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Werkstoffe für Lagerringe und Wälzkörper

Lagerstähle für durchgehende Härtung

Zum durchgehenden Härten wird am häufigsten ein Chromstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 1 % und einem Chromgehalt von 1,5 % nach ISO 683-17:1999 eingesetzt. Heute kann dieser Stahl als der älteste und am besten erforschte Edelbaustahl angesehen werden – da er den ständig steigenden Anforderungen an die Bauteilfestigkeit von Wälzlagern genügen musste. Seine chemische Zusammensetzung kombiniert auf ideale Weise Verarbeitungs- und Einsatzeigenschaften. Zwei Arten der Wärmebehandlung – Martensit- und Bainithärtung – werden normalerweise eingesetzt, um die erforderliche Härte von 58 bis 65 HRC zu erzielen.

Die Weiterentwicklungen metallurgischer Prozesse in den letzten Jahren hatten Stähle mit höherer Reinheit, Homogenität und Qualität zum Ergebnis. Durch Verringerung des Sauerstoffgehalts und der Anteile an schädlichen nichtmetallischen Einschlüssen konnten die Eigenschaften der von SKF verwendeten Wälzlagerstähle deutlich verbessert werden – den Stählen, aus denen die SKF Lager der Explorer Leistungsklasse gefertigt werden.

Lagerstähle für die Induktionshärtung

Induktionshärtende Wälzlagerstähle bieten die Möglichkeit, selektiv nur die Laufbahnen zu härten, ohne die Werkstoffstruktur der übrigen Lagerringbereiche zu verändern. Da die partielle Induktions- Oberflächenhärtung die Eigenschaften des Stahls und Bauteils insgesamt nur unwesentlich verändert, können bestimmte Funktionseigenschaften gezielt in einem Bauteil kombiniert werden.

Die SKF Radlagerungseinheiten, die sogenannten HBU Einheiten, mit Flansch am Innen- und/oder Außenring sind ein gutes Beispiel für eine solche Kombination. Der ungehärtete Flansch ist auf die erforderliche Dauerfestigkeit ausgelegt, wohingegen die Laufbahnbereiche die für die Belastbarkeit und Ermüdungsfestigkeit erforderliche Härte aufweisen.

Lagerstähle für das Einsatzhärten

Bei den einsatzhärteten Wälzlagerstählen sind es vorwiegend die chrom-nickel-legierten und die mangan-chrom-legierten Stähle mit rund 0,15 % Kohlenstoffgehalt entsprechend DIN ISO 683-17:1999, die für SKF Lager verwendet werden.

Lager mit Ringen und/oder Wälzkörpern aus Einsatzstahl werden für Anwendungsfälle empfohlen, bei denen hohe Zugspannungen durch sehr feste Passungen und/oder hohe stoßartige Belastungen auftreten.

Nichtrostende Wälzlagerstähle

Für die SKF Lagerringe und Wälzkörper aus nichtrostendem Stahl werden hauptsächlich die hochchromhaltige Stähle X65Cr13 entsprechend DIN ISO 683-17:1999 oder X105CrMo17 entsprechend DIN EN 10088-1:1995 eingesetzt.

Es sei darauf hingewiesen, dass in einigen Einsatzbereichen korrosionsbeständige Beschichtungen eine ausgezeichnete Alternative zu nichtrostenden Stählen sind. In Zweifelsfällen ist der Technischen SKF Beratungsservice einzuschalten.

Hochtemperatur-Wälzlagerstähle

Abhängig von der Lagerbauform können einige Standardlager aus durchgehärtedem Stahl oder Einsatzstahl im Betrieb Temperaturen zwischen 120 und 200 °C aushalten. Die maximal zulässige Betriebstemperatur hängt im Wesentlichen von der Wärmebehandlung der Lagerringe ab.

Für Betriebstemperaturen bis 250 °C , kann eine spezielle Wärmebehandlung (Stabilisierung) erfolgen. In diesem Fall muss jedoch eine Verminderung der Tragfähigkeit der Lager in Kauf genommen werden.

In Einsatzbereichen, bei denen Lager ständig bei höheren Temperaturen laufen und dadurch eine spezielle Härtung erfordern, können Lager aus hochlegiertem Stahl auf Anfrage geliefert werden. Für weitergehende Informationen über Lager aus warmharten Wälzlagerstählen steht der Technische SKF Beratungsservice zur Verfügung.

Keramikwerkstoffe

Der Keramikwerkstoff für Wälzkörper in SKF Lagern ist ein Siliziumnitrid nach ISO 26602:2009. Das Material besteht aus feinen, gestreckten Körnern aus Beta-Siliziumnitrid in einer Glasphasen-Matrix. Es ermöglicht eine günstige Kombination von Eigenschaften, die für Wälzlager wichtig sind:

  • hoher Härtegrad
  • hoher Elastizitätsmodul
  • niedrige Dichte
  • niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
  • hohe Stromdurchschlagsfestigkeit
  • niedrige dielektrische Konstante
  • Unempfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern

Angaben zu den Werkstoffeigenschaften finden Sie in Tabelle 1.

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