DE19928775A1 - Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung - Google Patents
Induktionsgehärtete WälzlagervorrichtungInfo
- Publication number
- DE19928775A1 DE19928775A1 DE19928775A DE19928775A DE19928775A1 DE 19928775 A1 DE19928775 A1 DE 19928775A1 DE 19928775 A DE19928775 A DE 19928775A DE 19928775 A DE19928775 A DE 19928775A DE 19928775 A1 DE19928775 A1 DE 19928775A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bearing
- track
- hardness
- induction hardened
- ball
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/005—Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/64—Special methods of manufacture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
- C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S384/00—Bearings
- Y10S384/90—Cooling or heating
- Y10S384/913—Metallic compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung, die unter Anordnung von Wälzelementen in einem Laufbahn-Spurelement verwendet wird, wobei eine ausgezeichnete Kaltziehbarkeit und eine verbesserte Verschleißfestigkeit und eine verlängerte Standzeit erreicht sind; als Bestandteile einer Legierung für das Laufbahn-Spurelement sind vorgesehen 0,40 bis 0,90% C, 0,05 bis 0,80% Si, 0,10 bis 2,0% Mn, 0,05 bis 0,50% Ti und 0,03% oder weniger N, bezogen auf das Gewicht; des weiteren ist eine Induktionshärtung an mindestens der Laufbahnfläche des Laufbahn-Spurelements durchgeführt, und sind Ti-Karbid und Ti-Carbonitrid, je mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 bis 100 nm, an der Oberfläche und in den Stählen des Laufbahn-Spurelements dispergiert, um die Härte der Laufbahnfläche auf HRC 59 oder höher einzustellen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wälzlagervorrichtung, die typischerweise durch
Führungseinheiten für eine lineare bzw. geradlinige Bewegung, wie beispiels
weise Wälzlager, Kugelumlaufschrauben, Wasserpumpenlager, Gleichlauf
gelenk-Laufringe und Lager für Nabeneinheiten zur Verwendung bei Automo
bilen, und betrifft insbesondere eine induktionsgehärtete Wälzlagervorrich
tung, die eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweist, eine lange Stand
zeit besitzt, sowie eine hervorragende Kaltziehbarkeit aufweist und in der
Lage ist, die Standzeit eines Gesenks durch Induktionshärtung zu verlängern.
Bisher gibt es die Technik der Anwendung der Induktionshärtung bei Teilen,
die aus Kohlenstoffstählen zur Verwendung in mechanischen Strukturen her
gestellt sind, unter anderem mittlere Kohlenstoffstähle (C: 0,40 bis 0,60%)
wie sie typischerweise beispielsweise von Automobilteilen dargestellt werden,
um die Härte nur an ihrer Oberfläche zu erhöhen und um die statische
Biege/Dreh-Festigkeit zu verbessern oder die Wälzkontaktfestigkeit zu ver
bessern. Für solche Anwendungsverwendungen sind hauptsächlich Stahlma
terialien, wie beispielsweise JIS-S53C-Stähle, verwendet worden. Beispiels
weise offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Hei 5-57
324 ein Verfahren zum Herstellen eines induktionsgehärteten Lagers zur Ver
wendung in Automobil-Nabeneinheiten, die als Hauptbestandteile 0,50 bis
0,65% C, 0,07 bis 0,15% Si, 0,05 bis 0,35% Mn, 0,25 bis 0,55% Cr und
0,0035% oder weniger B, bezogen auf das Gewicht, all ein Material für min
destens einen Ring von äußerem Ring und innerem Ring als Lagerteile ent
halten, die im Wege einer Bohrverarbeitung herzustellen sind.
Des weiteren offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Hei
5-59 486 als eine weitere Technik Stähle, die zum Kaltschmieden verwendet
werden, eine hervorragende Induktionshärtbarkeit und Ermüdungseigenschaft
aufweisen, indem ein Material hergestellt bzw. verarbeitet wird, das 0,4 bis
0,6% C, 0,1% oder weniger Sl, 0,2 bis 0,4% Mn, 0,015% oder weniger P
0,005 bis 0,015% S, 0,20 bis 0,50% Cr, 0,08 bis 0,30% Mo, 0,0005 bis
0,00030% B, 0,02 bis 0,05% Ti, 0,01 bis 0,05% Al, 0,06% oder weniger N und
0,002% oder weniger O enthalten, wobei die Summe von Cr und Mo zwischen
0,30 und 0,80% liegt.
Des weiteren offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Hei
6-341 342 eine Führungseinheit für eine lineare bzw. geradlinige Bewegung,
die eine Härte Hv eines induktionsgehärteten Laufbahn-Spurelements einer
Führungsschiene aufweist, die auf 700 oder mehr erhöht ist, und die eine ver
besserte Verschleißfestigkeit aufweist, ohne die Kaltziehbarkeit zu beein
trächtigen, durch Ausbildung der Zusammensetzung der Stähle als solche mit
0,56 bis 1,0% C, 0,15% oder weniger Si, 0,20 bis 0,40% Mn, 0,30 bis 0,70
%Cr und 0,0005 bis 0,0035% B.
Im allgemeinen wird die Härte von Stahlmaterial wenn, der Kohlenstoffgehalt
in den Stahlmaterialien zunimmt, nach Induktionshärten und Tempern höher.
Bei Stahlmaterialien, beispielsweise dem obenangegebenen JIS-S53C, kann
die Härte von etwa HRC 59 durch geeignetes und korrektes Regeln der Wär
mebehandlung erhalten werden, jedoch sind die Standzeit in Hinblick auf die
Widerstandsfestigkeit gegenüber einer Wälzermüdung und die Verschleiß
festigkeit noch ungenügend. Des weiteren gibt es auch das Problem, daß die
Kaltverarbeitbarkeit des Stahlmaterials herabgesetzt wird, wenn der Kohlen
stoffgehalt zunimmt, und dies führt zu einer Erhöhung der Gesenkkosten bei
dem Kaltzieh-Vorgang. Wenn die Ziehgeschwindigkeit mit dem Ziel der Her
absetzung der Kosten verlangsamt wird, verschlechtert sich die Produktivität.
Für das Lager, das für Nabeneinheiten verwendet wird, die in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung Hei 6-57 324 offenbart sind, gibt es, da
der Bereich für die Zusammensetzung der Bestandteile in der Legierung in
Hinblick auf C, Si, Mn und Cr definiert ist, den beachtenswerten Vorteil, daß
der Maximalwert Hv 230 sogar dann nicht überschreitet, wenn der Anlaß
schritt nach dem Heißschmieden eingespart wird, so daß eine Bohrverarbei
tung bei einer Herstellung ohne Beeinträchtigung des Werkzeugs zur Anwen
dung gebracht werden kann, sowie daß eine für die praktische Verwendung
geeignete Härte für Laufbahn-Spurelemente gewährleistet werden kann. Je
doch besteht ein Problem in Hinblick auf die Wälzermüdungseigenschaft. Das
heißt, gemäß Darstellung in Fig. 5 besteht die Tendenz, daß die Wälz
laufbahnflächen 2 einer induktionsgehärteten Nabeneinheit (gekreuzt schraf
fierter Bereich) unter einem Abrieb oder Vertiefungen, die für die Standzeit
des Lagers von Nachteil sind, infolge einer Herabsetzung der Schmiermittel
viskosität leiden, die durch das Eindringen von Schmutzwasser und Hinder
nissen bzw. Fremdkörpern verursacht ist, und daher besteht noch Raum für
eine Verbesserung hinsichtlich dieser Nachteile.
Des weiteren besitzen die Stähle zur Verwendung beim Kaltschmieden, die in
der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Hei 5-59 486 offenbart
sind, eine ausgezeichnete Härtbarkeit, jedoch wird der größte Teil von Ti, der
ausschließlich mit 0,02 bis 0,05% zugegeben wird, für das Festlegen von N
aufgegeben, das für den Einbau von B erforderlich ist, und somit kann kein
ausreichender Effekt für die Verschleißfestigkeit erwartet werden. Dies führt
zu der Entstehung des Problems der Vergrößerung der Möglichkeiten für das
Vorhandensein von nicht-metallischen Ti-System-Einschlüssen mit einer
Größe von einigen zig Mikrometern, die für die Wälzermüdungsstandzeit von
Nachteil sind.
Des weiteren ist die Führungseinheit für eine lineare bzw. geradlinige Bewe
gung, die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Hei 6-341
432 offenbart ist, zufriedenstellend in Hinblick auf die Kaltziehbarkeit; sie be
sitzt auch eine zufriedenstellende Wälzermüdungseigenschaft im Vergleich
mit herkömmlichen Stählen. Jedoch gibt es, obschon die Verschleißfestigkeit
unter den gegenwärtigen Arbeitsumständen ausreichend ist, noch Raum für
eine Verbesserung in Hinblick auf die Wälzermüdungseigenschaft und die
Verschleißfestigkeitseigenschaft, wenn die Arbeitsbedingungen bei dem
Merkmal verschlechtert werden.
Die Erfindung ist in Hinblick auf die Überwindung der vorstehenden angege
benen, bisher noch nicht gelösten Probleme gemacht worden, und es ist eine
Aufgabe der Erfindung, eine induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung zu
schaffen, die eine hervorragende Kaltziehbarkeit aufweist, eine lange Stand
zeit besitzt und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, indem Partikel von Ti-
Karbid und Ti-Karbonitrid in das Stahlmaterial dispergiert werden und eine
Induktionshärtung durchgeführt wird.
Die vorstehend angegebene Aufgabe kann gemäß der vorliegenden Erfindung
mittels einer Wälzlagervorrichtung gelöst werden, die Wälzelemente aufweist,
die an Spurelementen angeordnet sind und in diesen abwälzen, wobei die
Bestandteile einer Legierung für mindestens eines der Laufbahn-Spurele
mente 0,40 bis 0,90% C, 0,05 bis 0,80% Si, 0,10 bis 2,0% Mn, 0,05 bis 0,50%
Ti und 0,03% oder weniger N enthalten, eine Induktionshärtung mindestens
an der Laufbahnfläche des Laufbahn-Spurelements durchgeführt wird, und Ti-
Karbid oder Ti-Karbonitrid, je mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmes
ser von 5 bis 100 nm, an der Oberfläche und in dem Stahl des Laufbahn-
Spurelements dispergiert sind, um die Härte der Lauffläche auf HRC 59 oder
höher einzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der induktionsgehärteten Wälzlager
vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben worden
ist, enthalten die Bestandteile der Legierung für mindestens ein Element der
Laufbahn-Spurelemente mindestens eine Menge von 0,05 bis 2,0% Cr, 0,03
bis 1,5% Mo und 0,03 bis 3,0% Ni.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der obenbeschriebenen induktions
gehärteten Wälzlagervorrichtung enthalten die Bestandteile der Zusammen
setzung der Legierung für das Laufbahn-Spurelement weiter in bevorzugter
Weise 0,0005 bis 0,005% B.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Ti-Karbid und das Ti-Karbo
nitrid, je mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 bis 100 nm,
in einer Anzahl von 100 oder mehr je 1 µm2 an der Laufbahnfläche des Lauf
bahn-Spurelements dispergiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Wälzlagervorrichtung eine
Führungseinheit für eine lineare bzw. geradlinige Bewegung, und umfaßt das
Laufbahn-Spurelement eine Führungsschiene und einen Lagerkasten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberflächen
härte für die Laufbahnfläche der Wälzlagervorrichtung HRC 59 bis 65, und ist
die Härte für den einer anschließenden maschinellen Bearbeitung zu unter
ziehenden Bereich HRB 98 oder weniger.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Die Wälzlagervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt solche Vorrich
tungen, die ein Laufbahn-Spurelement mit einer Laufbahnfläche, an der sich
Wälzelemente abwälzen, und eine Vielzahl von Kugeln oder Rollen als Wälz
elemente und geeignet, eine lineare bzw. geradlinige Bewegung oder im be
sonderen eine Drehbewegung durchzuführen, umfassen, wobei diese Wälzla
gervorrichtungen typischerweise beispielsweise Führungseinheiten für eine
lineare bzw. geradlinige Bewegung, verschiedene Arten von Kugellagern oder
Rollenlagern, Kugelumlaufspindeln, Wasserpumpenlager, Gleichlaufgelenke
und Lager zur Verwendung bei Kraftfahrzeug-Nabeneinheiten sind, wie oben
angegeben worden ist, die verwendet werden, indem eine Induktionshärtung
an mindestens der Laufbahnfläche des Laufbahn-Spurelements durchgeführt
wird.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt des weiteren die Verbesserung der
Wälzermüdungsstandzeit, der Verschleißfestigkeit, und der Kaltziehbarkeit für
diejenigen Teile, die die Laufbahnfläche der Laufbahn-Spurelemente der
Wälzlagervorrichtungen bilden, da besonders die Tendenz besteht, daß die
Bestandteile der Wälzlagervorrichtungen unter Beschädigungen leiden und
einen erheblichen Einfluß auf die Standzeit liefern (beispielsweise die Füh
rungsschienen und der Lagerkasten für die Führungseinheiten für eine lineare
bzw. geradlinige Bewegung, die Lagerringe der Wälzlager und Kugelumlauf
spindeln und Muttern für Kugelumlaufspindeln), wodurch eine induktionsge
härtete Wälzlagervorrichtung mit ausgezeichneter Verarbeitbarkeit und langer
Standzeit geschaffen wird.
Zuerst wird der Grund für die Definition der Bestandteile der Legierung in der
Wälzlagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
C ist ein Element, das für die für eine Wälzlagervorrichtung erforderliche Härte
sorgt. Wenn es mit weniger als 40% vorhanden ist, kann gelegentlich die er
forderliche Härte von HRC 59 oder höher für die Laufbahnfläche nach In
duktionshärten und Tempern nicht erreicht werden. Wenn andererseits C mit
mehr als 0,90% vorhanden ist, ist die Kaltverarbeitbarkeit verschlechtert.
Daher wird der C-Gehalt definiert mit 0,40 bis 0,90%.
Si ist ein Element für die Verbesserung der Härtbarkeit mit dem Ziel einer
Verzögerung der strukturellen Veränderungen bei der Wälzermüdung. Der
Desoxidationseffekt ist nicht ausreichend, wenn Si mit weniger als 0,05% vor
handen ist, wo hingegen die Kaltverarbeitbarkeit merklich verschlechtert wird,
wenn Si mit mehr als 0,80% vorhanden ist, so daß der Si-Gehalt mit 0,05 bis
0,80% definiert wird.
Mn ist ein Element, das für die Härtbarkeit von Stahl wirksam ist. Die Härtbar
keit ist unzureichend, wenn Mn mit weniger als 0,10% vorhanden ist, wo hin
gegen die Kaltverarbeitbarkeit beeinträchtigt wird, wenn der Gehalt von Mn
2,0% überschreitet, so daß der Mn-Gehalt definiert wird, mit 0,10 bis 2,0%.
Ti ist ein Element für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit und der Wälz
standzeit, indem es in der Form von Ti-Karbid (TiC) und Ti-Karbonitrid (TiCN)
in die Stähle fein dispergiert wird, und zur Unterdrückung bzw. Überwindung
des Wachstums von Kristallkörnern während des Härtens. Wenn Ti mit weni
ger als 0,05% vorhanden ist, wird es hauptsächlich zu Ti-Nitrid (TiN) ausgebil
det, um infolge des feinen TiC oder TiCN eine nur kleine Wirkung zu liefern.
Wenn Ti andererseits in einer Menge größer als 0,50% vorhanden ist, ist die
Kaltverarbeitbarkeit verschlechtert, und besteht die Tendenz zur Bildung von
TiN als Einschließungen zur Beeinträchtigung der Standzeit, so daß der Ti-
Gehalt mit 0,05 bis 0,50% definiert wird.
N ist mit Ti zur Bildung von Ti-Karbid und Ti-Karbonitrid verbunden und hat die
Aufgabe einer merklichen Verbesserung der Wälzstandzeit durch eine Disper
sions-Verstärkungswirkung der feinen Dispersion. Jedoch wird, wenn die
Menge von N zunimmt, die Bildung von Ti-Nitrid mit einem großen Partikel
durchmesser vergrößert und wird N für diese Bildung verbraucht, wodurch die
Menge an Ti-Karbid und Ti-Karbonitrid herabgesetzt wird. Daher wird der N-
Gehalt mit 0,03% oder weniger definiert.
Cr ist ein Element für die Verbesserung der Härtbarkeit wie Mn und für die
Begünstigung der Kugelgestaltbildung bzw. des Weichglühens der Karbide,
und es muß in einer Menge von mindestens 0,05% oder mehr vorhanden
sein. Wenn es jedoch in einer Menge von mehr als 2,0% enthalten ist, werden
die Karbide größer, verschlechtern sie gelegentlich die Kaltverarbeitbarkeit,
und beeinträchtigen sie die maschinelle Bearbeitbarkeit, so daß der Cr-Gehalt
mit 0,05 bis 2,0% definiert wird.
Sowohl Mo als auch Ni sind Elemente, die für die Verbesserung der Zähigkeit
und der Wälzermüdungseigenschaft effektiv sind. Weil jedoch ein solcher
Effekt nicht erreicht werden kann, wenn sie unzureichend vorhanden sind, und
diese Effekte erreicht werden, wenn sie im Überfluß vorhanden sind, sind die
optimalen Mengen für Mo mit 0,03 bis 1,5% und für Ni mit 0,03 bis 3,0% defi
niert.
Des weiteren ist B ein Element für die Verbesserung der Härtbarkeit. Da der
Effekt nicht ausreichend ist, wenn B mit einer Menge von weniger als
0,0005% vorhanden ist, während der Härtungseffekt erreicht wird, wenn die
Menge 0,005% überschreitet, wird die obere Grenze vorzugsweise mit
0,005% definiert.
Da P ein Element für die Verkürzung der Wälzstandzeit und für die Herabset
zung der Zähigkeit ist, wird seine obere Grenze mit 0,02% definiert. S ist ein
Element für die Verbesserung der maschinellen Bearbeitbarkeit, wird jedoch
mit Mn kombiniert, wobei Sulfideinschließungen gebildet werden, die die
Wälzstandzeit beeinträchtigen, so daß seine obere Grenze mit 0,02% definiert
wird. Da O ein Element für die Bildung von Oxidserieneinschließungen ist, die
die Wälzstandzeit verkürzen, wird seine obere Grenze mit 0,0016% definiert.
Bei der erfindungsgemäßen induktionsgehärteten Wälzlagervorrichtung sind
die Bestandteile der Legierung für den Lagerstahl beispielsweise eines inne
ren Lagerrings als Spurelement so definiert, daß sie mindestens 0,40 bis
0,90% C, 0,05 bis 0,80% Si, 0,10 bis 2,0% Mn, 0,05 bis 0,50% Ti und 0,03%
oder weniger N enthalten, bezogen auf die obenbeschriebenen Bestandteile
der Legierung. Dann werden das feine Ti-Karbid und das feine Ti-Karbonitrid
mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 bis 100 nm an der
Oberfläche der Legierung und in dem Stahl des Innenrings dispergiert. In
diesem Fall wird es für das Ti-Karbid (TiC) mit dem durchschnittlichen Parti
keldurchmesser von 5 bis 100 nm bevorzugt, daß das zu dispergierende Ti-
Karbid mit einer Anzahl von 100 oder mehr je 1 µm2 (0,20 µm2 × 5 Sichtfelder)
vorhanden ist.
Nachfolgend wird die Erfindung ausschließlich beispielhaft und weiter ins
Detail gehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie
ben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Füh
rungslagers für eine direkte Bewegung zur Verwendung bei
einem Verschleißtest;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie IIa-IIa und eine Schnittan
sicht entlang der Linie IIb-IIb in Fig. 1 mit der Darstellung des
Umrisses eines induktionsgehärteten Bereichs, der an dem Be
standteil des Führungslagers für eine direkte Bewegung bilden
den Element ausgebildet ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht mit der Darstellung der Veränderung der
Ziehgestalt während des Kaltziehens für das Ausgangsmaterial
bei einem Vergleichstest;
Fig. 4(a) eine Seitenansicht eines Führungslagers für eine direkte Bewe
gung zur Erläuterung der Verfahrensweise für das Aufbringen
einer Last bei einem Verschleißtest;
Fig. 4(b) eine Ansicht hierzu von unten; und
Fig. 5 eine Schnittansicht eines induktionsgehärteten Lagers zur Ver
wendung bei einer Narbeneinheit.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins Detail gehend auf der Grundlage
von Vergleichstests erläutert, die für Beispiele der Erfindung und für Ver
gleichsbeispiele durchgeführt worden sind.
Als eine Wälzlagervorrichtung für eine Testprobe ist eine Führungseinheit für
eine lineare bzw. geradlinige Bewegung gemäß Darstellung in Fig. 1 und Fig.
2 ausgewählt worden. Das Lager umfaßt eine Führungsschiene 10 als ein
Laufbahnelement mit Laufbahnnuten (auch bezeichnet als Laufbahnflächen)
11, Wälznuten der Wälzlagervorrichtungen an beiden seitlichen Flächen und
ein dort angebrachtes Lager 20, das eine im wesentlichen U-förmige Quer
schnittsgestalt und Laufbahnnuten 21 besitzt, die an der inneren Fläche eines
Hülsenbereichs desselben den Laufbahnnuten 11 gegenüber liegend ausge
bildet sind, und das dazu geeignet und bestimmt ist, eine lineare bzw. geradli
nige Relativbewegung im Wege des Abwälzens einer Vielzahl Wälzlagerele
menten (Stahlkugeln) 30 durchzuführen, die in dem Lager 20 umlaufen, wäh
rend sie sich an den beiden Laufbahnnuten 11 und 21, die einander gegen
über liegen, abwälzen.
Die Führungsschiene 10 und der Lagerkasten 20 der Führungseinheit für eine
lineare bzw. geradlinige Bewegung wurden zu Versuchszwecken unter Ver
wendung von Stahlmaterialien mit den in Tabelle 1 angegebenen Legierungs
zusammensetzungen hergestellt. Die Bearbeitbarkeit bei der Herstellung und
die Verschleißfestigkeit und die Wälzermüdungseigenschaft der zusammen
gebauten Führungseinheit für eine lineare bzw. geradlinige Bewegung wurden
im Vergleich überprüft.
Die Legierungszusammensetzungen für die Beispiele 1-10 und die Ver
gleichsbeispiele 1-9 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Führungsschienen 10 der Führungseinheit für eine lineare bzw. geradlinige
Bewegung sind aus einem Probenmaterial mit in Tabelle 1 dargestellten Le
gierungszusammensetzungen hergestellt worden. Eine Lösungsbehandlung
wurde bei 1.150 bis 1.350°C auf die Probenmaterialien zum Einlösen von Ti in
die Matrix zur Einwirkung gebracht, und dann wurde eine Normalisierung bei
850 bis 1.050°C zur Einwirkung gebracht, und TiC wurde fein dispergiert und
abgelagert, und zwar im Wege eines Weichglühens. Die Größe und die
Menge der Partikel, beispielsweise von TiC und TiCN, (in dispergiertem Zu
stand) werden bestimmt durch das Einwirkenlassen der Lösungsbehandlung
auf die Ausgangsmaterialien.
Dann wurde unter Verwendung der Ausgangsmaterialien für den Test, die aus
Probenmaterialien mit jeder der Zusammensetzungen der Beispiele 1-10
und der Vergleichsbeispiele 1-9 hergestellt waren (polierte Stahlstangen je
mit 40 mm Durchmesser und 5 m Länge), ein Kaltziehen unter identischen
Bedingungen im Wege der nachfolgend angegebenen Verfahrensweisen
durchgeführt. Das Vergleichsbeispiel 1 entspricht JIS-S53C, und das Ver
gleichsbeispiel 2 entspricht S35C. Das Kaltziehen wurde im Wege des Wie
derholens einer Reihe von vier Schritten durchgeführt, nämlich (1) Stauchen
(Hindurchführen des oberen Endes des Materials durch ein Loch eines Ge
senks), (2) Anlassen bei niedriger Temperatur, (3) Ausbilden einer Schmier
mittelschicht auf der Oberfläche des Ausgangsmaterials (Phosphatschicht +
Metallseifenschicht) und (4) Ziehen des Ausgangsmaterials unter Verwendung
von superharten Legierungsgesenken zur Verwendung bei dem primären
Ziehen, Zwischenziehen und endgültiges Ziehen. Auf diese Weise wurde
gemäß Darstellung in Fig. 3 ein Ausgangsmaterial (a) elliptischer Quer
schnittsgestalt unter Zuhilfenahme jedes der Querschnitte (b) und (c) zu einer
Schiene fertiggestellt, die Kugelnuten einer vorbestimmten Gestalt (d) auf
weist. Dann wurde die Standzeit der Gesenke für jedes der Materialien vergli
chen. In dem Fall der Führungsschiene der Führungseinheit für eine lineare
bzw. geradlinige Bewegung ist, da der Querschnitt im Wege des Kaltziehens
ausgebildet wird, die Bewertung der Kaltbearbeitbarkeit der Aluminiumma
terialien besonders wichtig.
Das heißt, bei dem abschließenden Schritt, der mit einer sehr strengen Ab
messungsgenauigkeit durchgeführt wird, nachdem Stahlstangen in den Ge
senken 1000 mal gezogen worden sind, wurde die Gestalt der Produkte nach
allen fünfzig Stücken gemessen und wurde die Zahl der behandelten Produkte
geprüft bzw. untersucht, wenn die Abmessungsgenauigkeit der Kugelnuten
infolge des Abriebs an der Innenfläche der Gesenke nicht mehr akzeptabel
war. Dann wurde das Verhältnis der Standzeit auf der Grundlage der Stand
zeit des Vergleichsbeispiels 1 berechnet, das für eine Behandlung von 2.000
Stücken in der Lage war. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt.
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 2 ersichtlich ist, war bei den Beispielen
1-10 das Standzeitverhältnis der Gesenke größer als der Wert bei dem Ver
gleichsbeispiel 1 (das dem herkömmlicherweise verwendeten Stahl JIS-S53C
entspricht), und war die Kaltzieheigenschaft gleich denjenigen des Standes
der Technik oder diesen überlegen. Während die Vergleichsbeispiele 2, 3, 4
und 7 im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 zufriedenstellend waren, ent
hielten die Stahlmaterialien der Vergleichsbeispiele 5, 6, 8 und 9, die außer
halb des Umfangs der vorliegenden Erfindung lagen, eine übergroße Menge
an C oder eine übergroße Menge anderer Legierungsbestandteilen, so daß
die Standzeit der Gesenke kürzer war und die Kaltzieheigenschaft im Ver
gleich mit denjenigen des Vergleichsbeispiels 1 schwach war.
Induktionshärten (progressives Härten) und Tempern (bei 150-180°C) wur
den unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen auf jede der Füh
rungsschienen 10, die im Wege des Kaltziehens wie oben beschrieben bear
beitet worden waren, an zwei einander gegenüberliegenden seitlichen
Flächen zur Einwirkung gebracht, in denen die Kugelnuten 11 ausgebildet
sind (Wälzlaufbahnfläche). Die Oberflächenhärte HRC 95 oder höher konnte
für die Laufbahnfläche 11 der Führungsschiene 10 im Wege des Induktions
härtens erreicht werden. Bei dem Vergleichsbeispiel 9 wurde ein herkömmli
ches Badhärten bei 840°C anstelle des Induktionshärtens durchgeführt, und
wurde dann ein Tempern bei 160°C durchgeführt. Auf diese Weise hat die
Führungsschiene, die mit einer herkömmlichen Badhärtung behandelt worden
ist, eine große Verbiegung erfahren, was ein Ausgleichen in dem nächsten
Schritt und eine zusätzliche Zahl von Poliervorgängen erforderlich macht.
Härtungsbedingung
Frequenz: 30 kHZ
Strom: 10 A
Kühlwasser-Strömungsgeschwindigkeit: 35 l/min.
Spannung: 10 kV
Fördergeschwindigkeit: 8 mm/sek.
Härtungsbedingung
Frequenz: 30 kHZ
Strom: 10 A
Kühlwasser-Strömungsgeschwindigkeit: 35 l/min.
Spannung: 10 kV
Fördergeschwindigkeit: 8 mm/sek.
Nach der Wärmebehandlung wurde die Oberflächenhärte (HRC) an der Lauf
bahnfläche der Schiene (Kugelnuten 11 in Fig. 2) für jede Führungsschiene 10
gemessen. Die Messung wurde gemäß Darstellung mittels der Pfeile G in Fig.
2 von der Oberfläche zum Inneren hin durchgeführt. Die Rockwell-Härte als
gemessener Wert ist ebenfalls in Tabelle 2 angegeben. Bei den Beispielen 1-10
wurde keine Absenkung der Härte HRC auf 59 oder weniger für eine Tiefe
von 10 mm festgestellt, und gab es ein zufriedenstellendes Ergebnis unter
den Induktionshärtungsbedingungen.
Des weiteren wurde bei jeder der kaltgezogenen Führungsschienen 10 die
Härte an dem Querschnitt für die Oberfläche abgesehen von der Oberfläche,
an der die Kugelnut 11 vorgesehen ist, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle
2 angegeben. Die Härte ist bei jedem der Beispiele 1-10 und der Ver
gleichsbeispiele 1-8 im Vergleich mit der Härte der Oberfläche der indukti
onsgehärteten Kugelnut 11 geringer. Für die Messung der Härte wurde die
Rockwell-Härte-C-Skala (HRB, 100 kgf Belastung, 1/16 Zoll Durchmesser der
Kugel) verwendet. Bei dem Vergleichsbeispiel 9 zeigten, da die gesamte Füh
rungsschiene 10 der Badhärtung unterzogen worden ist, die Härte des Be
reichs der Kugelnut 11 und die Härte für den Bereich mit Ausnahme der Lauf
bahnoberfläche identische Werte.
Bei einer kaltgezogenen Führungsschiene 10, die einem Anlassen und einem
anschließenden Induktionshärten nur für den Bereich der Kugelnut 11 unter
zogen worden war, wurde ein Bohrvorgang für die Ausbildung von Schrauben-
bzw. Bolzenlöchern 12 an einem Bereich anders als an der Kugelnut 11
gemäß Darstellung in Fig. 2(b) durchgeführt, und die Arbeitsstandzeit der bei
dem Test verwendeten Arbeitswerkzeuge wurde verglichen. Die Induktions
härtung kann auch direkt ohne Anlassen nach dem Kaltziehen der Führungs
schiene 10 durchgeführt werden.
Die Bohrbedingungen für Hochgeschwindigkeits-Stahlwerkzeuge waren die
nachfolgenden.
Werkzeug: entsprechend SKH56, 6,0 D, TiN-beschichtet
Schneidgeschwindigkeit: 20 m/min.
Vorschubgeschwindigkeit: 0,1 mm/Umdrehung
Schmiermittel: wasserunlösliches Schneidöl.
Werkzeug: entsprechend SKH56, 6,0 D, TiN-beschichtet
Schneidgeschwindigkeit: 20 m/min.
Vorschubgeschwindigkeit: 0,1 mm/Umdrehung
Schmiermittel: wasserunlösliches Schneidöl.
Die Arbeitsstandzeit der Bohrwerkzeuge wurde auf der Grundlage der Anzahl
der Bohrzyklen bis zum Auftreten von Verschleiß an einer Schneidkante be
urteilt. Die Hochgeschwindigkeits-Stahlbohrer wurden nach dem Erreichen
von 200 Bohrzyklen jeweils nach allen fünfzig Zyklen der Bohrvorgänge beob
achtet. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 angegeben.
Als Ergebnis des Tests war die Werkzeugstandzeit in den Beispielen 1-10
um das 2,1-fache oder noch weiter im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1
(herkömmliches Beispiel) verbessert, und konnte eine lange Standzeit erreicht
werden. Es wird angenommen, daß fein dispergiertes und abgelagertes TiC
und TiCN, die in einer dünnen Ti-Beschichtungsschicht auf der Oberfläche
des Werkzeugs bei dem Schneidvorgang zwischen TiN an der Werk
zeugoberfläche und der Matrix ausgebildet waren, die Arbeitsstandzeit des
Werkzeugs verbessern. Des weiteren war auch die Arbeitsstandzeit verbes
sert, weil die Stahlmaterialien mit Ti-Zugabe nach dem Ziehvorgang zur Er
leichterung der maschinellen Bearbeitung leicht erweicht werden können.
Andererseits wurde bei den Vergleichsbeispielen 2, 3 und 4 die Werkzeug
standzeit im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 verlängert, sie war jedoch
kürzer als diejenige in den Beispielen, da die Zugabemenge von C, Si und Mn
unzureichend war.
Des weiteren war bei den Vergleichsbeispielen 5, 6, 7 und 8, da die Zugabe
menge von C, Si und Mn und Ti übermäßig groß war, die Schneideigenschaft
schwach, was zu einem Rupfen bzw. Fressen oder dergleichen führte, und
war der Schneidwiderstand trotz der geringen Härte der Matrix erhöht, und
war als Folge die Werkzeugstandzeit auf 1 oder weniger herabgesetzt.
Des weiteren war bei dem Vergleichsbeispiel 9, obwohl die Menge der Legie
rungselemente ausreichend war, die Härte der Matrix HRC 60, weil das Mate
rial der Badhärtung unterzogen war, und war als eine Folge die Werkzeug
standzeit am stärksten herabgesetzt.
Im allgemeinen ist es bei Laufbahn-Spurelementen, wie beispielsweise bei
Führungsschienen für Führungseinheiten für eine lineare bzw. geradlinige
Bewegung (linearen bzw. geradlinigen Führungen) oder eine Schneckenwelle
von Kugelumlaufspindeln notwendig, zuerst eine Induktionshärtung der Lauf
bahnfläche und dann eine Bearbeitung an angrenzenden Bereichen (Schrau
ben- bzw. Bolzenlöcher) oder dem Befestigungsbereich des Wellenendes
durchzuführen. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Induktionshärten der
Laufbahnfläche eine axiale Verbiegung oder Verdrehung über ein tolerierba
res Maß hinausgehend bewirken kann, bei dem die Genauigkeit (Größe, Stei
gung oder dergleichen) verschlechtert bzw. herabgesetzt ist, es sei denn, die
Endverarbeitung wird an dem Befestigungsbereich nach einer Korrektur der
Verbiegung durchgeführt.
Des weiteren ist es auch an dem Außenring des Lagers der Nabeneinheit, die
in Fig. 5 dargestellt ist, notwendig, ein Befestigungsflanschloch nach Beseiti
gung des Verwerfens des Flanschs nach dem Induktionshärten der Laufbahn
fläche herzustellen.
Das heißt, die oben als Beispiele beschriebenen Teile machen erforderlich ein
Kaltziehen (oder Heißschmieden) → Anlassen → Induktionshärten der Lauf
bahnfläche → maschinelles Bearbeiten wie beispielsweise Bohren.
Daher ist bei der vorliegenden Erfindung (i) die Oberflächenhärte der Lauf
bahnfläche definiert als HRC59-65 im Wege des Induktionshärtens, und ist
(ii) die Härte des Bereichs mit Ausnahme der Laufbahnfläche, der maschinell
zu bearbeiten ist, definiert mit HRB 73-98.
Unter Berücksichtigung von oben (i) ist die Wälzermüdungsstandzeit herab
gesetzt, wenn HRC 50 oder weniger ist, und besteht andererseits die Ten
denz, daß die Laufbahnfläche leicht Risse bekommt, wenn sie einer äußeren
(Biegefestigkeit in der Axialrichtung, der Längsrichtung oder dergleichen) Kraft
ausgesetzt ist, wenn ihre Härte HRC65 überschreitet.
Unter Berücksichtigung von oben (ii) ist die untere Grenze mit HRB 73 die
niedrigste Härte, wenn das Material keinem Wärmeeinfluß ausgesetzt ist. Im
allgemeinen ist der Wert wünschenswerterweise so niedrig wie möglich. Wenn
er HRB 98 überschreitet, ist die Werkzeugstandzeit verkürzt.
Unter Verwendung der Führungsschienen 10 und der Lagerkästen 20, die aus
jedem der Stähle in den Beispielen 1-10 und in den Vergleichsbeispielen 1-
9, wie oben beschrieben, hergestellt worden sind, ist jede der in Fig. 1 darge
stellten Führungseinheiten für eine lineare bzw. geradlinige Bewegung zu
sammengebaut worden, und ist ein Bewertungstest für die Verschleißfestig
keit für alle drei Lager unter den nachfolgend angegebenen Testbedingungen
durchgeführt worden. Das heißt gemäß Darstellung in Fig. 4 sind zwei Füh
rungsschienen 10 je mit zwei Lagern 20 parallel angeordnet worden, an
denen ein Tisch 40 derart angeordnet worden ist, daß vier Lagerkästen 20 an
den vier Ecken des Tischs 40 angeordnet waren, und ist eine Last W von
oben her am Zentrum des Tischs 40 zur Einwirkung gebracht worden, und ist
der Tisch 40 in einem Zustand hin und her bewegt worden, bei dem eine
identische Reaktion R1 = R2 = R3 = R4 an jedem der Lagerkästen 20 ausge
bildet wurde.
Verschleißtestbedingung
Schienenlänge: 1,51 m
aufgebrachte Last: 655 kgf je Lager
durchschnittliche Testgeschwindigkeit: 24 m/min.
Schmierung: Fettschmierung (Albania Nr. 2)
Distanz der hin- und hergehenden Bewegung: 400 mm.
Verschleißtestbedingung
Schienenlänge: 1,51 m
aufgebrachte Last: 655 kgf je Lager
durchschnittliche Testgeschwindigkeit: 24 m/min.
Schmierung: Fettschmierung (Albania Nr. 2)
Distanz der hin- und hergehenden Bewegung: 400 mm.
Nachdem die Gesamtlaufdistanz der hin- und hergerichteten Bewegung 6.400
km erreicht hat, wurde die durchschnittliche Abriebtiefe der Laufbahnnuten 11
für jede der Führungsschienen 10 gemessen, und wurde das Verhältnis der
durchschnittlichen Abriebtiefe berechnet auf der Grundlage der durchschnittli
chen Abriebtiefe des Vergleichsbeispiels 1 als Bezugspunkt. Als eine Folge
zeigt gemäß Darstellung in Tabelle 2 das Verhältnis der durchschnittlichen
Abriebtiefe bei jedem der Beispiele 1-10 und der Vergleichsbeispiele 3-6, 8
und 9 eine im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 weiter bevorzugte Ver
schleißfestigkeit. Es wird angenommen, daß dies dem Effekt durch das fein
abgelagerte TiC zuzurechnen ist. Jedoch waren die Vergleichsbeispiele 5, 6,
8 und 9 hinsichtlich der Gesenkstandzeit wie oben beschrieben schwach bzw.
schlecht. Des weiteren waren die Vergleichsbeispiele 3 und 4 in Hinblick auf
die Härtbarkeit schwach bzw. schlecht, und zeigten sie Werte für die Oberflä
chenhärte so gering wie HRC 57. Aus den obenbeschriebenen Ergebnissen
ist ersichtlich, daß die Stähle der Zusammensetzungen bei den Beispielen 1-10
ausgezeichnet in Hinblick auf die Kaltzieheigenschaften sind, daß sie in
der Lage sind, eine Härte größer als HRC 59 an der Oberflächenschicht der
Stähle durch das Induktionshärten zu schaffen, daß sie ausgezeichnet hin
sichtlich der Verschleißfestigkeit sind, wenn sie als eine Schiene für ein Füh
rungslager für eine direkte Bewegung verwendet werden, sowie daß sie ein
Material zur Verfügung stellen können, das in der Lage ist, die Gesenkstand
zeit zu vergrößern und eine hohe Produktivität zu erreichen.
Schmutzwasser oder Fremdkörper dringen in die Wälzlauffläche, die im Wege
der Induktionshärtung behandelt worden ist, von beispielsweise einem Lager
zur Verwendung in einer Nabeneinheit ein und liefern dabei eine bedeutungs
volle Wirkung auf die Verkürzung der Wälzstandzeit. In Hinblick auf die obigen
Angaben ist ein Vergleichstest für die Wälzermüdung (Berührungsermüdung)
wie unten angegeben ausgeführt worden. Das heißt, Schub-Standzeittest
stücke je mit 60 mm Durchmesser wurden unter Verwendung der Stahlmate
rialien der Beispiele und der Vergleichsbeispiele, die in Tabelle 1 angegeben
sind, hergestellt und einer Induktionshärtung und einer Temperungsbehand
lung unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben unterzogen. Die
Testprobe von Vergleichsbeispiel 11 wurde hergestellt im Wege der Härtung
bei Erwärmung auf 840°C und Temperung bei 160°C. Stahlkugeln, die im
Wege der Anwendung einer üblichen Wärmebehandlung zu SUJ2 hergestellt
waren, wurden als Stahlkugeln verwendet; die Standzeit ist dann, wenn sich
das Schub-Standzeitteststück (Schub TP) unter den nachfolgend angegebe
nen Bedingungen abschälte, in Hinblick auf das akkumulative Bruchverhältnis
vorgesehen bzw. ermittelt und bewertet, indem die Standzeit L10 (Standzeit
bei einem 10%igen akkumulativen Bruchverhältnis) bestimmt wurde. Zehn
Proben wurden für den Test verwendet.
Bedingung für den Wälzberührungs-Ermüdungstest unter Einschließung von Fremdkörpern
Maximale Hertzbelastung bzw. Belastung: 500 kgf/mm2
Drehzahl beim Test: 1000 Upm
Schmieröl: #68 Turbinenöl für Ölbad
eingeschlossene Fremdkörper: in einer Größe von 74 bis 147 µm, Härte Hv 870
Konzentration: 300 ppm.
Bedingung für den Wälzberührungs-Ermüdungstest unter Einschließung von Fremdkörpern
Maximale Hertzbelastung bzw. Belastung: 500 kgf/mm2
Drehzahl beim Test: 1000 Upm
Schmieröl: #68 Turbinenöl für Ölbad
eingeschlossene Fremdkörper: in einer Größe von 74 bis 147 µm, Härte Hv 870
Konzentration: 300 ppm.
Die Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 2 angegeben. Gemäß Darstellung
in Tabelle 2 besitzt die Probe bei jedem der Beispiele 1-10 eine längere
Standzeit von mindestens etwa dem Zehnfachen der Probe des Vergleichs
beispiels 1 (herkömmliches Beispiel) und des Vergleichsbeispiels 7, und es
wird angenommen, daß dies auf die Dispersionsverstärkung durch TiC und
die Oberflächenhärte zurückzuführen ist.
Bei dem Vergleichsbeispiel 2 wurde feines TiC aufgebracht bzw. abgelagert,
war jedoch die Wälzstandzeit im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1
kürzer, da die Oberflächenhärte bei HRC 55 oder weniger lag. Während bei
den Vergleichsbeispielen 3 und 4 die Standzeit länger als bei dem Ver
gleichsbeispiel 1 infolge des Ablagerungseffekts des feinen TiC war, wurde
keine ausreichende Standzeit erreicht, da die Härtbarkeit herabgesetzt war
und die Oberflächenhärte bei HRC 57 lag. Des weiteren wurde bei den Ver
gleichsbeispielen 5 und 6 feines TiC abgelagert, und war die Standzeit im
Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 1-4 außergewöhnlich verlängert; je
doch wird angenommen, daß noch Raum für eine Verbesserung im Vergleich
mit den Beispielen besteht. Während des weiteren bei dem Vergleichsbeispiel
8 feines TiC festgestellt wurde, wurden große bzw. riesige Cr-System-Karbide
ebenfalls festgestellt, und es wird angenommen, daß diese zu einer Verkür
zung der Wälzermüdungsstandzeit führten. Bei dem Vergleichsbeispiel 9
wurde TiC mit 98 nm Partikeldurchmesser fein abgelagert, und war die
Wälzermüdungsstandzeit ebenso groß wie bei den Beispielen, jedoch wird
angenommen, daß eine weitere Verfeinerung des TiC bei der herkömmlichen
Wärmebehandlung anders als dem Härten im Wege der Induktionsbeheizung
eingeschränkt werden kann. Des weiteren besteht in Hinblick auf die Kaltbe
arbeitbarkeit die Tendenz einer merklichen Verschlechterung im Vergleich mit
den Beispielen 1-10.
Bei Beurteilung der Ergebnisse für jedes Arbeits-Standzeitverhältnis des Ge
senks bei dem Verschleißfestigkeitstest (C) und dem Wälzermüdungstest (D)
unter Einschließung von Fremdpartikeln wird angenommen, daß TiC und
TiCN als Hinderniswände an den Korngrenzen dienen, um eine sekundäres
Verschieben der Dislokationen bei dieser Ausführungsform durch das feine
Dispergieren von Ti-Karbid und Ti-Carbonitrid mit einem durchschnittlichen
Partikeldurchmesser von 50 bis 100 nm in die Stähle, die der Induktionshär
tung ohne Beeinträchtigung der Kaltverarbeitbarkeit unterzogen worden sind,
zu verhindern; und als Ergebnis ist die Verschleißfestigkeit verbessert, sind
weniger Ausbeulungen an der Laufbahnfläche ausgebildet, und ist die Wälz
ermüdungswiderstandsfestigkeit ebenfalls verbessert.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, ist es erfindungsge
mäß, da Ti-Karbid und Ti-Carbonitrid mit einem durchschnittlichen Partikel
durchmesser von 5 bis 100 nm fein an der Oberfläche dispergiert und in den
Stählen des Laufbahnelements durch Hinzufügung von 0,05 bis 0,50% Ti zu
einem einer Induktionshärtung zu unterziehenden Lagerstahl dispergiert sind,
möglich, die Verschleißfestigkeitseigenschaft zu verbessern und Ausbeulun
gen an der Laufbahnfläche sogar dann zu verhindern, wenn Fremdpartikel
eingeschlossen sind, wodurch die Wälzstandzeit verlängert wird.
Claims (6)
1. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung mit Wälzelementen, die an
Laufbahn-Spurelementen angeordnet sind und sich in diesen abwälzen, wobei
die Bestandteile einer Legierung für mindestens ein Element der Laufbahn-
Spurelemente 0,40 bis 0,90% C, 0,05 bis 0,80% Si, 0,10 bis 2,0% Mn, 0,05
bis 0,50% Ti und 0,03% oder weniger N, bezogen auf das Gewicht, enthalten,
das Induktionshärten mindestens an der Laufbahnfläche des Laufbahn-Spur
elements zur Einwirkung gebracht ist und Ti-Karbid oder Ti-Karbonitrid je mit
einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 bis 100 nm an der Ober
fläche und in dem Laufbahn-Spurelement dispergiert ist, um die Härte der
Laufbahnfläche auf HRC 59 oder mehr einzustellen.
2. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung mit Wälzelementen, die an
Laufbahn-Spurelementen angeordnet sind und sich in diesen abwälzen, wobei
die Bestandteile einer Legierung für mindestens ein Element der Laufbahn-
Spurelemente wie in Anspruch 1 angegeben sein müssen und mindestens
einer der nachfolgenden Bestandteile 0,05 bis 2,0% Cr, 0,03 bis 1,5% Mo und
0,03 bis 3,0% Ni, bezogen auf das Gewicht, enthalten ist.
3. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung mit Wälzelementen, die an
Laufbahn-Spurelementen angeordnet sind und sich in diesen abwälzen, wobei
die Bestandteile einer Legierung für mindestens ein Element der Laufbahn-
Spurelemente wie in Anspruch 1 oder 2 angegeben sein müssen und der Be
standteil B mit 0,0005 bis 0,005%, bezogen auf das Gewicht, enthalten ist.
4. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung nach irgendeinem der Ansprü
che 1 bis 3, wobei Ti-Karbid und Ti-Karbonitrid, je mit einem durchschnittli
chen Partikeldurchmesser von 5 bis 100 nm, in einer Anzahl von 100 oder
mehr je 1 µm2 an der Laufbahnfläche des Laufbahn-Spurelements dispergiert
sind.
5. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung nach irgendeinem der Ansprü
che 1 bis 4, wobei die Wälzlagervorrichtung eine Führungseinheit für eine
lineare bzw. geradlinige Bewegung umfaßt und das Laufbahn-Spurelement
eine Führungsschiene und einen Lagerkasten umfaßt.
6. Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung nach irgendeinem der Ansprü
che 1 bis 5, wobei die Oberflächenhärte der Laufbahnoberfläche der Wälzla
gervorrichtung HRC 59 bis 65 ist und die Härte desjenigen Bereichs, der eine
anschließende maschinelle Bearbeitung erfährt, HRB 98 oder weniger ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18203498 | 1998-06-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19928775A1 true DE19928775A1 (de) | 2000-01-05 |
DE19928775C2 DE19928775C2 (de) | 2001-10-31 |
Family
ID=16111188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19928775A Expired - Fee Related DE19928775C2 (de) | 1998-06-29 | 1999-06-23 | Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6332714B1 (de) |
DE (1) | DE19928775C2 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003100277A1 (fr) * | 2002-05-23 | 2003-12-04 | Ntn Corporation | Element de roulement et organe de transmission de puissance |
FR2844316A1 (fr) * | 2002-09-05 | 2004-03-12 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Bague de roulement d'un joint a vitesse constante et composant de support pour un mouvement de roulement et d'oscillation |
DE19982543B4 (de) * | 1998-12-21 | 2005-12-22 | Nsk Ltd. | Wälzlager |
EP1693579A2 (de) * | 2005-02-16 | 2006-08-23 | NSK Ltd., | Teleskopwelle |
WO2008012024A1 (de) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Ab Skf | Linearkugellager |
EP2427666B1 (de) | 2009-05-06 | 2017-07-12 | Aktiebolaget SKF | Grosswälzlager |
WO2019057868A1 (de) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh | Werkstoff und herstellungsverfahren für wälzlagerkomponenten |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6287009B1 (en) * | 1998-03-06 | 2001-09-11 | Nsk Ltd. | Rolling bearing unit with rotation speed detection instrument for use in cars and method for working outer race for use in this bearing unit |
US6666931B2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-12-23 | Ntn Corporation | Rolling part and power transmission part |
PL366732A1 (en) * | 2001-07-19 | 2005-02-07 | Nsk Ltd. | Method for working nut screw for ball screw |
JP3873741B2 (ja) * | 2001-12-27 | 2007-01-24 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
JP2004143550A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ti添加高強度鋼 |
JP4375971B2 (ja) * | 2003-01-23 | 2009-12-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度ピニオンシャフト用鋼 |
JP2005042879A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Ntn Corp | 鋼板製軌道輪付きころ軸受 |
DE10353566A1 (de) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Reinhard Gabriel | Strahlantrieb |
US20060067824A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-03-30 | O'hara Stephen J | Turbocharger with titanium component |
EP1830084B1 (de) * | 2004-11-25 | 2014-06-04 | JTEKT Corporation | Lagervorrichtung für fahrzeug |
US20080145264A1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-06-19 | The Timken Company | Mo-V-Ni high temperature steels, articles made therefrom and method of making |
CN102943168B (zh) * | 2012-11-19 | 2014-03-19 | 江苏万达特种轴承有限公司 | 采用特殊热处理工艺制造的滚动轴承 |
CN103741069A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-23 | 湖南红宇耐磨新材料股份有限公司 | 一种耐磨铸钢 |
CN103725990A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-16 | 湖南红宇耐磨新材料股份有限公司 | 一种耐磨铸钢 |
CN105543664A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-05-04 | 合肥中澜新材料科技有限公司 | 一种滚子轴承用耐磨滚子制备方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4593957A (en) * | 1984-11-26 | 1986-06-10 | Nippon Thompson Co., Ltd. | Rolling bearing made by thin steel plates for providing a rectilinear movement |
KR930010411B1 (ko) * | 1988-07-11 | 1993-10-23 | 니혼 세이코오 가부시끼가이샤 | 로울링 베어링(Rolling Bearing) |
JP2725747B2 (ja) * | 1990-11-16 | 1998-03-11 | 大同特殊鋼株式会社 | 高周波焼入れ用鋼材 |
JPH0559486A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-09 | Kobe Steel Ltd | 高周波焼入性及び疲労特性に優れた冷間鍛造用鋼 |
JPH065324A (ja) * | 1992-06-19 | 1994-01-14 | Nec Corp | コネクタ |
JPH0657324A (ja) | 1992-08-10 | 1994-03-01 | Nippon Seiko Kk | 軸受の製造方法 |
JP3326834B2 (ja) * | 1992-11-25 | 2002-09-24 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
JP3353946B2 (ja) * | 1993-05-31 | 2002-12-09 | 日本精工株式会社 | 直動案内軸受 |
DE69323909T2 (de) * | 1993-09-08 | 1999-09-16 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Mechanisches teil mit rollelementen |
JPH0886313A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Nippon Seiko Kk | リニアガイド装置の案内レール |
US5860749A (en) * | 1994-10-17 | 1999-01-19 | Nsk Ltd. | Rolling bearing for supporting rotating spindles |
IT1285306B1 (it) * | 1996-03-08 | 1998-06-03 | Skf Ind Spa | Metodo di montaggio del cuscinetto di un mozzo per ruota di autoveicolo sul relativo montante e sistema cuscinetto-montante |
JP3469441B2 (ja) | 1997-08-28 | 2003-11-25 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高周波焼入用鋼 |
JP3747598B2 (ja) | 1997-11-21 | 2006-02-22 | 不二製油株式会社 | 付着防止剤及び付着防止方法 |
-
1999
- 1999-06-23 DE DE19928775A patent/DE19928775C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-24 US US09/339,238 patent/US6332714B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19982543B4 (de) * | 1998-12-21 | 2005-12-22 | Nsk Ltd. | Wälzlager |
WO2003100277A1 (fr) * | 2002-05-23 | 2003-12-04 | Ntn Corporation | Element de roulement et organe de transmission de puissance |
US7237963B2 (en) | 2002-05-23 | 2007-07-03 | Ntn Corporation | Rolling part and power transmission part |
FR2844316A1 (fr) * | 2002-09-05 | 2004-03-12 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Bague de roulement d'un joint a vitesse constante et composant de support pour un mouvement de roulement et d'oscillation |
EP1693579A2 (de) * | 2005-02-16 | 2006-08-23 | NSK Ltd., | Teleskopwelle |
EP1693579A3 (de) * | 2005-02-16 | 2009-04-08 | NSK Ltd., | Teleskopwelle |
WO2008012024A1 (de) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Ab Skf | Linearkugellager |
EP2427666B1 (de) | 2009-05-06 | 2017-07-12 | Aktiebolaget SKF | Grosswälzlager |
EP3228889B1 (de) | 2009-05-06 | 2022-11-30 | Aktiebolaget SKF | Laufbahnelement für ein grosswälzlager und lageranordnung |
WO2019057868A1 (de) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh | Werkstoff und herstellungsverfahren für wälzlagerkomponenten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19928775C2 (de) | 2001-10-31 |
US6332714B1 (en) | 2001-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19928775C2 (de) | Induktionsgehärtete Wälzlagervorrichtung | |
DE10254635B4 (de) | Lagerteil, Hitzebehandlungsverfahren dafür und Wälzlager | |
DE4419035C2 (de) | Wälzlagerteil | |
DE19964620B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kegelrollenlagers | |
EP1837415B1 (de) | Legierung für Wälzlager | |
DE102007044950B3 (de) | Für eine Wälzbeanspruchung ausgebildetes Werkstück aus durchhärtendem Stahl und Verfahren zur Wärmebehandlung | |
DE19501391C2 (de) | Kontinuierlich variables Toroidgetriebe | |
DE19955565B4 (de) | Wälzanordnung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE10016316A1 (de) | Wälzlager | |
DE112004001371T5 (de) | Gesintertes Gleitelement und Verbindungseinrichtung | |
DE10065737B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Kegelrads | |
EP1276915A1 (de) | Wälzlagerbauteil | |
DE10147631A1 (de) | Lager für eine Hauptspindel einer Werkzeugmaschine | |
DE102006017263A1 (de) | Kurbelwelle und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE19960803A1 (de) | Wälzlager und Lagervorrichtung für Getriebewellen | |
DE10323447A1 (de) | Radlagervorrichtung | |
DE60127925T2 (de) | Hochfester Laufring und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE10145599C1 (de) | Bauteile aus Stahl und Verfahren zur Wärmebehandlung von Bauteilen aus Stahl | |
DE10024538B4 (de) | Wälzlager | |
EP0751234B1 (de) | Stammblatt einer Säge, wie einer Kreis- oder Gattersäge, einer Trennscheibe, einer Schneide- oder einer Schabvorrichtung | |
DE60017337T2 (de) | Wälzlager | |
DE10062036C2 (de) | Wälzlager und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils eines Wälzlagers | |
DE19960235A1 (de) | Wälzlager | |
DE60130752T2 (de) | Verfahren zum herstellen von einem teil eines walzlagers | |
EP3591081A1 (de) | Verwendung eines stahls zur herstellung eines stahlbauteils, nämlich eines zahnrads, einer welle, einer achse oder eines werkzeughalters mit einer thermochemisch gehärteten randschicht und derartiges stahlbauteil mit thermochemisch gehärteter randschicht |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NSK LTD., TOKIO/TOKYO, JP |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |