EP4724713A1 - Lagerring und verfahren zu dessen herstellung, sowie wälzlager oder gleitlager mit mindestens einem solchen lagerring - Google Patents
Lagerring und verfahren zu dessen herstellung, sowie wälzlager oder gleitlager mit mindestens einem solchen lagerringInfo
- Publication number
- EP4724713A1 EP4724713A1 EP24716621.8A EP24716621A EP4724713A1 EP 4724713 A1 EP4724713 A1 EP 4724713A1 EP 24716621 A EP24716621 A EP 24716621A EP 4724713 A1 EP4724713 A1 EP 4724713A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- bearing
- ring
- ceramic layer
- plastic material
- bearing ring
- 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.)
- Pending
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
- 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
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/043—Sliding surface consisting mainly of ceramics, cermets or hard carbon, e.g. diamond like carbon [DLC]
-
- 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
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
-
- 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
- F16C33/583—Details of specific parts of races
- F16C33/586—Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
-
- 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
-
- 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
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/02—Mechanical properties
- F16C2202/10—Porosity
-
- 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
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/30—Electric properties; Magnetic properties
-
- 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
- F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
- F16C2206/40—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
- F16C2206/42—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal based on ceramic oxides
-
- 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
- F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
- F16C2206/40—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
- F16C2206/42—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal based on ceramic oxides
- F16C2206/44—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal based on ceramic oxides based on aluminium oxide (Al2O3)
-
- 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
- F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
- F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
-
- 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
- F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
- F16C2223/30—Coating surfaces
- F16C2223/42—Coating surfaces by spraying the coating material, e.g. plasma spraying
-
- 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
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
- F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
-
- 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
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
- F16C33/121—Use of special materials
-
- 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
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
- F16C33/122—Multilayer structures of sleeves, washers or liners
- F16C33/124—Details of overlays
-
- 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
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
- F16C33/208—Methods of manufacture, e.g. shaping, applying coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lagerring (1, 1 ') eines Wälzlagers (8) oder Gleitlagers (9), umfassend einen metallischen Ringkörper (2) und eine zumindest am Außenumfang oder zumindest am Innenumfang des Ringkörpers (2) angeordnete, durch thermisches Spritzen offen-porig ausgebildete Keramikschicht (5) enthaltend ein Porenvolumen im Bereich von 2 Vol.-% bis kleiner als 10 Vol.-%, wobei ein offener Porenraum der Keramikschicht (5) mit einem Kunststoffmaterial (6) verfallt ist, das mindestens ein polymeres Bindemittel, mindestens einen Reaktivverdünner, mindestens einen Fotoinitiator und mindestens einen Härter umfasst und zumindest teilweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet ist, wobei die Keramikschicht (5) und das ausgehärtete Kunststoffmaterial (6) eine elektrisch isolierende Beschichtung (4) ausbilden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Lagerrings (1, 1 ') und ein Wälzoder Gleitlager (8, 9) mit einem solchen Lagerring (1, 1 ').
Description
Lagerung und Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Wälzlager oder Gleitlager mit mindestens einem solchen Lagerring
Die Erfindung betrifft einen Lagerung eines Wälzlagers oder Gleitlagers, umfassend einen metallischen Ringkörper und eine zumindest am Außenumfang oder zumindest am Innenumfang des Ringkörpers angeordnete, durch thermisches Spritzen offenporig ausgebildete Keramikschicht, wobei ein offener Porenraum der Keramikschicht mit einem Kunststoffmaterial verfallt ist. Dabei bilden die Keramikschicht und das ausgehärtete Kunststoffmaterial eine elektrisch isolierende Beschichtung aus. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerringes und ein Wälz- oder Gleitlager, umfassend mindestens einen solchen Lagerring.
Lagerringe der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. So beschreibt die WO 2014 174 382 A1 einen Lagerring mit einem Korpus, der eine elektrisch isolierende Beschichtung aus einer Keramikschicht mit 10 bis 50 % Poren aufweist und einem Kunststoff, der zum Verfüllen der Poren und Ausbilden einer Beschichtung auf der Keramikschicht vorgesehen ist. Die Keramikschicht wird auf den Korpus mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht und insbesondere aus einem oder mehreren Oxiden, Nitrid oder Spinell gebildet. Die elektrisch isolierende Beschichtung an dem Lagerring gewährleistet eine hohe Isolationsleistung gegenüber hochfrequenten beziehungsweise kapazitiven Strömen bei einem Einsatz des Lagerringes in einem Wälzlager.
Die DE 100 29 917 A1 beschreibt einen Formkörper aufweisend einen elektrisch leitenden Grundkörper, auf dem mindestens eine porenhaltige Schicht aufgebracht ist, die im Vakuum mit einem polymerisierbaren Kunststoff infiltriert ist. Dabei kann der Auftrag der porenhaltigen Schicht, die insbesondere einen Porenanteil bis zu 20 Vol.- % aufweist, auf den Grundkörper durch thermisches Spritzen erfolgen. Die porenhaltige Schicht wird bevorzugt aus einem Werkstoff einer Gruppe umfassend unter anderem keramische Materialien in Form von Chromoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Spinelle des Aluminiumoxids und Aluminiumtitanats, sowie Mullit, gebildet. Der polymeri-
sierbare Kunststoff wird unter Erwärmung oder UV-Bestrahlung ausgehärtet. Die infiltrierte Schicht soll den Grundkörper vor Korrosion schützen und elektrisch isolieren.
In heutigen Elektromotoren werden zunehmend elektrisch isolierte Wälzlager eingesetzt. Durch den verstärkten Bedarf im Bereich der Elektromobilität, besteht ein Mangel an kostengünstigen Verbundmatenalien zur elektrischen Isolation von Bauteilen. Die Aushärtezeiten der derzeit bekannten und zur Versiegelung thermischer Spritzschichten eingesetzter Kunststoffmatenalien betragen in der Regel länger als 30 min und beeinflussen die Beschichtungskosten negativ. Meist ist zudem ein Wärmeeintrag erforderlich, um das Aushärten zu initiieren und zu beschleunigen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Reduzierung der Aushärtezeiten der Kunststoffmatenalien zur Versiegelung thermischer Spritzschichten aus Keramik zu erzielen.
Die Aufgabe wird für einen Lagerring eines Wälzlagers oder Gleitlagers, umfassend einen metallischen Ringkörper und eine zumindest am Außenumfang oder zumindest am Innenumfang des Ringkörpers angeordnete, durch thermisches Spritzen offenporig ausgebildete Keramikschicht enthaltend ein Porenvolumen im Bereich von 2 Vol.-% bis kleiner als 10 Vol.-%, dadurch gelöst, dass ein offener Porenraum der Keramikschicht mit einem Kunststoffmaterial verfällt ist, das mindestens ein polymeres Bindemittel, mindestens einen Reaktivverdünner, mindestens einen Fotoinitiator und mindestens einen Härter umfasst und zumindest teilweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet ist, wobei die Keramikschicht und das ausgehärtete Kunststoffmaterial eine elektrisch isolierende Beschichtung ausbilden.
Ein derartiger Lagerring ist kostengünstig und schnell herstellbar, wobei ein Aushärten des Kunststoffmaterials in maximal 10 min erreicht werden kann.
Vorzugsweise werden zumindest 20%, insbesondere zumindest 50%, bevorzugt zumindest 80%, der offenen Poren, insbesondere der an der Oberfläche der Keramikschicht angeordnete Poren, von dem Kunststoffmaterial ausgefüllt. Durch eine entsprechend niedrige Viskosität des Kunststoffmaterials, insbesondere im Bereich von
einer dynamischen Viskosität q im Bereich von < 250 ± 25 mPa*s (bei 20 °C), kann eine Infiltration der Keramikschicht ermöglicht und verbessert werden.
Das noch nicht ausgehärtete Kunststoffmaterial weist demnach vorzugsweise eine dynamische Viskosität q im Bereich von 250 ± 25 mPa*s (bei 20°C) auf, um eine ausreichende Infiltration der Keramikschicht sicherzustellen.
Durch die Verbindung eines Fotoinitiators mit mindestens einem polymeren Bindemittel kann ein Kunststoffmatenal zur Verfügung gestellt werden, welches mittels UV- Bestrahlung zumindest teilweise oder vollständig gehärtet werden kann, wobei die mittels der UV-Bestrahlung eingebrachte Aktivierungsenergie eine Polymerisation des nicht unmittelbar von der UV-Bestrahlung bestrahlten Kunststoffmatenals bedingen kann. Hierdurch können auch Bereiche des Kunststoffmaterials zuverlässig ausgehärtet werden, die beispielsweise nicht mittels einer UV-Lampe bestrahlt werden können, insbesondere weil sich diese Bereiche innerhalb von Poren und nicht an der Oberfläche der Keramikschicht befinden.
Fotoinitiatoren können nach Absorption von UV-Licht zerfallen und so reaktive Radikale oder Kationen bilden, die eine Polymerisation des Kunststoffmatenals, insbesondere der Polymerkomponenten, initiieren können. Es ist bevorzugt, dass es sich bei dem Fotoinitiator vorzugsweise um einen radikalischen Fotoinitiator handelt. Bei dem mindestens einen Fotoinitiator kann es sich um einen aus der Gruppe der a-Hydroxy-, a-Alkoxy- oder a-Amino-Arylketone, Phosphinoxide, insbesondere Acylphosphinoxide und/oder Kombinationen hiervon handeln. Vorgenannte Fotoinitiatoren können in zuverlässiger Weise eine Polymerisation, insbesondere eine Kettenpolymerisation, nach einer UV-Bestrahlung auslösen und daher eine im Wesentlichen vollständige Härtung des Kunststoffmaterials ermöglichen.
Durch das Vorsehen zumindest eines Reaktivverdünners kann die Viskosität des Kunststoffmaterials eingestellt werden, so dass das Kunststoffmaterial in zuverlässiger Weise in die Poren der Keramikschicht eingebracht werden kann. Ebenfalls kann durch die Zugabe von Reaktivverdünnern die Haftung und die Vernetzung des Kunst-
Stoffmaterials auf der Keramikschicht verbessert werden. Der zumindest eine Verdünner kann beispielsweise Acrylsäureester umfassen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdünner ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinylester, Mono-, Di-, Tri- oder Poly(meth)acrylate, wie Hydroxyal- kyl(meth)acrylate, wie Hydroxypropylmethacrylat, wie Trimethyl-1 ,5pentanediol- diacry lat, sonstige(Meth)acrylsäureester, wie Acetacetoxyalkyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäuremethylester, Butandioldi(meth)acrylat, diacrylate Ethandiol- di(meth)acrylat, Diethylglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, oder Polyethylenglykoldi(meth)acrylat; Styrole, wie Styrol, a-Methylstyrol, Vinyltoluol, Butylstyrol, Divinylbenzol, Epoxide, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch eine vorteilhafte Viskosität des Versiegelungsmittels ermöglicht werden, so dass das Versiegelungsmittel in zuverlässiger Weise in die Poren der Struktur eingebracht werden kann.
Durch eine geeignete Auswahl des mindestens einen Bindemittels können die Versie- gelungs- und Vernetzungseigenschaften des Kunststoffmaterials verbessert werden. Beispielsweise kann es sich bei dem mindestens einen Bindemittel um ein wasserlösliches Bindemittel handeln. Vorzugsweise umfasst das Bindemittel Urethanacrylat. Beispielsweise kann es sich um ein OH-funktionelles Acrylat, insbesondere Urethanacrylat, handeln.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Acrylate, insbesondere Methylmethacrylat, (Poly-)Urethanacrylat, Isocyanat, Silikon, Silikat, Epoxidharz, Polyester, insbesondere ungesättigter Polyester, Vinylester, Polyesterharz, insbesondere ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Phenol-Formaldehydharz, Diallylph- thalatharz, Methacrylatharz, Polyurethan, Aminoharze, wie beispielsweise Melaminharz, insbesondere Hexamethoxymethylmelamin, und/oder Harnstoffharz, und/oder Kombinationen hiervon. Vorgenannte Bestandteile können beispielsweise vorteilhafte Versiegelungs- und Vernetzungseigenschaften für das Kunststoffmaterial ermöglichen.
Das Bindemittel ist bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 30 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 45 Gew.-% im Kunststoffmatenal vorhanden.
Der mindestens eine Verdünner beziehungsweise Reaktivverdünner ist bevorzugt in einem Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere in einem Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, im Versieglungsmittel enthalten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdünner ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinylester, Mono-, Di-, Tri- oder Poly- (meth)acrylate, wie Hydroxyalkyl(meth)acrylate, wie Hydroxypropylmethacrylat, wie Trimethyl-1 ,5pentanedioldiacrylat, sonstige (Meth)acrylsäureester, wie Acetacetoxyal- kyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäuremethylester, Butandioldi(meth)acrylat, diacrylate Et- handioldi(meth)acrylat, Diethylglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, oder Polyethylenglykoldi(meth)acrylat; Styrole, wie Styrol, a-Methylstyrol, Vinyltoluol, Butylstyrol, Divinylbenzol, Epoxide, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch eine vorteilhafte Viskosität des Kunststoffmaterial ermöglicht werden, so dass es in zuverlässiger Weise in die Poren der Keramikschicht eingebracht werden kann.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dem Kunststoffmatenal Zusatzstoffe zuzusetzen, um bestimmte gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Beispielsweise kann bis zu 1 ,0 Gew.-% eines Trocknungsmittels, insbesondere eines Trocknungsmittels umfassend Zink, als Zusatzstoff vorgesehen werden. Vorzugsweise können auch bis zu 1 ,5 Gew.- % eines Katalysators zur Verbesserung der Härtungseigenschaften des Kunststoffmatenals zugesetzt werden. Beispielsweise kann der Katalysator p-Toluolsulfonsäure aufweisen.
Auch der Zusatz von Additiven, wie mindestens eines UV-Stabilisators und/oder mindestens einer Antioxidantie hat sich bewährt, insbesondere um farbliche Veränderungen des ausgehärteten Kunststoffmatenals mit zunehmender Verwendungszeit das Lagerringes bei Temperatureinfluss zu unterdrücken.
Das Kunststoffmaterial umfasst weiterhin zumindest einen Härter oder ein Härtergemisch. Durch die Zugabe eines Härters kann die Aushärtung des Kunststoffmaterials weiter beschleunigt werden. Vorzugsweise ist der Härter oder das Härtergemisch ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyaminamide, Polyamine, Polyamidarmine, Phenalkamine, Phenalkaminamide, Isocyanate, und/oder Kombinationen hiervon. Insbesondere kann hierdurch die Härtung des in den Poren angeordneten Versiegelungsmittels weiter verbessert werden.
Bevorzugt weist das Kunststoffmaterial 40 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels, insbesondere Urethanacrylat, 35 bis 40 Gew.-% eines ersten Reaktivverdünners, insbesondere Isobornylacrylat, 15 bis 20 Gew.-% eines zweiten Reaktivverdünners, insbesondere Trimethyl-1 ,5pentanedioldiacrylat, 3 bis 4 Gew-% eines Fotoinitiators, insbesondere Phosphinoxid, auf, sowie bis zu 2 Gew.-% eines Zusatzstoffs, insbesondere eines Trocknungsmittels umfassend Zink. Die einzelnen Bestandteile in diesem Beispiel ergänzen sich zu 100 Gew.-%.
Ein solches Kunststoffmatenal wird beispielsweise bei atmosphärischer Anwendung (also ohne Vakuumatmosphäre) auf eine zu versiegelnde Oberfläche einer Keramikschicht aufgetragen. Aufgrund der niedrigen Viskosität kann das Kunststoffmaterial tief in die offenen Poren eindringen. Vorzugsweise beträgt eine Eindringtiefe zumindest 80%. Alternativ kann das Kunststoffmaterial auch unter Schutzgasatmosphäre oder in Vakuum auf die Keramikschicht aufgetragen werden.
Der Auftrag des Kunststoffmaterials auf die Keramikschicht erfolgt bevorzugt durch ein Aufsprühen, Aufpinseln, Aufrakeln oder durch Tauchen.
In der Keramikschicht weisen vorzugsweise maximal 10 % der offenen Poren einen Porendurchmesser im Bereich von >20 pm bis < 35 pm auf und die übrigen offenen Poren vorzugsweise einen Porendurchmesser von < 20 pm auf. Dies gewährleistet ein Eindringen des Kunststoffmaterials in die offenen Poren.
Die Keramikschicht ist vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder aus Aluminiumoxid mit Anteilen an Titandioxid und/oder Siliziumdioxid oder aus Mull it gebildet. Vorzugsweise ist die Keramikschicht enthaltend ein Aluminiumsilikat mit einen Anteil an AI2O3 im Bereich von 70 bis 80 Gew.-% und an SiÜ2 im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% gebildet. Die Keramikschicht enthält vorzugsweise weiterhin < 1 Gew.-% TiC oder 0,1 bis 3 Gew.- % Cr20s.
Eine Dicke der elektrisch isolierenden Beschichtung liegt insbesondere im Bereich von 0,05 bis 2 mm.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lagerringes mit den folgenden Schritten gelöst: a) Bereitstellen des metallischen Ringkörpers, b) Aufbringen der Keramikschicht auf den Ringkörper mittels thermischen Spritzens, c) optional Evakuieren des beschichteten Ringkörpers, d) Infiltrieren der Keramikschicht mit dem Kunststoffmaterial, e) Bestrahlen der infiltrierten Keramikschicht mit ultraviolettem Licht unter zumindest teilweiser Aushärtung des Kunststoffmaterials und optional Lagern des Lagerringes bei Raumtemperatur oder einer Temperatur von mindestens 120 °C, wobei das Bestrahlen und optionale Lagern über insgesamt maximal 10 min, bevorzugt maximal 2 min, erfolgt, wobei das Kunststoffmaterials vollständig ausgehärtet wird.
Die Bestrahlung in Schritt e) erfolgt besonders bevorzugt über einen Zeitraum von maximal 1 min.
Eine Härtung des Kunststoffmaterials erfolgt insbesondere mittels Bestrahlung durch eine UV-Lampe für 30 bis 60 Sekunden. Prinzipiell können dabei jegliche UV-Lampen eingesetzt werden. Eine bevorzugte UV-Lampe weist folgende Spezifikationen auf: 250 W; Fe dotiert; Lichtleistung ca. 800 mW/cm2; Quarzglasfilter; Wellenlänge: 320- 400 nm. Nach Bestrahlung mit der UV-Lampe findet vorzugsweise ein weiterer Här-
tungsschritt im Rahmen einer Polymerisation statt, so dass auch das in den Poren angeordnete Kunststoffmatenal, welches nicht von der UV-Lampe bestrahlt werden kann, im Wesentlichen vollständig aushärtet. Vorzugsweise beträgt auch der weitere Härtungsschritt zwischen 30 bis 60 Sekunden, so dass die Härtung in unter 2 Minuten, insbesondere in unter 1 Minute durchgeführt werden kann. Als weiterer Härtungsschritt erfolgt bevorzugt das Lagern des Lagerringes bei Raumtemperatur oder einer Temperatur von mindestens 120 °C.
Es hat sich bewährt, wenn nach Schritt e) eine Wiederholung des Schritts d) und des Schritts e) erfolgt. Dadurch lässt sich der Füllgrad der offenen Poren weiter verbessern.
Das noch nicht ausgehärtete Kunststoffmaterial wird vorzugsweise mit einer dynamischen Viskosität rj im Bereich von 250 ± 25 mPa*s (bei 20°C) aufgebracht, um eine ausreichende Infiltration der Keramikschicht sicherzustellen.
Ein Wälzlager oder Gleitlager, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Lagerring, hat sich bewährt, wobei der Lagerring einen Lageraußenring bildet und die elektrisch isolierende Beschichtung zumindest am Außenumfang aufweist oder wobei der Lagerring einen Lagerinnenring bildet und die elektrisch isolierende Beschichtung zumindest am Innenumfang aufweist.
Bei dem Wälzlager kann es sich um ein Zylinderrollenlager, ein Kugellager, ein Kegelrollenlager, ein Tonnenrollenlager, ein Nadellager und dergleichen handeln.
Die Figuren 1 und 2 sollen einen erfindungsgemäßen Lagerring und dessen Herstellung beispielhaft erläutern. So zeigt
Figur 1 einen Lagerring in dreidimensionaler Ansicht,
Figur 2 einen Schnitt durch den Lagerring gemäß Figur 1 ,
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich eines Überganges des Außenumfangs zu einer Stirnseite des metallischen Ringkörpers,
Figur 4 ein Wälzlager in dreidimensionaler Ansicht umfassend den Lageraußenring gemäß Figur 1 , und
Figur 5 ein Gleitlager im Schnittbild.
Figur 1 zeigt einen Lagerring 1 in Form eines Lageraußenrings 3b in einer dreidimensionalen Ansicht. Der Lagerring 1 weist einen metallischen Ringkörper 2 auf, der an seinem Außenumfang und weiterhin seinen angrenzenden Stirnseiten eine elektrisch isolierende Beschichtung 4 aufweist.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Lagerring 1 gemäß Figur 1 , wobei die elektrisch isolierende Beschichtung 4 und ihre Anordnung auf dem metallischen Ringkörper 2 im Detail zu erkennen ist. Die elektrisch isolierende Beschichtung 4 besteht aus einer, durch thermisches Spritzen gebildeten Keramikschicht 5, beispielsweise aus Mullit, deren offene Porosität zumindest überwiegend mit einem ausgehärteten Kunststoffmaterial 6 verfallt ist.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich eines Überganges des Außenumfangs zu einer Stirnseite des metallischen Ringkörpers 2. Die elektrisch isolierende Beschichtung 4 auf dem metallischen Ringkörper 2 weist dabei hier insgesamt eine Dicke D von 0,5 mm auf.
Figur 4 zeigt ein Wälzlager 8 in dreidimensionaler Ansicht umfassend die Lagerringe 1 , 1 'und dazwischen eine Anzahl an Wälzkörpern 7. Der Lagerring 1 entspricht dem Lageraußenring 3b gemäß Figur 1. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Der Lagerring 1 ' bildet einen Lagerinnenring 3a des Wälzlagers 8.
Figur 5 zeigt ein Gleitlager 9 im Schnittbild umfassend die Lagerringe 1 , 1 ', wobei der Lagerung 1 einen Lageraußenring 3b und der Lagerung 1 ' einen Lagerinnenring 3a ausbildet. Der Lagerinnenring 3a umfasst einen metallischen Ringkörper 2, der an seinem Innendurchmesser eine elektrisch isolierende Beschichtung 4 aufweist. Die elektrisch isolierende Beschichtung 4 ist aus einer, durch thermisches Spritzen gebildeten Keramikschicht 5, welche infiltriert ist mit ausgehärtetem Kunststoffmaterial 6, gebildet.
Bezuqszeichenliste
1 , 1' Lagerring metallischer Ringkörper
3a Lagerinnenring
3b Lageraußenring
4 elektrisch isolierende Beschichtung
5 Keramikschicht
6 Kunststoffmaterial
7 Wälzkörper
8 Wälzlager
9 Gleitlager
D Dicke
Claims
1 . Lagerring (1 , 1 ') eines Wälzlagers (8) oder Gleitlagers (9), umfassend einen metallischen Ringkörper (2) und eine zumindest am Außenumfang oder zumindest am Innenumfang des Ringkörpers (2) angeordnete, durch thermisches Spritzen offen-porig ausgebildete Keramikschicht (5) enthaltend ein Porenvolumen im Bereich von 2 Vol.- % bis kleiner als 10 Vol.-%, wobei ein offener Porenraum der Keramikschicht (5) mit einem Kunststoffmatenal (6) verfallt ist, das mindestens ein polymeres Bindemittel, mindestens einen Reaktivverdünner, mindestens einen Fotoinitiator und mindestens einen Härter umfasst und zumindest teilweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet ist, wobei die Keramikschicht (5) und das ausgehärtete Kunststoffmatenal (6) eine elektrisch isolierende Beschichtung (4) ausbilden.
2. Lagerung (1 , 1 ') nach Anspruch 1 , wobei maximal 10 % der offenen Poren einen Porendurchmesser im Bereich von > 20 pm bis < 35 pm aufweist und die übrigen offenen Poren einen Porendurchmesser von < 20 pm aufweisen.
3. Lagerung (1 , 1 ') nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Keramikschicht (5) aus Aluminiumoxid oder aus Aluminiumoxid mit Anteilen an Titandioxid und/oder Siliziumdioxid oder aus Mullit gebildet ist.
4. Lagerung (1 , 1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kunststoffmatenal (6) weiterhin mindestens ein Trocknungsmittel und/oder einen mindestens einen Katalysator aufweist.
5. Lagerung (1 , 1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mindestens eine Bindemittel durch ein (Poly)Urethanacrylat gebildet ist oder ein solches umfasst.
6. Verfahren zur Herstellung eines Lagerringes (1 , 1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit den folgenden Schritten:
a) Bereitstellen des metallischen Ringkörpers (2), b) Aufbringen der Keramikschicht (5) auf den Ringkörper (2) mittels thermischen Spritzens, c) optional Evakuieren des beschichteten Ringkörpers (2), d) Infiltrieren der Keramikschicht (5) mit dem Kunststoffmatenal (6), e) Bestrahlen der infiltrierten Keramikschicht (5, 6) mit ultraviolettem Licht unter zumindest teilweiser Aushärtung des Kunststoffmatenals (6) und optional Lagern des Lagerringes (1 , 1 ') bei Raumtemperatur oder einer Temperatur von mindestens 120 °C, wobei das Bestrahlen und optionale Lagern über insgesamt maximal 10 min, bevorzugt maximal 1 min, erfolgt, wobei das Kunststoffmaterial (6) vollständig ausgehärtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Bestrahlung in Schritt e) über einen Zeitraum von maximal 2 min erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei nach Schritt e) eine Wiederholung des Schritts d) und des Schritts e) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Kunststoffmaterial (6) zur Infiltration der Keramikschicht (5) auf eine Viskosität von 250 ± 25 mPas (bei 20°C) eingestellt wird.
10. Wälzlager (8) oder Gleitlager (9), umfassend mindestens einen Lagerring (1 , 1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Lagerring (1 ) einen Lageraußenring (3b) bildet und die elektrisch isolierende Beschichtung (4) zumindest am Außenumfang aufweist oder wobei der Lagerring (1 ') einen Lagerinnenring (3a) bildet und die elektrisch isolierende Beschichtung (4) zumindest am Innenumfang aufweist.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023115016 | 2023-06-07 | ||
| DE102024107407.8A DE102024107407A1 (de) | 2023-06-07 | 2024-03-15 | Lagerring und Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Wälzlager oder Gleitlager mit mindestens einem solchen Lagerring |
| PCT/DE2024/100228 WO2024251320A1 (de) | 2023-06-07 | 2024-03-19 | Lagerring und verfahren zu dessen herstellung, sowie wälzlager oder gleitlager mit mindestens einem solchen lagerring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP4724713A1 true EP4724713A1 (de) | 2026-04-15 |
Family
ID=90719162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP24716621.8A Pending EP4724713A1 (de) | 2023-06-07 | 2024-03-19 | Lagerring und verfahren zu dessen herstellung, sowie wälzlager oder gleitlager mit mindestens einem solchen lagerring |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4724713A1 (de) |
| CN (1) | CN121152932A (de) |
| WO (1) | WO2024251320A1 (de) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142070A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-02 | Nomura Tokin:Kk | 封孔された溶射層の製造方法 |
| JP3165926B2 (ja) * | 1991-10-17 | 2001-05-14 | 北海道 | セラミック溶射皮膜の封孔処理法 |
| DE10029917A1 (de) | 2000-06-17 | 2001-12-20 | Axiva Gmbh | Formkörper mit imprägnierter Schutzschicht |
| JP6120361B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-04-26 | トーカロ株式会社 | 電飾防止用転がり軸受の製造方法 |
| DE102013104186A1 (de) | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Coatec Gmbh | Lagerring, elektrisch isolierende Beschichtung und Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch isolierenden Beschichtung |
| DE102020131772A1 (de) * | 2020-12-01 | 2022-06-02 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Lagerbauteil, Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Wälzlager oder Gleitlager |
-
2024
- 2024-03-19 EP EP24716621.8A patent/EP4724713A1/de active Pending
- 2024-03-19 CN CN202480033330.2A patent/CN121152932A/zh active Pending
- 2024-03-19 WO PCT/DE2024/100228 patent/WO2024251320A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN121152932A (zh) | 2025-12-16 |
| WO2024251320A1 (de) | 2024-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10034737A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer permanenten Entformungsschicht durch Plasmapolymerisation auf der Oberfläche eines Formteilwerkzeugs, ein nach dem Verfahren herstellbares Formteilwerkzeug und dessen Verwendung | |
| EP1213272A2 (de) | Imprägnierter Körper aus expandiertem Graphit | |
| EP1221432B1 (de) | Mit Acrylharzen imprägnierter Körper aus expandiertem Graphit | |
| WO2009132885A2 (de) | Verfahren zum beschichten eines faserverbundbauteils für ein luft- oder raumfahrzeug und durch ein derartiges verfahren hergestelltes faserverbundbauteil | |
| DE3316348C2 (de) | Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes | |
| DE102017203885A1 (de) | Keramische Suspension | |
| EP2689514A2 (de) | Herstellungsverfahren eines elektrischen isolationssystems eines leiters in einem wickelkopf einer elektrischen maschine | |
| WO2024251320A1 (de) | Lagerring und verfahren zu dessen herstellung, sowie wälzlager oder gleitlager mit mindestens einem solchen lagerring | |
| DE102024107407A1 (de) | Lagerring und Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Wälzlager oder Gleitlager mit mindestens einem solchen Lagerring | |
| DE102007016698A1 (de) | Verfahren zur Herstellung flammgeschützter Faserverbundwerkstoffe oder Prepregs, sowie flammgeschützte Faserberbundwerkstoffe und Prepregs | |
| EP2906387A2 (de) | Verfahren zur nanostrukturierung polymerer materialien mit gepulster laserstrahlung in inerter atmosphäre | |
| WO2015197299A1 (de) | Carbonfasern mit modifizierter oberfläche sowie verfahren zur modifizierung einer carbonfaseroberfläche und verwendung der carbonfaser | |
| EP2164821A1 (de) | Stoffmischung und verfahren zum konservieren poröser stoffe | |
| EP0079007B1 (de) | Verfahren zum Versiegeln einer porösen Beschichtung | |
| DE102022129786A1 (de) | Verfahren zur Versieglung von Strukturen, Versieglungsmittel, Mehrkomponentensystem und Verwendung eines Versieglungsmittels | |
| DE202017101725U1 (de) | Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht | |
| DE102017205015A1 (de) | Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht | |
| DE102006029071B3 (de) | Verfahren zum Beschichten eines Bauteils, in dessen Oberfläche Löcher vorgesehen sind | |
| EP3363030A1 (de) | Kompakter trockentransformator mit einer elektrischen wicklung und verfahren zur herstellung einer elektrischen wicklung | |
| EP1348323B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer abschirmdichtung | |
| DE102015221837B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Keramikgussteils | |
| EP2942334A1 (de) | Schichtsystem für ein Bauteil | |
| EP3898785B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines porösen faserverbundmaterials, faserverbundmaterial und verwendung eines faserverbundmaterials | |
| WO2017202550A1 (de) | Glimmschutz, elektrische maschine und verfahren zum herstellen des glimmschutzes | |
| EP3385957A1 (de) | Elektroisolationsband, elektrische hochspannungsmaschine sowie verfahren zum herstellen eines elektroisolationsbands und einer elektrischen hochspannungsspannungsmaschine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: UNKNOWN |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE |
|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20260107 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |