DE19525965A1

DE19525965A1 - Maschinenbauteil

Info

Publication number: DE19525965A1
Application number: DE19525965A
Authority: DE
Inventors: Roland Dr Ing Welter
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-01-23

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil, das mit seiner Außenumfangsfläche in einem Gehäuse fixiert ist oder mit seiner Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnimmt, insbesondere radial hoch belastete Laufbahnringe von Wälz lagern.

Hintergrund der Erfindung

In der Wälzlagerindustrie ist es ein altbekanntes Problem, daß Außenringe von radial hochbelasteten Wälzlagern bei Umfangslast zum Wandern im Sitz in Umfangs-, aber auch in Axialrichtung neigen. Im Prinzip genauso trifft das für Innenringe zu, wenn diese mit ihrer Innenumfangsfläche eine hochbelastete Welle aufnehmen. Dieser unerwünschte Effekt tritt um so stärker hervor, je dünner der Ring ist und je höher die Last ist. Dem versucht man nach dem bisherigen Stand der Technik dadurch zu begegnen, daß die Pressung zwischen Ring und Gehäuse bzw. zwischen Ring und Welle erhöht wird, Klebemittel eingesetzt oder Formschlußmöglichkeiten der sich berührenden Teile gesucht werden. Derartige Möglichkeiten sind jedoch teuer und oftmals in ihrer Anwen dung begrenzt, d. h. unpraktikabel.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der bisherigen Nachteile eine einfache und kostensparsame Methode zum Verhindern des Wanderns von Maschinenbauteilen im Preßsitz zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Umfangsflächen mit einer die Adhä sion erhöhenden anorganisch chemischen Schutzschicht versehen sind. Durch diese anorganisch chemische Schutzschicht auf dem Bauteil wird eine Verbes serung des Festsitzes erreicht, da an der Kontaktfläche der sich berührenden Körper atomare Bindungen (Mikroverschweißungen) gebildet werden. Wird eine derartige Werkstoffverbindung getrennt, erfolgt die Trennung nicht in der ursprünglichen Kontaktfläche, sondern im Volumen des anderen Partners, d. h. es haftet Material des einen Partners am anderen Partner. Dabei ist besonders von Vorteil, daß die Schicht wegen ihrer geringen Stärke im µ-Bereich die Einpreßkraft beim Längseinpressen nur in vertretbaren Grenzen erhöht, aber die Losbrechkraft beim Auspressen aufgrund des eingegangenen Werkstoffverbundes wesentlich höher ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Schutzschicht durch eine Oxidations behandlung gebildet sein soll. Dabei entstehen auf Eisenwerkstoffen unter schiedliche Oxyde, die mit dem Gehäusematerial bzw. mit einem anderen Bauteil die vorstehend beschriebene Werkstoffkombination bzw. den vorstehend beschriebenen Werkstoffverbund bilden.

Zweckmäßigerweise wird dabei nach Anspruch 3 die Schutzschicht durch eine Brünierbehandlung gebildet. Brünierverfahren sind an sich bekannt, werden jedoch bisher zu ganz anderen Zwecken genutzt. So werden Brünierverfahren einerseits zu Korrosionsschutzzwecken und andererseits zur Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen Oberflächenpaarungen eingesetzt. Im vor liegenden Fall erfolgt mit der Brünierschicht jedoch eine mechanische Ver klammerung zwischen den beiteiligten Partnern, d. h. im Gegensatz zum Normalfall, bei dem der Widerstand gegenüber der Adhäsion wächst, wird im vorliegendem Fall die Adhäsion gefördert. Das Brünieren erfolgt dabei in bekannter Weise in heißer konzentrierter Lösung von Natronlauge, wobei Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff abgebendes Natriumnitrit unbedingt erforderlich ist. Die Behandlungszeit ist abhängig von der Temperatur, sie verkürzt sich mit steigender Temperatur. Bei der Nachbehandlung brünierter Teile kommt dem Spülen große Bedeutung zu, weil das Abspülen der dick flüssigen Brünierlösung schwierig ist. Sie muß aber restlos von den brünierten Oberflächen entfernt werden, da nicht genügend gespülte Teile zum Ausglühen neigen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 eine Hülse, die in ein Gehäuse eingepreßt wurde,

Fig. 2 maximale Einpreßkräfte von unbehandelten und brünierten Hülsen,

Fig. 3 maximale Losbrechkräfte von unbehandelten und brünierten Hülsen.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Mehrere der in Fig. 1 dargestellten, aus dem Werkstoff St4 bestehende ein satzgehärtete und an gelassene Hülsen wurden im blanken Zustand und im brünierten Zustand in einen Preßsitzdurchmesser von 61,810 mm eines Gehäu ses eingepreßt bzw. aus diesem wieder entfernt.

Das Brünieren erfolgte dabei in bekannter Weise bei etwa 130°C in einer Lösung, die

- 600 g/Liter Natriumhydroxid
- 10 g/Liter Natriumnitrat
- 10 g/Liter Natriumnitrit

enthielt. Das Teil bzw. die Teile wurden dabei etwa 20 Minuten in der Lösung belassen, anschließen durch Mehrfachspülung gründlich abgespült und durch Abblasen mit Preßluft bzw. durch Trocknen in einem Trockenschrank mit Heißluftzirkulation das anhaftende Wasser entfernt.

Die in Fig. 2 dargestellten Einpreßkräfte zeigen, daß diese bei brünierten Hülsen (Kurve 2) etwa 2.000 N über denen von unbehandelten Hülsen (Kurve 1) liegen. Die an den einzelnen Prüflingen angegebenen Zahlenwerte sind dabei Überdeckungswerte im µm-Bereich, d. h. die unbehandelte Hülse 1 hatte einen Durchmesser, der 88 bis 176 µm über dem des Gehäusedurchmessers lag, während die brünierte Hülse 1 130 bis 186 µm größer als der Gehäuse durchmesser war.

Die in Fig. 3 dargestellten Losbrechkräfte belegen im Vergleich zu Fig. 2 einen anderen Verlauf. Die minimale Differenz zwischen unbehandelter Hülse 2 und brünierter Hülse 2 beträgt etwa 5.400 N, während bei Hülse 1 ein maximaler Differenzbetrag von über 8.000 N festgestellt wurde. Diese Losbrech kraft repräsentiert den Widerstand gegenüber einem Verschieben des Lagerrings im Preßsitz. Hohe Losbrechkraft beim Längsauspressen bedeutet also gleichzei tig ein hohes Losbrechmoment beim Verdrehen, also eine größere Sicherheit gegenüber einem Wandern des Lagerringes.

Claims

1. Maschinenbauteil, das mit seiner Außenumfangsfläche in einem Gehäuse fixiert ist oder mit seiner Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnimmt, insbesondere radial hoch belastete Laufbahnringe von Wälzlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflächen mit einer die Adhäsion erhöhenden anorganisch chemischen Schutzschicht versehen sind.

2. Maschinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Eisenwerkstoff besteht und die Schutzschicht durch eine Oxidations behandlung gebildet ist.

3. Maschinenbauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht durch eine Brünierbehandlung gebildet ist.