. Beim Betrieb solcher Lager haben jedoch Laufringe und Rollkörper, also diejenigen Bestandteile der Wälzlager, die die Betriebsbelastungen aufzunehmen haben, den Anforderungen bisher nicht entsprochen. Insbesondere haben sie nicht die Härte und Verschleißfestigkeit aufgewiesen, die mit solchen Lagerbestandteilen aus Gußstahl gleicher Zusammensetzung erzielt werden konnten, auch wenn, wie bekannt, das Erzeugen der Endform durch starke Verformung des von der endgültigen Form stark abweichenden Ausgangsstückes erzielt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der die Betriebsbelastungen aufzunehmenden Bestandteile von Wälzlagern, wie Laufringe und Rollkörper, sind diese Nachteile bei Kombination folgender Verfahrensschritte behoben: a) Ein aus Pulver von einer wenigstens annähernd dem üblichen Wälzlagerstahl entsprechenden Zusammensetzung kalt gepreßter Preßling wird bei 850 bis 900° C etwa 15 Minuten lang vorgesintert; b) der vorgesinterte Körper wird vor dem Fertigsintern in einer Schutzgasatmosphäre 10 bis 20 Minuten auf 800 bis 900° C erwärmt und abgelöscht; c) der bei 1250 bis 1300° C in etwa 30 Minuten fertiggesinterte Körper wird bei 800 bis 900° C auf Schleifmaß gewalzt; d) der auf Schleifmaß gebrachte Körper wird gehärtet und mit einer Prägerolle auf Fertigmaß gewalzt.
Wälzlagerbestandteile, die in dieser Weise hergestellt sind, stehen im praktischen Betrieb entsprechenden Teilen aus Gußstahl gleicher Zusammensetzung nicht nur nicht nach, sondern sind ihnen sogar überlegen. Vor allem trifft dies hinsichtlich ihrer Abnutzungsfestigkeit zu. Als Schutzgasatmosphäre dient dabei beispielsweise entweder entschwefeltes Leuchtgas oder gespaltener Ammoniak. Es hat sich außerdem als vorteilhaft herausgestellt, die einschließlich des Fertigsinterns in der Schutzgasatmosphäre behandelten, dann abgelöschten und anschließend fertiggesinterten Körper bei 800 bis 900° C auf Schleifmaß zu walzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die zur Anwendung kommende Sintermasse gegebenenfalls durch einen ihren Kohlenstoffgehalt steigernden Zusatz oder durch Einsatzhärtung aufgekohlt werden. Als ein den Kohlenstoffgehalt steigernder Zusatz kommt dabei vor allem Eisenkarbid, und zwar ebenfalls als Pulver in Betracht. Weiterhin kann die Sintermasse, wenn zusätzliche Komponenten erforderlich sind, durch Beimengung von Metalloxyden und Reduzierung dieser Oxyde im Laufe der Fertigung zur Erzielung der gewünschten Laufeigenschaften des Lagers entsprechend legiert werden. Dabei können auch Metallsalze, insbesondere solche der Schwermetalle, wie Nickel, Chrom, Kobalt und/oder Mangan bzw. deren Lösungen in Wasser, Glyzerin oder anderen höherwertigen Alkoholen, der Masse zugegeben bzw. durch Tränkung im Vakuum ihr zugeführt werden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann der fertiggesinterte Teil durch zwei gegenläufige Walzen auf Fertigmaß gebracht werden. In dieser Weise lassen sich die Endabmessungen des Ringes besonders einfach zustande bringen.
Weitere Einzelheiten dazu sind aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ersichtlich, das an Hand der Zeichnung erläutert ist. In ihrer F i g. 1 ist beispielsweise der ungesinterte Preßling für einen Rillenkugellager-Außenring gezeigt; F i g. 2 gibt seine angeführte Bearbeitung im fertig gesinterten Zustand durch zwei gegenläufige Walzen wieder; in F i g. 3 ist schließlich der fertige Rillenkugellager-Außenring dargestellt.
Nach der F i g. 1 weist der ungesinterte Preßling von einer wenigstens annähernd dem üblichen Wälzlagerstahl entsprechenden Zusammensetzung einen rechteckigen Querschnitt auf. Er ist mit dem fertigen Ring nach F i g. 3 etwa gewichtsgleich. Die mittlere Dichte dieses Preßlings liegt zweckmäßig bei einem spezifischen Gewicht von etwa 7.
Aus der linken Hälfte der F i g. 1 ist der Dichteverlauf des Werkstolles über den Querschnitt angedeutet. A-A gibt dabei die Lage der Preßneutralen an, d. h. diejenige Stelle, an der beim Pressen die Druckkeile 1 und 2 zusammentreffen.
Der Preßling nach F i g. 1 wird dem Hauptmerkmal der Erfindung entsprechend einer Vorsinterung bei 850 bis 900° C unterzogen, die ihm innerhalb von 15 Minuten die erforderliche Festigkeit verleiht. Danach wird der vorgesinterte Körper vor dem Fertigsintern in einer Sehutzgasatmosphäre von 800 bis 900'= C erwärmt und abgelöscht.
Hierdurch wird das Gefüge homogenisiert, weil erreicht ist, daß alle vorgesinterten Werkstücke eine gleichmäßige Ausgangsstruktur für die nachfolgenden Operationen erhalten.
Die endgültige Formgebung des Rillenkugellager-Außenringes erfolgt nach F i g. 2 dadurch, daß der in der beschriebenen Weise behandelte Teil durch die beiden gegenläufigen Walzen 3 und 4 gewalzt wird. Die Walze 4 umschließt den Ringquerschnitt an der Mantelseite 5 und an den beiden Stirnseiten 6 und 7. Mittels der Walze 4 werden gleichzeitig die Abrundungen 8 und 9 angewalzt.
Durch den Profilkörper 10 der Walze 3, der in der Pfeilrichtung R gegen die Walze 4 gepreßt wird, kommt die Laufbahnform 11 zustande. In den vom Pressen her weniger verdichteten Zonen 12 und 13 (vgl. F i g. 1) findet durch die Bearbeitung mit den Walzen 3 und 4 eine Verdichtung statt, die - wie es die F i g. 3 zeigt -- an der Angriffsfläche 14 des Profilkörpers 10 am stärksten ist.
Durch das Walzen tritt unter fortlaufender Verdichtung des w'erkstoffes eine Reckung in der Umfangsrichtung ein, die eine Zunahme des Ringdurchmessers auf das vorbestimmte Maß herbeiführt. Weiterhin wird dadurch ein spezifisches Gewicht von 7,5 bis 7,6 erzielt, also eine Dichte, die erschmolzenem Kugellagerstahl nahekommt.
Die Laufbahn braucht nicht fertiggeschliffen zu werden. Sie kann vielmehr durch Kaltwalzprägen nochmals an der Oberfläche verdichtet, kalt gehärtet und auf das effektive Fertigmaß gebracht werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Wälzlaaerteile mit Öl zu tränken. Dadurch wird eine gewisse Selbstschmierung bewirkt, und es werden verbesserte Notlaufeigenschaften des betreffenden Lagers erzielt.
Ebenso, wie es bei der angeführten Ausführungsform der Erfindung beschrieber_ wurde, läßt sich das geschilderte Verfahren auch für aridere, die Betriebsbelastungen aufnehmenden Bestandteile von Wälzlagern anwenden. In dieser Weise lassen sich vor allem auch innere Rollbahnringe, darüber hinaus aber auch Wälzkörper aller Art herstellen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Elle_-stellung der die Betriebsbelastungen aufnehmenden Bestandteile von Wälzlagern, wie Laufringe und Rollkörper, durch Sintern eines von der endgültigen Form abweichenden Preßlings und Herstellen der Endform durch Walzen, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Maßnahmen: a) Ein aus Pulver von einer wenigstens annähernd dem üblichen Wälzlagerstahl entsprechenden Zusammensetzung kalt gepreßter Preßling wird in Schutzgasatmosphäre bei 850 bis 900' C etwa 15 Minuten lang vorgesintert; b) der vorgesinterte Körper wird vor dem Fertigsintern in einer Schutzgasatmosphäre 10 bis 20 Minuten auf 800 bis 900° C erwärmt und abgelöscht; c) der bei 1250 bis 1300° C in etwa 30 Minuten in Schutzgasatmosphäre fertiggesinterte Körper wird bei 800 bis 900° C auf Schleifmaß gewalzt; d) der auf Schleifmaß gebrachte Körper wird gehärtet und mit einer Prägerolle auf Fertigmaß gewalzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermasse durch einen ihren Kohlenstoffgehalt steigernden Zusatz oder durch Einsatzhärtung aufgekohlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1. oder 2, gekennzeichnet durch Beimengung von Metalloxyden zur Sintermasse und Reduzierung dieser Oxyde im Laufe der Fertigung.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß Metallsalze, insbesondere solche der Schwermetalle, wie Nickel; Chrom, Kobalt und ,!oder Mangan bzw. deren Lösungen in Wasser, Glyzerin oder anderen höfierwertieen Alkoholen, der Masse zugegeben bzw. durch Träne#-ung im Vakuum ihr zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der fertiggesinterte Teil zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen auf Fertigmaß gewälzt wird.
6. Wälzlager-Bestandteile nach Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit C51 getränkt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 581824, 889 454, 900 102. 901_ 892, 903 464; USA.-Patentschriften Nr. 2 239 800, 2 284 638; R. K i e f f e r und W. H o t o p, Sintereisen und Sinterstahl (1948), S. 228, 229, 230, 248, 345, 410, .197.