Cookies auf der SKF Webseite

Mithilfe von Cookies stellen wir sicher, dass Sie unsere Webseiten und -anwendungen optimal nutzen können. Wenn Sie ohne Änderung Ihrer Browser-Einstellungen fortfahren, gehen wir davon aus, dass Sie der Nutzung von Cookies zustimmen. Natürlich können Sie Ihre Browser-Einstellungen bezüglich Cookies jederzeit ändern.

Werkstoffe für Lagerringe und Wälzkörper

Stahl für Standardlager

Bei dem Stahl für SKF Standard-Hochgenauigkeitslager der Reihe „Super-Precision Bearings“ handelt es sich um ultrareinen, durchgehärteten Chromstahl (100Cr6) mit einem Anteil von ca. 1% Kohlenstoff und 1,5% Chrom (nach ISO 683-17:1999). Diese Zusammensetzung gewährleistet ein optimales Verhältnis zwischen Fertigungs- und Anwendungsleistung. Zwei Arten der Wärmebehandlung – Martensit- und Bainithärtung – werden normalerweise eingesetzt, um die erforderliche Härte von 58 bis 65 HRC zu erzielen.

SKF Hochgenauigkeitslager der Reihe „Super-Precision Bearings“ sind bis 150° Cmaßstabilisiert. Andere Faktoren wie Käfigwerkstoff, Dichtungswerkstoff und Schmierstoff können allerdings die zulässige Betriebstemperatur beschränken.

Angaben zu den Werkstoffeigenschaften finden Sie in Tabelle 1.

NitroMax-Stahl (stickstoffreicher Edelstahl)
NitroMax ist eine neue Generation ultrareinen, stickstoffreichen Edelstahls. Im Vergleich zu Standard-Wälzlagerstahl (100Cr6) kann NitroMax Folgendes bieten:
  • erhöhte Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit unter schlechten Schmierungsverhältnissen
    (k < 1)
  • erhöhte Bruchzähigkeit
  • hervorragende Korrosionsfestigkeit

Bei Drehzahlen höher als A = 1 bis 1,15 × 106 mm/min. sind all diese Eigenschaften sehr von Vorteil.

Dank der erhöhten Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit können die Lager unter allen Schmierungsbedingungen länger betrieben werden. Dies gilt insbesondere bei Dünnfilmschmierungen, die durch kinematische Mangelschmierung bei sehr hohen Drehzahlen entstehen.

Die erhöhte Bruchzähigkeit reduziert die Gefahr eines Innenringbruchs aufgrund erhöhter Ringzugbelastung durch Zentrifugalkräfte bei sehr hohen Drehzahlen.

Im Vergleich zu Lagern aus Wälzlagerstahl kann dieser ultrareine, stickstoffreiche Stahl die Lagerlebensdauer beim Betrieb mit voll ausgebildetem Schmierfilm (k ≥ 1) beträchtlich verlängern. Bei einem dünnen Schmierfilm ist die lebensverlängernde Wirkung sogar noch größer, siehe Diagramm 1.

NitroMax-Stahl ist nicht nur herkömmlichem Wälzlagerstahl überlegen, sondern auch anderen stickstoffreichen Edelstählen. Um dies zu verdeutlichen, muss erklärt werden, inwieweit Stickstoff das Mikrogefüge von Stahl beeinflusst und wie diese Wirkung bei der Wärmebehandlung optimiert wird.

Bei der Wärmebehandlung von Wälzlagerstahl entstehen brüchige Chrom- und Chrom-Molybdänkarbide die der umliegenden Stahlmatrix Chrom und Molybdän entziehen und somit die Lochfraßbeständigkeit beeinträchtigen. Beim Vergüten von NitroMax-Stahl bilden sich dagegen kleine, feine Chrom-Nitride (Bild 1). Dies geschieht, weil sich der Chromanteil in der Stahlmatrix deutlich erhöht, wenn der Stickstoff den Kohlenstoff in der Stahllegierung teilweise ersetzt. Dank der hieraus resultierenden kleineren chromarmen Zonen um die Nitride herum ist NitroMax-Stahl wesentlich korrosionsbeständiger (Bild 2).

Die erhöhte Ermüdungsfestigkeit von NitroMax-Stahl wird auf sein einheitliches Mikrogefüge und seine feine Verteilung von Chromnitrid-Ausscheidungen mit nur sehr wenigen ungelösten Sekundärkarbiden zurückgeführt. Die Feinheit der NitroMax-Struktur schneidet im Vergleich zu Standard-Lagerstahl 100Cr6 gut ab, womit sich auch die Überlegenheit der NitroMax-Struktur gut erklären lässt. Die hohe Schlagfestigkeit, die Maßstabilität und der hohe Härtegrad (> 58 HRC) werden durch die abschließenden Vergütungsschritte bei der Wärmebehandlung erzielt.

Ein weiterer Vorteil von NitroMax-Stahl ist der niedrigere Wärmedehnungskoeffizient gegenüber 100Cr6. Dieser Vorteil und der extrem niedrige Wärmedehnungskoeffizient der Keramikwälzkörper, die serienmäßig in SKF Lagern mit NitroMax-Stahlringen eingesetzt werden, führen dazu, dass eine Kombination dieser beiden Werkstoffe wesentlich weniger empfindlich gegenüber Temperaturänderungen zwischen Innen- und Außenringen ist. Der Grad der Vorspannung ist daher selbst bei extremen Betriebsbedingungen wesentlich stabiler. Daraus resultieren weniger Reibungsverluste, niedrigere Betriebstemperaturen und eine längere Lebensdauer.

Keramikwerkstoffe

Der Keramikwerkstoff für Wälzkörper in SKF Hochgenauigkeitslagern der Reihe „Super-Precision Bearings“ 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 Hochgeschwindigkeitslager 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.

Lager mit Stahlringen und Keramikkugeln bezeichnet man als Hybridlager.

SKF logo