Keramische Wälzkörper kombiniert mit Lagerringen aus Wälzlagerstahl könnten die Leistungsfähigkeit von Wälzlagern deutlich steigern. Das Fraunhofer IPT erprobte zur Fertigung der Lagerringe das Hartwalzen als ressourcenschonende Alternative zur herkömmlichen Prozesskette.
Laufring von Schrägkugellagern
Hegenscheidt-MFD
Wälzlager bewegen Wellen und Achsen, beispielsweise in Fahrzeugen, Industrieanlagen oder medizintechnischen Anwendungen. Sie sind meist dauerhaft hohen Belastungen ausgesetzt. Materialermüdung und Schmierstoffmangel sind daher die Hauptursachen für das Versagen der Komponenten. Leistungsfähigere Wälzlager ließen sich aus keramischen Wälzkörpern kombiniert mit Lagerringen aus Wälzlagerstahl herstellen.
Zur Fertigung der Lagerringe aus Walzlägerstahl erprobte das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit drei Projektpartnern erfolgreich das Hartwalzen als ressourcenschonende Alternative zur Erweiterung der herkömmlichen Prozesskette. Im dreijährigen Forschungsprojekt zeigte das Fraunhofer IPT gemeinsam mit Cerobear GmbH, Hegenscheidt-MFD GmbH und Schmitz-Metallographie GmbH, dass die Lagerringe durch die Prozessfolge des Hartdrehens und Hartwalzens mit einem neu entwickelten Hartwalzwerkzeug eine deutlich längere Lebensdauer erreichen. Die längere Lebensdauer der Lager trägt zu einer weiteren Effizienzsteigerung bei und verringert die Kosten daher nicht nur für den Hersteller, sondern auch für den Anwender.
Vorgehen auf andere Hochleistungsverfahren übertragbar
Zur Verfahrensentwicklung bestimmten die vier Projektpartner zunächst, wie das Zielsystem aussehen sollte und legten einen Protoypen für die gewünschten Lagerringe fest. Nachdem die Anforderungen an das Werkzeug ermittelt waren, folgte eine iterative Entwicklung des Hartwalzwerkzeugs. Ständige Analysen der Fertigungshistorie legten die Basis für die nachfolgenden Versuche an Analogie- und Realbauteilen. Die Vorgehensweise zur Einbindung des Hochleistungsverfahrens Hartwalzen in die bestehende Prozessfolge erwies sich als strukturiert und ermöglichte es, den Prozess schon frühzeitig an die Gegebenheiten der Fertigungsaufgabe anzupassen. So konnte der Aufwand für die Implementierung deutlich verringert werden. Das Vorgehen lasse sich zudem auch allgemeingültig auf andere Hochleistungsverfahren übertragen. Die Methodik der Verfahrensentwicklung wurde dafür zum Ende des Projekts in einer Software festgehalten, die den Anwender bei ähnlichen Entwicklungen Schritt für Schritt unterstützt.