WO2013127566A1 - Process for producing a bearing component - Google Patents

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WO2013127566A1
WO2013127566A1 PCT/EP2013/051125 EP2013051125W WO2013127566A1 WO 2013127566 A1 WO2013127566 A1 WO 2013127566A1 EP 2013051125 W EP2013051125 W EP 2013051125W WO 2013127566 A1 WO2013127566 A1 WO 2013127566A1
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melt
carbon content
spraying
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bearing component
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PCT/EP2013/051125
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Inventor
Werner Trojahn
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bearing component with a carbon gradient given at least in the region of its boundary layer, wherein molten metal is sprayed onto a substrate in a spraying process and the carbon content of the metal to be sprayed is varied during the spraying process, using at least two separate spraying devices two melts are sprayed, of which the first melt has a lower carbon content and the second melt has a higher carbon content, wherein the spray cones overlap and the discharge quantities of the sprayers are varied during the spraying process.
  • Bearing components are known in various forms and are used to build various types of bearings such as roller bearings, spherical plain bearings or linear bearings.
  • Rolling for example, are known to consist of at least two components, namely one or more rings, between which the rolling elements, such as rollers run. Since bearing components are usually considerably loaded during operation, it is known to harden them defined edge. To generate a defined hardness in the region of the edge layer, a gradient structure is set by a carburization treatment, within which carbon is enriched in the surface layer by a heat treatment process. Optionally, a carbonitriding, so an additional nitrogen enrichment in the region of the surface layer done.
  • This boundary layer becomes after the carburizing treatment as a result of at least
  • the hardness is usually 58 HRC or more, for example, in the case of rolling bearing rings.
  • the non-enriched core remains softer according to the original composition, depending on the starting material used, the hardness is between 20-45 HRC.
  • the ring produced contains a tough core and a hard, everywhere solid outer layer.
  • a contrast improved, initially described method for producing a bearing component is known from DE 10 2006 023 690 A1.
  • a spray layer is formed by spray compaction, which has a carbon gradient.
  • a molten metal is sprayed onto a support in a spraying process, the carbon content of the metal to be sprayed being varied during the spraying process. This is done by using two separate sprayers that spray two different melts.
  • the first melt has a lower carbon content while the second melt has a higher carbon content.
  • the spray cones overlap, so depending on how much melt is released by one or the other sprayer, the carbon content of the sprayed metal can be adjusted accordingly.
  • the respective melt is atomized in a gas atomizer in a protective gas stream into spherical droplets.
  • the gas rapidly cools the melt droplets to a temperature between the liquidus and solidus temperatures, often even slightly below the solidus temperature.
  • These cooled droplets are sprayed onto the carrier surface at high speed. Due to the high kinetic energy they compact, it forms a high-density composite material, which has a homogeneous structure and has a high density.
  • bearing components are claimed differently depending on the application. They are subject to Hertz 'rule pressing, they can be affected by other high forces in different directions, as they can also be claimed corrosive.
  • a corresponding starting steel is used to form the metal bearing component. That is, the starting component, which is then typically thermally treated to carburize or embroider it, has a uniform steel composition over its component cross-section.
  • Known steel compositions are, for example, X102CrMo17, X20CM3 or X30CrMoN15-1.
  • the steel as such is corrosion resistant. The corrosion resistance is ultimately only on the surface that is claimed, but not needed in the core of the workpiece. There the alloy content of Cr, which provides the corrosion resistance, is superfluous.
  • the invention is therefore based on the problem of specifying a method for the production of a bearing component which, where corrosion resistance is required, exhibits this property, combined with a rollover strength in this claimed range, but which requires the use of a special, the component as such does not require over the component cross-sectional steel composition with corrosion-resistant property.
  • the second melt has a content of Cr of at least 13%.
  • the inventive method provides for the production of a bearing component by spray compacting, wherein at least the edge layer of the bearing component is produced by spray compacting.
  • Two different melts are used, which differ on the one hand in the carbon content.
  • the first melt has a low carbon content.
  • the second melt has a higher carbon content, with which the outer edge layer or the edge layer section is formed.
  • the carbon gradient can be adjusted in the edge layer area by corresponding spraying or mixing of these two melts, so that the corresponding hardness and also roll-over strength can be achieved on the edge layer side.
  • the second melt in addition to the higher carbon content, is further characterized by containing a chromium content of at least 13%, preferably more.
  • a sufficiently high chromium content is produced in the outer edge layer via the second melt, which gives this sprayed-on edge layer section the required corrosion resistance.
  • the cross-section of the bearing component may consequently consist of a steel composition which is not designed as before, the bearing component Overall, to give the corrosion resistance. Rather, a steel can be used that is free from corresponding alloying components that provide corrosion resistance.
  • a metal carrier for example a tube, which consists of the "simple" steel composition, which therefore has no special properties, in particular with regard to corrosion resistance
  • the content of Cr in the second melt should be at least 13% and at most 25%.
  • the carbon content of the first layer should be ⁇ 35%, it is preferably in the range of about 0.2%.
  • the carbon content of the second melt should be> 0.45%, but should not exceed about 0.75%.
  • the second melt should also have a nitrogen content of 0.05 to 5% in a further development of the invention.
  • the surface layer formed via the second melt is not only carburized but also embroidered, ie it is enriched both with carbon and with nitrogen.
  • This nitrogen feed may, if appropriate, be introduced by melting the melt before spraying under a nitrogen atmosphere, and / or by using nitrogen or a nitrogen-enriched gas as the carrier gas for spraying.
  • the melting under nitrogen atmosphere and / or the use of such a carrier gas also applies with respect to the first melt, which consequently can likewise have a certain nitrogen content.
  • the second melt contains one or more hard materials or one or more hard materials in powder form are injected into the spray cone.
  • Such hard materials are wear-resistant and are in the form of the finest particles with a particle size of 1 nm - 200 ⁇ either introduced directly melt side, or blown into the spray cone.
  • Carbides, nitrides or borides, if appropriate also mixed, can be added as hard materials.
  • a prefabricated component in particular a tube, which becomes an integral component of the manufactured rolling bearing component can be used as the carrier.
  • the melt compound is sprayed, after which the individual components are cut from the tube.
  • the carrier can be a carrier to be reused, in particular a ceramic tube, onto which the metal is sprayed to form the entire rolling bearing component to be produced.
  • the component base body is also formed by spray-compacting from the first melt.
  • the invention further relates to a bearing component, in particular a roller bearing component, primarily in the form of a ring or a roller, wherein at least one boundary layer by spraying two in the carbon holding different fusions is formed, within which edge layer at least partially varies the carbon content, which bearing component is characterized in that within the boundary layer, a zone is formed with a chromium content of at least 13%. This zone is as described on the outside and / or inside, it forms the immediately loaded layer.
  • a bearing component can be produced in particular in the manner described above.
  • the bearing component may further comprise a metallic prefabricated carrier on which the edge layer is formed. Alternatively, it may be a spray-compacted component made entirely by spraying.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a spray device for explaining the method according to the invention
  • Figure 2 is a partial view of a rolling bearing component according to the invention showing the carbon and the chromium gradient
  • FIG. 3 shows a partial view of a second rolling bearing component according to the invention, showing the gradient of carbon and chromium.
  • FIG. 1 shows in the form of a schematic diagram of a spray device 1 for carrying out the method according to the invention.
  • This comprises two separately operable spraying devices 2a, 2b, to each of which separate melt reservoirs 3a, 3b are assigned.
  • the melt reservoir 3a there is a low-carbon melt Si.
  • the carbon retention of this melt is preferably below 0.35%, preferably in the range of about 0.2%.
  • other alloying elements such as Cr (maximum about 1%), Mo (maximum about 2%), Ni and / or Mn (each about 4% maximum) and Si (maximum about 1, 5%) and other steel companion be included in addition to the usual iron.
  • a melt S 2 having a high carbon content is accommodated in the melt reservoir 3b.
  • This melt has a carbon content of at least 0.45%, the carbon content should not be more than 0.75%. Furthermore, this melt has a chromium content of at least 13% to a maximum of 25%.
  • Other alloying elements such as Mo (maximum approx. 2%), Ni and / or Mn (maximum approx. 4%) as well as Si (max. Approx. 1, 5%) as well as other steel companions may be included, but not necessarily.
  • the list of the respective alloying elements is by no means exhaustive. It is only decisive that this second melt S 2 has a higher carbon content compared to the first melt Si and the said chromium content of at least 13%.
  • the two sprayers 2a, 2b are supplied in the example shown via a common carrier gas supply 4, but it is also conceivable, of course, that each spraying device 2a, 2b has its own carrier gas supply 4.
  • the carrier gas used in the example shown is nitrogen.
  • the respectively sprayed melt, which is sprayed in the form of minute metal droplets 5a with respect to the melt Si or 5b with respect to the melt S 2 can be additionally enriched with nitrogen via this added nitrogen.
  • the sprayers 2a, 2b spray the melt drips 5a, 5b in the form of a respective spray cone 6a, 6b.
  • the spray cones 6a, 6b in the example shown overlap in the vicinity of the carrier 7, which is sprayed, completely.
  • the carrier 7 is, for example, a tube made of a hardenable metal which becomes part of the bearing component to be produced, it forms the component main body.
  • the carrier 7 can also be a reusable carrier, for example in the form of a ceramic tube, which is sprayed on, with the spray-compacted component then being removed from the carrier.
  • FIG. 2 shows in the form of a schematic diagram a detail of a bearing component 9 produced according to the invention.
  • the carrier 7 is a metal tube which forms the component main body and onto which an edge layer 8 is sprayed by spraying the two melts Si and S. 2 was applied.
  • the carrier 7 rotates, see FIG. 1.
  • the spraying devices 2a, 2b are now activated in such a way that a corresponding carbon gradient and chromium gra- tower are formed in the layered layer 8 deposited in layers.
  • On the still unsprayed carrier 7 only melt Si is sprayed on first, ie, that at the beginning of the process, only the spraying device 2a is operated.
  • a first boundary layer zone 8a consisting of melt-compacted metal of the melt Si is formed, see FIG. 2.
  • the discharge quantity of the spray device 2a is reduced, synchronously the spray device 2b is switched on and the melt S 2 is sprayed.
  • the reduction of the delivery via the spraying device 2a and the increase in the delivery via the spraying device 2b takes place synchronously and uniformly so that essentially the same amount of melt is always sprayed on.
  • the variation takes place in such a way that the spraying device 2 is switched off completely shortly after the start of the switching process, and consequently the melt Si is no longer sprayed out, but only melt S 2 via the now fully operating spraying device 2b.
  • FIG. 2 shows a diagram which shows the carbon content and the chromium content via the surface layer 8.
  • the carbon content according to the curve I increases from the inside to the outside via the boundary layer 8, which results from the fact that the melt Si has the low carbon content, while the melt S 2 has the high carbon content. Since the melt Si forms the boundary layer zone 8a, a lower carbon content is present in this area, while the boundary layer zone 8b has a high carbon content, since it is formed by the melt S 2 .
  • the melt S 2 contains no chromium in the example shown, which is why no chromium is present in the boundary layer zone 8b.
  • the design of such an edge layer makes it possible, on the one hand, to harden it, in particular in the region of the edge layer zone 8b, in such a way that the desired hardness values are achieved.
  • the surface layer 8b is also corrosion-resistant, since it contains the high chromium content.
  • the component base body formed by the support 7 as well as the boundary layer zone 8a need not possess this corrosion-resistant property since they are not subject to corrosive stress.
  • FIG 3 shows an embodiment in which a reusable carrier 7, so for example a ceramic tube was used, on which the bearing member 9, which is shown as such in Figure 3 in a partial sectional view, sprayed on the sprayers 2a, 2b completely has been.
  • This is, for example, a ring with an inner and an outer, a carbon gradient having surface layer.
  • melt S 2 is sprayed first on the spraying device so that a first boundary layer zone is formed, which consists exclusively of the high carbon content and the high chromium content having melt S2.
  • the spraying power of the spraying device 2b is lowered continuously and the spraying device 2a is closed. switched and continuously increased their spray performance.
  • the reduction and the increase in the respective power is preferably synchronous, so that at any time a total spray power of 100% is given.
  • 100% of the melt Si is sprayed, ie, the rolling body component in the core consists only of material of the melt Si, as shown in FIG.
  • the process is then reversed again, ie, the spraying power of the spraying device 2a is continuously reduced again, while the power of the spraying device 2b is continuously increased. It forms an outer edge layer 8, consisting only of melt S 2 , wherein in the boundary layer 8 in Ü transition region between the melt Si and the melt S 2 , again as well as in the region of the inner surface layer, the carbon gradient and the Chromium gradient forms.
  • the behavior of the chromium content behaves according to curve II.
  • the chromium content is high at the two edges, since only melt S 2 with the chromium content is present there. It decreases in the transition region to the core, and decreases to 0, assuming that the melt Si contains no chromium. He inevitably rises again to the edge area.
  • the inventive method allows easy generation of a carbon gradient structure in the region of inner and / or outer surface layers, a special carburizing step is therefore no longer necessary.
  • a corrosion-resistant property can only be imparted there, where this is necessary because one of the sprayed melts has a high chromium content.

Abstract

Process for producing a bearing component (9) having a carbon gradient present at least in the region of the marginal layer (8) thereof, wherein molten metal is sprayed onto a carrier (7) in a spraying process and the carbon content of the metal to be sprayed on is varied during the spraying operation, wherein at least two separate spraying devices (2a, 2b) are used to spray at least two molten masses (S1, S2), wherein the first molten mass (S1) has a relatively low carbon content and the second molten mass (S2) has a carbon content which is higher compared thereto, wherein the spray cones (6a, 6b) overlap and the quantities discharged by the spraying devices (2a, 2b) are varied during the spraying operation, characterized in that the second molten mass (S2) has a Cr content of at least 13%.

Description

Bezeichnung der Erfindung  Name of the invention
Verfahren zur Herstellung eines Lagerbauteils Beschreibung Method of manufacturing a bearing component Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerbauteils mit einem zumindest im Bereich seiner Randschicht gegebenen Kohlenstoffgradienten, wobei auf einen Träger in einem Sprühverfahren geschmolzenes Metall aufgesprüht wird und der Kohlenstoffgehalt des aufzusprühenden Metalls während des Sprühvorgangs variiert wird, wobei unter Verwendung wenigstens zweier separater Sprüheinrichtungen wenigstens zwei Schmelzen versprüht werden, von denen die erste Schmelze einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt und die zweite Schmelze einen demgegenüber höheren Kohlenstoffgehalt besitzt, wobei sich die Sprühkegel überlappen und die Abgabemengen der Sprüheinrichtungen während des Sprühvorgangs variiert werden. Hintergrund der Erfindung The invention relates to a method for producing a bearing component with a carbon gradient given at least in the region of its boundary layer, wherein molten metal is sprayed onto a substrate in a spraying process and the carbon content of the metal to be sprayed is varied during the spraying process, using at least two separate spraying devices two melts are sprayed, of which the first melt has a lower carbon content and the second melt has a higher carbon content, wherein the spray cones overlap and the discharge quantities of the sprayers are varied during the spraying process. Background of the invention
Lagerbauteile sind in unterschiedlichster Form bekannt und dienen zum Aufbau verschiedener Lagertypen wie Wälzlager, Gelenklager oder Linearlager. Wälzlager beispielsweise bestehen bekanntlich aus wenigstens zwei Bauteilen, nämlich einem oder mehreren Ringen, zwischen denen die Wälzkörper, beispielsweise Rollen, laufen. Da Lagerbauteile zumeist im Betrieb beachtlich belastet werden, ist es bekannt, sie randseitig definiert zu härten. Zur Erzeugung einer definierten Härte im Bereich der Randschicht wird eine Gradientenstruktur durch eine Aufkohlungsbehandlung eingestellt, innerhalb welcher durch ein Wärmebehandlungsverfahren in der Randschicht Kohlenstoff angereichert wird. Gegebenenfalls kann auch eine Karbonitrierung, also eine zusätzliche Stickstoffanreicherung im Bereich der Randschicht erfolgen. Diese Randschicht wird nach der Aufkohlungsbehandlung infolge des zu zumindest 0,6 % angereicherten Kohlenstoffs und des gegebenenfalls zusätzlich angereicherten Stickstoffs hart, die Härte beträgt beispielsweise bei Wälzlagerringen üblicherweise 58 HRC oder mehr. Der nicht angereicherte Kern bleibt entsprechend der ursprünglichen Zusammensetzung weicher, je nach verwendetem Ausgangsmaterial liegt die Härte dort zwischen 20 - 45 HRC. Damit enthält beispielsweise der hergestellte Ring einen zähen Kern und eine harte, überall feste äußere Schicht. Bearing components are known in various forms and are used to build various types of bearings such as roller bearings, spherical plain bearings or linear bearings. Rolling, for example, are known to consist of at least two components, namely one or more rings, between which the rolling elements, such as rollers run. Since bearing components are usually considerably loaded during operation, it is known to harden them defined edge. To generate a defined hardness in the region of the edge layer, a gradient structure is set by a carburization treatment, within which carbon is enriched in the surface layer by a heat treatment process. Optionally, a carbonitriding, so an additional nitrogen enrichment in the region of the surface layer done. This boundary layer becomes after the carburizing treatment as a result of at least For example, for rolling bearing rings, the hardness is usually 58 HRC or more, for example, in the case of rolling bearing rings. The non-enriched core remains softer according to the original composition, depending on the starting material used, the hardness is between 20-45 HRC. Thus, for example, the ring produced contains a tough core and a hard, everywhere solid outer layer.
Aufgrund der Beanspruchungen eines solchen Wälzlagerbauteils sind jedoch beispielsweise beim Einsatzhärten große Aufkohlungstiefen von mehr als 2 mm erforderlich, die eine Wärmebehandlungsdauer, abhängig vom jeweils gewählten Werkstoff, von mehreren Stunden bedingen. Damit ist mit diesem Behandlungsschritt ein beachtlicher Zeitaufwand verbunden. Ein demgegenüber verbessertes, eingangs beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Lagerbauteils ist aus DE 10 2006 023 690 A1 bekannt. Dort wird durch Sprühkompaktierung eine Sprühschicht gebildet, die einen Kohlenstoffgradienten besitzt. Hierzu wird auf einen Träger in einem Sprühverfahren ein geschmolzenes Metall aufgesprüht, wobei der Kohlenstoffgehalt des aufzu- sprühenden Metalls während des Sprühvorgangs variiert wird. Dies geschieht dadurch, dass zwei separate Sprüheinrichtungen verwendet werden, die zwei unterschiedliche Schmelzen versprühen. Die erste Schmelze weist einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt auf, während die zweite Schmelze einen demgegenüber höheren Kohlenstoffgehalt besitzt. Die Sprühkegel überlappen sich, so dass je nachdem, wie viel Schmelze von der einen oder anderen Sprüheinrichtung abgegeben wird, der Kohlenstoffgehalt des aufgesprühten Metalls entsprechend einstellen lässt. Bei einem solchen Sprühkompaktier-Verfahren wird die jeweilige Schmelze in einem Gaszerstäuber in einem Schutzgasstrom in kugelförmige Tropfen zerstäubt. Durch das Gas werden die Schmelztröpfchen schnell auf eine Temperatur abgekühlt, die zwischen der Liquidus- und der Solidustemperatur liegt, häufig sogar etwas unter der Solidustemperatur. Diese abgekühlten Tröpfchen werden mit hoher Geschwindigkeit auf die Trägerfläche gesprüht. Aufgrund der hohen kinetischen Energie kompaktieren sie, es bildet sich ein hochdichter Materialverbund, der eine homogene Struktur aufweist und eine hohe Dichte besitzt. Durch Verwendung der beiden unterschiedlichen Schmelzen und daraus resultierend der Variation des Kohlenstoffgehalts kann folglich ein beliebiger Kohlenstoffgradient eingestellt werden. Nachdem die Randschicht sukzessive lagenweise aufgesprüht wird, ergibt sich folglich ein sich je nach vorgenommener Variation des Kohlenstoffgehalts ändernder Gehalt auch innerhalb der fertig hergestellten Randschicht. Ein lang dauerndes Aufkohlen ist damit nicht erforderlich, gleichwohl kann das Lagerbauteil gehärtet werden, die erforderlichen Härtewerte können ohne weiteres erreicht wer- den. Due to the stresses of such a rolling bearing component, however, large hardening depths of more than 2 mm are required, for example, during case hardening, which require a heat treatment time of several hours, depending on the particular material selected. This is associated with this treatment step a considerable amount of time. A contrast improved, initially described method for producing a bearing component is known from DE 10 2006 023 690 A1. There, a spray layer is formed by spray compaction, which has a carbon gradient. For this purpose, a molten metal is sprayed onto a support in a spraying process, the carbon content of the metal to be sprayed being varied during the spraying process. This is done by using two separate sprayers that spray two different melts. The first melt has a lower carbon content while the second melt has a higher carbon content. The spray cones overlap, so depending on how much melt is released by one or the other sprayer, the carbon content of the sprayed metal can be adjusted accordingly. In such a Sprühkompaktier process, the respective melt is atomized in a gas atomizer in a protective gas stream into spherical droplets. The gas rapidly cools the melt droplets to a temperature between the liquidus and solidus temperatures, often even slightly below the solidus temperature. These cooled droplets are sprayed onto the carrier surface at high speed. Due to the high kinetic energy they compact, it forms a high-density composite material, which has a homogeneous structure and has a high density. Consequently, by using the two different melts and, as a result, the variation of the carbon content, an arbitrary carbon gradient can be set. Consequently, after the boundary layer is sprayed successively in layers, a content which changes depending on the variation of the carbon content is also produced within the finished surface layer. A long-lasting carburizing is not required, nevertheless, the bearing component can be cured, the required hardness values can be easily achieved.
Wie beschrieben werden Lagerbauteile je nach Einsatzbereich unterschiedlich beansprucht. Sie unterliegen einer Hertz'schen Pressung, sie können durch sonstige hohe Kräfte in unterschiedlicher Richtung belastet werden, wie sie auch korrosiv beansprucht werden können. Um ein solches Lagerbauteil korrosionsfest auszulegen wird üblicherweise zur Bildung des metallenen Lagerbauteils ein entsprechender Ausgangsstahl verwendet. D. h., dass das Ausgangsbauteil, das dann in der Regel thermisch behandelt wird, um es aufzukohlen oder aufzusticken, über seinen Bauteilquerschnitt eine einheitliche Stahlzu- sammensetzung aufweist. Bekannte Stahlzusammensetzungen sind beispielsweise X102CrMo17, X20CM 3 oder X30CrMoN15-1 . Der Stahl als solcher ist korrosionsbeständig. Die Korrosionsbeständigkeit wird letztlich aber nur an der Oberfläche, die beansprucht wird, benötigt, nicht aber im Kern des Werkstücks. Dort ist der Legierungsgehalt an Cr, der die Korrosionsfestigkeit liefert, über- flüssig. As described bearing components are claimed differently depending on the application. They are subject to Hertz 'rule pressing, they can be affected by other high forces in different directions, as they can also be claimed corrosive. To design such a bearing component corrosion resistant usually a corresponding starting steel is used to form the metal bearing component. That is, the starting component, which is then typically thermally treated to carburize or embroider it, has a uniform steel composition over its component cross-section. Known steel compositions are, for example, X102CrMo17, X20CM3 or X30CrMoN15-1. The steel as such is corrosion resistant. The corrosion resistance is ultimately only on the surface that is claimed, but not needed in the core of the workpiece. There the alloy content of Cr, which provides the corrosion resistance, is superfluous.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Der Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstel- lung eines Lagerbauteils anzugeben, das dort, wo die Korrosionsbeständigkeit gefordert wird, diese Eigenschaft zeigt, verbunden mit einer Überrollfestigkeit in diesem beanspruchten Bereich, das aber die Verwendung einer speziellen, das Bauteil als solches über den Bauteilquerschnitt bildenden Stahlzusam- mensetzung mit korrosionsfester Eigenschaft nicht erfordert. The invention is therefore based on the problem of specifying a method for the production of a bearing component which, where corrosion resistance is required, exhibits this property, combined with a rollover strength in this claimed range, but which requires the use of a special, the component as such does not require over the component cross-sectional steel composition with corrosion-resistant property.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Schmelze einen Gehalt an Cr von wenigstens 13 % aufweist. To solve this problem, it is provided according to the invention in a method of the aforementioned type that the second melt has a content of Cr of at least 13%.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Herstellung eines Lagerbauteils durch Sprühkompaktierung vor, wobei zumindest die Randschicht des Lager- bauteils durch Sprühkompaktierung erzeugt wird. Verwendet werden zwei unterschiedliche Schmelzen, die sich zum einen im Kohlenstoffgehalt unterscheiden. Die erste Schmelze weist einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf. Die zweite Schmelze weist demgegenüber einen höheren Kohlenstoffgehalt auf, mit ihr wird die außen liegende Randschicht respektive der Randschichtabschnitt ge- bildet. D. h., dass durch entsprechendes Versprühen respektive Mischen dieser beiden Schmelzen der Kohlenstoffgradient im Randschichtbereich eingestellt werden kann, so dass randschichtseitig die entsprechende Härte und auch Überrollfestigkeit erreicht werden kann. Die zweite Schmelze zeichnet sich neben dem höheren Kohlenstoffgehalt ferner dadurch aus, dass sie einen Chromgehalt von wenigstens 13 %, vorzugsweise mehr, enthält. D. h., dass in der außen liegenden Randschicht über die zweite Schmelze ein hinreichend hoher Chromgehalt erzeugt wird, der diesem aufgesprühten Randschichtabschnitt die erforderliche Korrosionsfestigkeit ver- leiht. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der Verwendung der zweiten Schmelze mit dem zusätzlichen hohen Chromgehalt kann einerseits der erforderliche Kohlenstoffgradient erzeugt werden, um die Randschicht überrollfest und mit der hinreichenden Härte auslegen zu können, zum anderen wird aber auch die randschichtseitig geforderte Korrosionsfestigkeit verliehen. The inventive method provides for the production of a bearing component by spray compacting, wherein at least the edge layer of the bearing component is produced by spray compacting. Two different melts are used, which differ on the one hand in the carbon content. The first melt has a low carbon content. By contrast, the second melt has a higher carbon content, with which the outer edge layer or the edge layer section is formed. In other words, the carbon gradient can be adjusted in the edge layer area by corresponding spraying or mixing of these two melts, so that the corresponding hardness and also roll-over strength can be achieved on the edge layer side. The second melt, in addition to the higher carbon content, is further characterized by containing a chromium content of at least 13%, preferably more. In other words, a sufficiently high chromium content is produced in the outer edge layer via the second melt, which gives this sprayed-on edge layer section the required corrosion resistance. By using the method according to the invention in conjunction with the use of the second melt with the additional high chromium content, on the one hand the required carbon gradient can be produced in order to be able to roll over the edge layer and to lay it out with sufficient hardness, but on the other hand, the corrosion resistance required on the surface layer side is also imparted.
Der Querschnitt des Lagerbauteils kann folglich aus einer Stahlzusammensetzung bestehen, die nicht wie bisher darauf ausgelegt wird, dem Lagerbauteil insgesamt die Korrosionsfestigkeit zu verleihen. Vielmehr kann ein Stahl verwendet werden, der frei von entsprechenden Legierungsbestandteilen, die die Korrosionsfestigkeit bieten, ist. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, als Träger einen Metallträger, beispielsweise ein Rohr, zu verwenden, das aus der „einfachen" Stahlzusammensetzung besteht, die also keine besonderen Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf eine Korrosionsfestigkeit besitzt. Dieser Träger bildet sodann den Bauteilgrundkörper, auf den unter Verwendung der beiden Schmelzen im erfindungsgemäßen Verfahren die Randschicht aufgesprüht wird. Alternativ ist es aber auch denkbar, das Lagerbauteil selbst über dieses Sprühkompaktierverfahren zu bilden, wobei in diesem Fall der Bauteilkern durch die erste Schmelze, die kein Chrom enthält, gebildet wird. Über die zweite Schmelze wird sodann die Randschicht gebildet. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite eine solche Randschicht auszubilden, d. h., dass zu Beginn des Sprühvorgangs zunächst die zweite Schmelze versprüht wird, wonach die erste Schmelze zugemischt wird und sodann zur Bildung des Bauteilgrundkörpers gänzlich die erste Schmelze versprüht wird, wonach zur Bildung der äußeren Randschicht wieder auf ein Versprühen der zweiten Schmelze gewechselt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt also die Ausbildung einer korrosionsbeständigen und überrollfesten Oberfläche zu, und zwar gerade und nur dort, wo diese Eigenschaften benötigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich hierüber auch in der Randschicht mechanische Eigenschaften erzeugen lassen, die vorteilhaft sind. The cross-section of the bearing component may consequently consist of a steel composition which is not designed as before, the bearing component Overall, to give the corrosion resistance. Rather, a steel can be used that is free from corresponding alloying components that provide corrosion resistance. In this connection, it is conceivable to use as support a metal carrier, for example a tube, which consists of the "simple" steel composition, which therefore has no special properties, in particular with regard to corrosion resistance Alternatively, it is also conceivable to form the bearing component itself via this spray-compacting method, in which case the component core is formed by the first melt which does not contain chromium In this connection, it is conceivable to form such an edge layer both on the inside and on the outside, ie that first the second melt is sprayed at the beginning of the spraying process, after which the first melt is admixed and then to the formation of the Component body completely the first melt is sprayed, after which is changed to form the outer edge layer again on a spraying of the second melt. The method according to the invention thus permits the formation of a corrosion-resistant and roll-over-resistant surface, specifically and only where these properties are required. Another advantage is that it also allows mechanical properties to be generated in the surface layer, which are advantageous.
Der Gehalt an Cr in der zweiten Schmelze sollte wenigstens 13 % und maximal 25 % betragen. The content of Cr in the second melt should be at least 13% and at most 25%.
Der Kohlenstoffgehalt der ersten Schicht sollte < 35 % sein, er liegt bevorzugt im Bereich von ca. 0,2 %. Der Kohlenstoffgehalt der zweiten Schmelze sollte > 0,45 % sein, er sollte jedoch maximal ca. 0,75 % nicht übersteigen. Die zweite Schmelze sollte in Weiterbildung der Erfindung ferner einen Stickstoffgehalt von 0,05 - 5 % aufweisen. D. h., dass die über die zweite Schmelze gebildete Randschicht nicht nur aufgekohlt sondern auch aufgestickt ist, also sowohl mit Kohlenstoff als auch mit Stickstoff angereichert ist. Dieser Stick- stoffeintrag kann, gegebenenfalls teilweise, dadurch eingebracht werden, dass die Schmelze vor dem Aufsprühen unter einer Stickstoffatmosphäre geschmolzen wird, und/oder dass als Trägergas zum Sprühen Stickstoff oder ein mit Stickstoff angereichertes Gas verwendet wird. Das Aufschmelzen unter Stick- stoffatmosphäre und/oder die Verwendung eines solchen Trägergases gilt je- doch auch in Bezug auf die erste Schmelze, die folglich ebenfalls einen gewissen Stickstoffgehalt aufweisen kann. The carbon content of the first layer should be <35%, it is preferably in the range of about 0.2%. The carbon content of the second melt should be> 0.45%, but should not exceed about 0.75%. The second melt should also have a nitrogen content of 0.05 to 5% in a further development of the invention. In other words, the surface layer formed via the second melt is not only carburized but also embroidered, ie it is enriched both with carbon and with nitrogen. This nitrogen feed may, if appropriate, be introduced by melting the melt before spraying under a nitrogen atmosphere, and / or by using nitrogen or a nitrogen-enriched gas as the carrier gas for spraying. However, the melting under nitrogen atmosphere and / or the use of such a carrier gas also applies with respect to the first melt, which consequently can likewise have a certain nitrogen content.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Schmelze einen oder mehrere Hartstoffe enthält oder ein oder mehrere Hartstoffe in Pulverform in den Sprühkegel eingeblasen werden. Solche Hartstoffe sind verschleißhemmend und werden in Form feinster Partikel mit einer Partikelgröße von 1 nm - 200 μιτι entweder unmittelbar schmelzseitig eingebracht, oder in den Sprühkegel eingeblasen. Als Hartstoffe können Carbide, Nitride oder Boride, gegebenenfalls auch gemischt, zugesetzt werden. In a development of the invention, it can be provided that the second melt contains one or more hard materials or one or more hard materials in powder form are injected into the spray cone. Such hard materials are wear-resistant and are in the form of the finest particles with a particle size of 1 nm - 200 μιτι either introduced directly melt side, or blown into the spray cone. Carbides, nitrides or borides, if appropriate also mixed, can be added as hard materials.
Wie bereits beschrieben, kann als Träger ein vorgefertigtes Bauteil, insbesondere ein Rohr verwendet werden, das integraler Bauteil des hergestellten Wälzlagerbauteils wird. D. h., auf dieses Rohr wird der Schmelzverbund aufgesprüht, wonach vom Rohr die einzelnen Bauteile abgelängt werden. Alternativ kann der Träger ein wieder zu verwendender Träger sein, insbesondere ein Keramikrohr, auf den zur Bildung des gesamten herzustellenden Wälzlagerbauteils das Metall gesprüht wird. In diesem Fall wird also wie beschrieben auch der Bauteilgrundkörper durch Sprühkompaktieren aus der ersten Schmelze gebildet. As already described, a prefabricated component, in particular a tube, which becomes an integral component of the manufactured rolling bearing component can be used as the carrier. D. h., On this tube, the melt compound is sprayed, after which the individual components are cut from the tube. Alternatively, the carrier can be a carrier to be reused, in particular a ceramic tube, onto which the metal is sprayed to form the entire rolling bearing component to be produced. In this case, as described, the component base body is also formed by spray-compacting from the first melt.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner ein Lagerbauteil, insbesondere ein Wälzlagerbauteil, vornehmlich in Form eines Rings oder einer Rolle, wobei zumindest eine Randschicht durch Aufsprühen zweier im Kohlenstoffge- halt unterschiedlicher Schmelzen gebildet ist, innerhalb welcher Randschicht zumindest abschnittsweise der Kohlenstoffgehalt variiert, welches Lagerbauteil sich dadurch auszeichnet, dass innerhalb der Randschicht eine Zone mit einem Gehalt an Chrom von wenigstens 13 % gebildet ist. Diese Zone liegt wie beschrieben an der Außen- und/oder Innenseite, sie bildet die unmittelbar belastete Schicht. Ein solches Lagerbauteil kann insbesondere in oben beschriebener Weise hergestellt werden. In addition to the method, the invention further relates to a bearing component, in particular a roller bearing component, primarily in the form of a ring or a roller, wherein at least one boundary layer by spraying two in the carbon holding different fusions is formed, within which edge layer at least partially varies the carbon content, which bearing component is characterized in that within the boundary layer, a zone is formed with a chromium content of at least 13%. This zone is as described on the outside and / or inside, it forms the immediately loaded layer. Such a bearing component can be produced in particular in the manner described above.
Das Lagerbauteil kann ferner einen metallisch vorgefertigten Träger aufweisen, auf dem die Randschicht gebildet ist. Alternativ kann es ein vollständig in einem Sprühverfahren hergestelltes sprühkompaktiertes Bauteil sein. The bearing component may further comprise a metallic prefabricated carrier on which the edge layer is formed. Alternatively, it may be a spray-compacted component made entirely by spraying.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Sprühvorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figure 1 is a schematic diagram of a spray device for explaining the method according to the invention;
Figur 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerbauteils unter Darstellung des Kohlenstoff- und des Chromgradienten; und Figure 2 is a partial view of a rolling bearing component according to the invention showing the carbon and the chromium gradient; and
Figur 3 eine Teilansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Wälzlager- bauteils unter Darstellung des Kohlenstoff- und Chromgradienten. FIG. 3 shows a partial view of a second rolling bearing component according to the invention, showing the gradient of carbon and chromium.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing
Figur 1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine Sprühvorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese umfasst zwei separat betreibbare Sprüheinrichtungen 2a, 2b, denen jeweils separate Schmelzenvorratsbehälter 3a, 3b zugeordnet sind. Im Schmelzenvorratsbehälter 3a befindet sich eine einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisende Schmelze S-i . Der Kohlenstoffbehalt dieser Schmelze liegt vorzugsweise unter 0,35 %, vorzugsweise im Bereich von ca. 0,2 %. Gegebenenfalls können weitere Legierungselemente wie Cr (maximal ca. 1 %), Mo (maximal ca. 2 %), Ni und/oder Mn (je maximal ca. 4 %) sowie Si (maximal ca. 1 ,5 %) sowie andere Stahlbegleiter neben dem üblichen Eisen enthalten sein. Figure 1 shows in the form of a schematic diagram of a spray device 1 for carrying out the method according to the invention. This comprises two separately operable spraying devices 2a, 2b, to each of which separate melt reservoirs 3a, 3b are assigned. In the melt reservoir 3a, there is a low-carbon melt Si. The carbon retention of this melt is preferably below 0.35%, preferably in the range of about 0.2%. Optionally, other alloying elements such as Cr (maximum about 1%), Mo (maximum about 2%), Ni and / or Mn (each about 4% maximum) and Si (maximum about 1, 5%) and other steel companion be included in addition to the usual iron.
Im Schmelzenvorratsbehälter 3b ist eine einen hohen Kohlenstoffgehalt auf- weisende Schmelze S2 aufgenommen. Diese Schmelze weist einen Kohlenstoffgehalt von wenigstens 0,45 % auf, der Kohlenstoffgehalt sollte nicht mehr als 0,75 % betragen. Des Weiteren weist diese Schmelze einen Chromgehalt von wenigstens 13 % bis maximal 25 % auf. Weitere Legierungselemente wie Mo (maximal ca. 2 %), Ni und/oder Mn (hier maximal ca. 4 %) sowie Si (maxi- mal ca. 1 ,5 %) sowie andere Stahlbegleiter können enthalten sein, müssen jedoch nicht. Die Aufzählung der jeweiligen Legierungselemente ist keinesfalls abschließend. Entscheidend ist lediglich, dass diese zweite Schmelze S2 einen im Vergleich zur ersten Schmelze Si höheren Kohlenstoffgehalt und den besagten Chromgehalt von wenigstens 13 % aufweist. A melt S 2 having a high carbon content is accommodated in the melt reservoir 3b. This melt has a carbon content of at least 0.45%, the carbon content should not be more than 0.75%. Furthermore, this melt has a chromium content of at least 13% to a maximum of 25%. Other alloying elements such as Mo (maximum approx. 2%), Ni and / or Mn (maximum approx. 4%) as well as Si (max. Approx. 1, 5%) as well as other steel companions may be included, but not necessarily. The list of the respective alloying elements is by no means exhaustive. It is only decisive that this second melt S 2 has a higher carbon content compared to the first melt Si and the said chromium content of at least 13%.
Die beiden Sprüheinrichtungen 2a, 2b werden im gezeigten Beispiel über eine gemeinsame Trägergasversorgung 4 versorgt, denkbar ist es aber natürlich auch, dass jede Sprüheinrichtung 2a, 2b eine eigene Trägergasversorgung 4 besitzt. Als Trägergas wird im gezeigten Beispiel Stickstoff verwendet. Alterna- tiv ist es auch denkbar, ein Stickstoff enthaltendes Trägergas zu verwenden. Über diesen zugeführten Stickstoff kann die jeweils versprühte Schmelze, die in Form von kleinsten Metalltröpfchen 5a betreffend die Schmelze Si bzw. 5b betreffend die Schmelze S2 versprüht werden, zusätzlich mit Stickstoff angereichert werden. The two sprayers 2a, 2b are supplied in the example shown via a common carrier gas supply 4, but it is also conceivable, of course, that each spraying device 2a, 2b has its own carrier gas supply 4. The carrier gas used in the example shown is nitrogen. Alternatively, it is also conceivable to use a nitrogen-containing carrier gas. The respectively sprayed melt, which is sprayed in the form of minute metal droplets 5a with respect to the melt Si or 5b with respect to the melt S 2 , can be additionally enriched with nitrogen via this added nitrogen.
Die Sprüheinrichtungen 2a, 2b versprühen die Schmelztröpfen 5a, 5b in Form eines jeweiligen Sprühkegels 6a, 6b. Wie Fig. 1 zeigt, überlappen sich die Sprühkegel 6a, 6b im gezeigten Beispiel in der Nähe des Trägers 7, der be- sprüht wird, vollständig. Bei dem Träger 7 handelt es sich beispielsweise um ein Rohr aus einem härtbaren Metall, das Teil des herzustellenden Lagerbauteils wird, es bildet den Bauteilgrundkörper. Alternativ kann es sich bei dem Träger 7 auch um einen wiederverwendbaren Träger beispielsweise in Form eines Keramikrohres handeln, auf den aufgesprüht wird, wobei das sprühkom- paktierte Bauteil sodann vom Träger entfernt wird. The sprayers 2a, 2b spray the melt drips 5a, 5b in the form of a respective spray cone 6a, 6b. As shown in FIG. 1, the spray cones 6a, 6b in the example shown overlap in the vicinity of the carrier 7, which is sprayed, completely. The carrier 7 is, for example, a tube made of a hardenable metal which becomes part of the bearing component to be produced, it forms the component main body. Alternatively, the carrier 7 can also be a reusable carrier, for example in the form of a ceramic tube, which is sprayed on, with the spray-compacted component then being removed from the carrier.
Fig. 2 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß hergestellten Lagerbauteil 9. Es sei angenommen, dass der Trä- ger 7 ein Metallrohr ist, das den Bauteilgrundkörper bildet, und auf das eine Randschicht 8 durch Aufsprühen der beiden Schmelzen Si und S2 aufgebracht wurde. Hierzu dreht der Träger 7, siehe Figur 1 . Die Sprüheinrichtungen 2a, 2b werden nun in einer Weise angesteuert, dass sich in der lageweise abgeschiedenen Randschicht 8 ein entsprechender Kohlenstoffgradient und Chromgra- dient ausbildet. Auf den noch unbesprühten Träger 7 wird zunächst nur Schmelze Si aufgesprüht, d. h., dass zu Beginn des Verfahrens nur die Sprüheinrichtung 2a betrieben wird. Hierüber wird eine erste Randschichtzone 8a bestehend aus schmelzkompaktierten Metall der Schmelze Si gebildet, siehe Figur 2. Mit Erreichen einer hinreichenden Dicke der Randschichtzone 8a wird die Abgabemenge der Sprüheinrichtung 2a reduziert, synchron hierzu wird die Sprüheinrichtung 2b zugeschaltet und Schmelze S2 versprüht. Die Reduktion der Abgabe über die Sprüheinrichtung 2a und die Erhöhung der Abgabe über die Sprüheinrichtung 2b erfolgt synchron und soweit gleichförmig, so dass immer im Wesentlichen die gleiche Schmelzmenge aufgesprüht wird. Die Variati- on erfolgt derart, dass kurz nach Beginn des Umschaltvorgangs die Sprüheinrichtung 2 komplett abgeschaltet ist, mithin also die Schmelze Si nicht mehr ausgesprüht wird, sondern nur noch Schmelze S2 über die nun voll arbeitende Sprüheinrichtung 2b. Hierüber wird die Randschichtzone 8b ausgebildet, die die eigentliche belastete Randzone bildet. In ihr müssen die an das Bauteil gestellten Parameter gegeben sein, d. h., sie muss die hinreichende mechanische Festigkeit aufweisen bzw. entsprechend härtbar sein, so dass sie überrollfest ist, wie sie auch die gewünschten korrosiven Eigenschaften aufweisen muss. In Figur 2 ist ein Diagramm gezeigt, das den Kohlenstoffgehalt und den Chromgehalt über die Randschicht 8 zeigt. Ersichtlich nimmt der Kohlenstoffgehalt gemäß der Kurve I von innen nach außen über die Randschicht 8 zu, was sich daraus ergibt, dass die Schmelze Si den niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, während die Schmelze S2 den hohen Kohlenstoffgehalt aufweist. Da die Schmelze Si die Randschichtzone 8a bildet, liegt in diesem Bereich ein geringerer Kohlenstoffgehalt vor, während die Randschichtzone 8b einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, da sie durch die Schmelze S2 gebildet ist. FIG. 2 shows in the form of a schematic diagram a detail of a bearing component 9 produced according to the invention. It is assumed that the carrier 7 is a metal tube which forms the component main body and onto which an edge layer 8 is sprayed by spraying the two melts Si and S. 2 was applied. For this purpose, the carrier 7 rotates, see FIG. 1. The spraying devices 2a, 2b are now activated in such a way that a corresponding carbon gradient and chromium gra- dient are formed in the layered layer 8 deposited in layers. On the still unsprayed carrier 7 only melt Si is sprayed on first, ie, that at the beginning of the process, only the spraying device 2a is operated. Hereby, a first boundary layer zone 8a consisting of melt-compacted metal of the melt Si is formed, see FIG. 2. When a sufficient thickness of the boundary layer zone 8a is reached, the discharge quantity of the spray device 2a is reduced, synchronously the spray device 2b is switched on and the melt S 2 is sprayed. The reduction of the delivery via the spraying device 2a and the increase in the delivery via the spraying device 2b takes place synchronously and uniformly so that essentially the same amount of melt is always sprayed on. The variation takes place in such a way that the spraying device 2 is switched off completely shortly after the start of the switching process, and consequently the melt Si is no longer sprayed out, but only melt S 2 via the now fully operating spraying device 2b. Over this, the boundary layer zone 8b is formed, which forms the actual loaded edge zone. In her must be given to the component parameters, ie, it must have the sufficient mechanical strength or be hardened accordingly, so that it is roll-over, as they must have the desired corrosive properties. FIG. 2 shows a diagram which shows the carbon content and the chromium content via the surface layer 8. Evidently, the carbon content according to the curve I increases from the inside to the outside via the boundary layer 8, which results from the fact that the melt Si has the low carbon content, while the melt S 2 has the high carbon content. Since the melt Si forms the boundary layer zone 8a, a lower carbon content is present in this area, while the boundary layer zone 8b has a high carbon content, since it is formed by the melt S 2 .
In entsprechender Weise verhält es sich mit dem Chromgehalt gemäß der Kurve II. Die Schmelze S2 enthält im gezeigten Beispiel kein Chrom, weshalb in der Randschichtzone 8b kein Chrom vorliegt. Die Ausgestaltung einer solchen Randschicht ermöglicht es zum einen, sie insbesondere im Bereich der Randschichtzone 8b so zu härten, dass die gewünschten Härtewerte erreicht werden. Darüber hinaus ist die Randschicht 8b auch korrosionsfest, da in ihr der hohe Chromgehalt vorliegt. Der vom Träger 7 gebildete Bauteilgrundkörper wie auch die Randschichtzone 8a muss diese korrosionsfeste Eigenschaft nicht besitzen, da sie korrosiv nicht beansprucht werden. Correspondingly, it behaves with the chromium content according to the curve II. The melt S 2 contains no chromium in the example shown, which is why no chromium is present in the boundary layer zone 8b. The design of such an edge layer makes it possible, on the one hand, to harden it, in particular in the region of the edge layer zone 8b, in such a way that the desired hardness values are achieved. In addition, the surface layer 8b is also corrosion-resistant, since it contains the high chromium content. The component base body formed by the support 7 as well as the boundary layer zone 8a need not possess this corrosion-resistant property since they are not subject to corrosive stress.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein wieder verwendbarer Träger 7, also beispielsweise ein Keramikrohr, verwendet wurde, auf das das Lager- bauteil 9, das als solches in Figur 3 in einer Teilschnittansicht gezeigt ist, über die Sprüheinrichtungen 2a, 2b komplett aufgesprüht wurde. Es handelt sich hierbei beispielsweise um einen Ring mit einer inneren und einer äußeren, einen Kohlenstoffgradienten aufweisenden Randschicht. Zu Beginn wird zunächst über die Sprüheinrichtung 2b Schmelze S2 aufgesprüht, so dass sich eine erste Randschichtzone ausbildet, die ausschließlich aus der den hohen Kohlenstoffgehalt und den hohen Chromgehalt aufweisenden Schmelze S2 besteht. Nach Erreichen einer Mindestschichtdicke wird die Sprühleistung der Sprüheinrichtung 2b kontinuierlich abgesenkt und die Sprüheinrichtung 2a zu- geschaltet und deren Sprühleistung kontinuierlich erhöht. Der Erniedrigung und der Erhöhung der jeweiligen Leistung erfolgt bevorzugt synchron, so dass zu jedem Zeitpunkt eine Gesamtsprühleistung von 100 % gegeben ist. Zur Bildung des wesentlichen Baukörpers wird mit 100 % Schmelze Si gesprüht, d. h., dass das Wälzkörperbauteil im Kern nur aus Material der Schmelze Si besteht, wie in Figur 3 gezeigt. Zur Bildung der äußeren Randschicht wird der Vorgang dann wieder umgekehrt, d. h., dass die Sprühleistung der Sprüheinrichtung 2a wieder kontinuierlich zurückgefahren wird, während die Leistung der Sprüheinrichtung 2b kontinuierlich erhöht wird. Es bildet sich eine äußere Randschicht 8 aus, bestehend nur aus Schmelze S2, wobei sich in der Randschicht 8 im Ü- bergangsbereich zwischen der Schmelze Si und der Schmelze S2, wiederum wie auch im Bereich der innen liegenden Randschicht, der Kohlenstoffgradient und der Chromgradient ausbildet. Es entsteht folglich ein Ring oder ein Rohr mit einer härtbaren Bohrung (da allein durch die Schmelze S2 die innere Fläche gebildet wird) sowie einem weniger härtbaren Kern (da nur aus der Schmelze Si bestehend) und einer erneut höher härtbaren äußeren Randschicht (die wiederum nur aus Schmelze S2 gebildet ist). Figure 3 shows an embodiment in which a reusable carrier 7, so for example a ceramic tube was used, on which the bearing member 9, which is shown as such in Figure 3 in a partial sectional view, sprayed on the sprayers 2a, 2b completely has been. This is, for example, a ring with an inner and an outer, a carbon gradient having surface layer. At the beginning 2b melt S 2 is sprayed first on the spraying device so that a first boundary layer zone is formed, which consists exclusively of the high carbon content and the high chromium content having melt S2. After reaching a minimum layer thickness, the spraying power of the spraying device 2b is lowered continuously and the spraying device 2a is closed. switched and continuously increased their spray performance. The reduction and the increase in the respective power is preferably synchronous, so that at any time a total spray power of 100% is given. To form the essential structure, 100% of the melt Si is sprayed, ie, the rolling body component in the core consists only of material of the melt Si, as shown in FIG. In order to form the outer surface layer, the process is then reversed again, ie, the spraying power of the spraying device 2a is continuously reduced again, while the power of the spraying device 2b is continuously increased. It forms an outer edge layer 8, consisting only of melt S 2 , wherein in the boundary layer 8 in Ü transition region between the melt Si and the melt S 2 , again as well as in the region of the inner surface layer, the carbon gradient and the Chromium gradient forms. This results in a ring or a tube with a curable hole (since the inner surface is formed solely by the melt S 2 ) and a less curable core (since only consisting of the melt Si) and a higher curable outer outer layer (which in turn only formed from melt S 2 ).
Nebenstehend ist auch hier ein Kohlenstoff-Chrom-Diagramm gezeigt. Ersicht- lieh nimmt der Kohlenstoffgehalt, dargestellt durch die Kurve I, von einem hohen Gehalt an der Innenseite ab, es bildet sich ein Gradient aus. Im Bereich des Bauteilkerns ist der Kohlenstoffgehalt niedrig, da dieser nur von der Schmelze Si gebildet ist. Er steigt sodann zum äußeren Rand hin wieder an. Dies korrespondiert damit, dass die beiden Randschichten über die Schmelze S2 gebildet sind. On the right is a carbon-chromium diagram. Evidently, the carbon content, represented by the curve I, decreases from a high content on the inside, it forms a gradient. In the region of the component core, the carbon content is low, since this is formed only by the melt Si. He then climbs back to the outer edge. This corresponds to the fact that the two edge layers are formed over the melt S 2 .
In entsprechender Weise verhält sich der Verlauf des Chromgehalts gemäß Kurve II. Auch der Chromgehalt ist an den beiden Rändern hoch, nachdem dort ausschließlich Schmelze S2 mit dem Chromgehalt vorhanden ist. Er nimmt im Übergangsbereich zum Kern hin ab, und sinkt auf 0, nachdem angenommenermaßen die Schmelze Si keinerlei Chrom enthält. Zum Randbereich steigt er zwangsläufig wieder an. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache Erzeugung einer Kohlenstoffgradientenstruktur im Bereich inneren und/oder äußerer Randschichten, ein spezieller Aufkohlungsschritt ist folglich nicht mehr erforderlich. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß nur dort eine korrosionsfeste Eigenschaft verliehen werden, wo dies erforderlich ist, indem eine der versprühten Schmelzen einen hohen Chromgehalt aufweist. Similarly, the behavior of the chromium content behaves according to curve II. Also, the chromium content is high at the two edges, since only melt S 2 with the chromium content is present there. It decreases in the transition region to the core, and decreases to 0, assuming that the melt Si contains no chromium. He inevitably rises again to the edge area. Overall, the inventive method allows easy generation of a carbon gradient structure in the region of inner and / or outer surface layers, a special carburizing step is therefore no longer necessary. In addition, according to the invention, a corrosion-resistant property can only be imparted there, where this is necessary because one of the sprayed melts has a high chromium content.
Bezugszahlenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Sprühvorrichtung I spraying device
2a Sprüheinrichtung 2a spraying device
2b Sprüheinrichtung 2b spraying device
3a Schmelzenvorratsbehälter  3a melt reservoir
3b Schmelzenvorratsbehälter  3b melt reservoir
4 Trägergasversorgung  4 carrier gas supply
5a Schmelztröpfchen  5a melt droplets
5b Schmelztröpfchen 5b melt droplets
6a Sprühkegel  6a spray cone
6b Sprühkegel  6b spray cone
7 Träger  7 carriers
8 Randschicht  8 edge layer
9 Lagerbauteil 9 bearing component
51 Schmelze 5 1 melt
52 Schmelze 5 2 melt
I Kurve I curve
II Kurve  II curve

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung eines Lagerbauteils (9) mit einem zumindest im Bereich seiner Randschicht (8) gegebenen Kohlenstoffgradienten, wobei auf einen Träger (7) in einem Sprühverfahren geschmolzenes Metall aufgesprüht wird und der Kohlenstoffgehalt des aufzusprühenden Metalls während des Sprühvorgangs variiert wird, wobei unter Verwendung wenigstens zweier separate Sprüheinrichtungen (2a, 2b) wenigstens zwei Schmelzen (Si, S2) versprüht werden, wobei die erste Schmelze (Si) einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt und die zweite Schmelze (S2) einen demgegenüber höheren Kohlenstoffgehalt besitzt, wobei sich die Sprühkegel (6a, 6b) überlappen und die Abgabemengen der Sprüheinrichtungen (2a, 2b) während des Sprühvorgangs variiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmelze (S2) einen Gehalt an Cr von wenigstens 13% aufweist. Method for producing a bearing component (9) with a carbon gradient given at least in the region of its boundary layer (8), wherein molten metal is sprayed onto a carrier (7) in a spraying process and the carbon content of the metal to be sprayed is varied during the spraying process, using at least two separate spraying devices (2a, 2b) are sprayed with at least two melts (Si, S 2 ), wherein the first melt (Si) has a lower carbon content and the second melt (S 2 ) has a higher carbon content, whereby the spray cones ( 6a, 6b) and the discharge quantities of the spray devices (2a, 2b) are varied during the spraying process, characterized in that the second melt (S 2 ) has a Cr content of at least 13%.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Cr maximal 25% beträgt. A method according to claim 1, characterized in that the content of Cr is at most 25%.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt der ersten Schmelze (Si) < 0,35% und der Kohlenstoffgehalt der zweiten Schmelzen (S2) >0,45% ist. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the carbon content of the first melt (Si) <0.35% and the carbon content of the second melts (S 2 )> 0.45%.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmelze (S2) einen Stickstoffgehalt von 0,05 - 5% aufweist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second melt (S 2 ) has a nitrogen content of 0.05 to 5%.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schmelze (S2) einen oder mehrere Hartstoffe enthält oder ein oder mehrere Hartstoffe in Pulverform in den Sprühkegel (6b) eingeblasen werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzen (S-i , S2) vor dem Aufsprühen unter einer Stickstoffatmosphäre erschmolzen werden, und/oder dass als Trägergas zum Sprühen Stickstoff oder ein mit Stickstoff angereichertes Gas verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second melt (S 2 ) contains one or more hard materials or one or more hard materials in powder form are injected into the spray cone (6b). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the melts (Si, S 2 ) are melted before spraying under a nitrogen atmosphere, and / or that is used as the carrier gas for spraying nitrogen or a nitrogen-enriched gas.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger (7) ein vorgefertigtes Bauteil, insbesondere ein Rohr verwendet wird, das integraler Bestandteil des hergestellten Lagerbauteils (9) wird, oder dass der Träger (7) ein wiederzuverwendender Träger, insbesondere ein Rohr ist, auf den zur Bildung des gesamten herzustellenden Lagerbauteils (9) das Metall gesprüht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that as carrier (7) a prefabricated component, in particular a tube is used, which is an integral part of the manufactured bearing component (9), or that the carrier (7) is a reusable carrier, in particular a Pipe is sprayed onto the metal to be produced to form the entire bearing component (9).
Lagerbauteil (9), insbesondere Wälzlagerbauteil, insbesondere in Form eines Rings oder einer Rolle, wobei zumindest eine Randschicht (8) durch Aufsprühen zweier im Kohlenstoffgehalt unterschiedlicher Schmelzen (S-i , S2) gebildet ist, innerhalb welcher Randschicht (8) zumindest abschnittsweise der Kohlenstoffgehalt variiert, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Randschicht (8) eine Zone (8b) mit einem Gehalt an Chrom von wenigstens 13% gebildet ist, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Bearing component (9), in particular rolling bearing component, in particular in the form of a ring or a roll, wherein at least one edge layer (8) by spraying two in the carbon content different melts (Si, S 2 ) is formed, within which edge layer (8) at least partially the carbon content varies, characterized in that within the boundary layer (8) a zone (8b) is formed with a chromium content of at least 13%, in particular produced by a method according to one of claims 1 to 7.
Lagerbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen metallischen vorgefertigten Träger (7) aufweist, auf dem die Randschicht (8) gebildet ist, oder dass es ein vollständig in einem Sprühverfahren hergestelltes sprühkompaktiertes Bauteil ist. Bearing component according to claim 8, characterized in that it comprises a metallic prefabricated carrier (7) on which the edge layer (8) is formed, or that it is a spray-compacted component produced entirely by a spraying process.
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