Verschmutzungsresistente Wälzkörper für Wälziaqer Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft Wälzkörper für Wälzlager, die aus durchhärtendem mar- tensitischem Wälzlagerstahl hergestellt sind.


Hintergrund der Erfindung Wälzkörper von Wälzlagern, die unter schwierigen Umgebungsbedingungen im Einsatz sind, unterliegen einem erhöhten Ausfallrisiko was zu verkürzten Be- triebszeiten führt. Unter schwierigen Umgebungsbedingungen ist hier einerseits die Mischreibung zu sehen und andererseits auch das Vorhandensein von Ver- schmutzungen im Schmierstoff. Beide Effekte führen dazu, dass die Oberfläche der Wälzkörper mit der Oberfläche der Laufringe in Berührung kommen, ohne dass ein trennender Schmierstofffilm dazwischen ist. Verschmutzungen im
Wälzlager bzw. Schmierstoff können zu plastischen Eindrücken in der Oberflä- che der Wälzpartner führen.
Die Folge ist, dass die Oberfläche der Wälzkörper beschädigt werden, und diese Beschädigungen zu einem Schadensfortschritt in
Form von Rissbildungen und darauffolgendem Risswachstum führen, so dass die Wälzkörper und dann das Wälzlager frühzeitig ausfallen.


Es sind Wälzkörper aus durchhärtendem martensitischem Stählen bekannt, bei denen die Oberfläche nach dem Härten kaltverfestigt wurde (durch Trommeln, Kugelstrahlen, etc.). Diese Wälzkörper erreichen aber nicht die gewünschte
Gebrauchsdauer bei diesen Umgebungsbedingungen, da die äussere kalter- festigte Schicht nicht ausreichend tief hergestellt werden kann.






Aufgabe der Erfindung Es besteht also die Aufgabe einen Wälzkörper für ein Wälzlager aus martensi- tischem durchhärtendem Stahl so auszulegen, dass dieser bei Umgebungsbe- dingungen wie Mischreibung oder Verschmutzung eine möglichst hohe Gebrauchsdauer erreicht.


Beschreibung der Erfindung Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 er- reicht.


Der wesentliche Kern der Erfindung besteht in der erfinderischen Eigenschafts- kombination, dass der Wälzkörper aus durchhärtendem martensitischem Stahl durch eine gezielte Wärmebehandlung eine Oberflächenrandschicht erhält, die Druckeigenspannungen aufweist, gekoppelt mit einem gezielten Härtegradient von der Oberfläche zum Kern des Wälzkörpers. Die hohen Druckeigenspan- nungen in der Oberflächenrandschicht bewirken, dass kleine Beschädigungen im Wälzkörper sich nicht fortpflanzen können. Durch die Druckeigenspan- nungen wird die Rissausbreitung reduziert. Dieser Effekt wird durch den geziel- ten Abfall der Härte von der Oberfläche in den weicheren Kernbereich des
Wälzkörpers unterstützt.
Besonders vorteilhaft ist bei den oben genannten
Effekten, dass der Härtegradient (gezielter Härteabfall) sowie die positiven
Druckeigenspannungen über einen grossen Bereich, von der Oberfläche des
Wälzkörpers bis weit in den Wälzkörper hinein, erfolgt.


Beschreibung der Figuren
In der Figur 1 ist der Härtegradient des Wälzkörpers beginnend von der
Oberfläche dargestellt. Die Ausgangshärte an der Oberfläche, sowie der definierte Abfall (= Gradient) der Härte sind in dem Diagramm dargestellt. Die
Tiefe ist einseitig in Abhängigkeit vom Durchmesser angegeben.






Im konkreten Beispiel gilt für eine Kugel mit 20 mm Durchmesser, dass 30 % von der Oberfläche, einer Tiefe von 6 mm von der Oberfläche aus gemessen entspricht.


Die Abkürzung HV bedeutet Härte Vickers und HRc bedeutet Härte Rockwell Cone (Kegel).


In der Figur 2 ist der Verlauf der Druckeigenspannung von der Oberfläche des Wälzkörpers gezeigt. Schraffiert ist der Bereich hervorgehoben, in dem eine Druckeigenspannung vorliegt. Zusätzlich ist der Übergangsbereich von Druck- eigenspannung in Zugspannungen in diesem Diagramm aufgezeigt.


Druckeigenspannungen werden in dieser Darstellung mit einem Minuszeichen dargestellt.