DE19545337A1

DE19545337A1 - Maschinenbauteil

Info

Publication number: DE19545337A1
Application number: DE19545337A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Dipl Ing Grell
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: DE19545337C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil, das mit seiner Außenumfangsfläche in einem Gehäuse fixiert ist oder mit seiner Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnimmt, insbesondere radial hochbelastete Laufbahnringe von Wälz lagern.

Hintergrund der Erfindung

In der Wälzlagerindustrie ist es ein altbekanntes Problem, daß Außenringe von radial hochbelasteten Wälzlagern bei Umfangslast zum Wandern im Sitz in Umfangs-, aber auch in Axialrichtung neigen. Im Prinzip genauso trifft das für Innenringe zu, wenn diese mit ihrer Innenumfangsfläche eine hochbelastete Welle aufnehmen. Dieser unerwünschte Effekt tritt umso stärker hervor, je dünner der Ring und je höher die Last ist. Bei stoßartiger Belastung wird der Ring sogar rutschen, wobei zu befürchten ist, daß die Sitzflächen von Ring und Gegenstück durch Passungsrost und Verschleiß beschädigt werden.

Dem versucht man nach dem bisherigen Stand der Technik dadurch zu begeg nen, daß die Pressung zwischen Ring und Gehäuse bzw. zwischen Ring und Welle erhöht wird, Klebemittel eingesetzt oder Formschlußmöglichkeiten der sich berührenden Teile gesucht werden. Derartige Möglichkeiten sind jedoch teuer und oftmals in ihrer Anwendung begrenzt, d. h. unpraktikabel.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der bisherigen Nachteile eine einfache und kostensparende Methode zum Verhindern des Wanderns von Maschinenbauteile im Preßsitz zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Umfangsflächen eine die Adhäsion erhöhende, scharfkantige, aufgerauhte Oberfläche mit einer Rauhtiefe von 5 bis 50 µm aufweisen.

Durch diese Oberflächenaufrauhung entstehen in der Kontaktfläche der sich berührenden Körper atomare Bindungen (Mikroverschweißungen), die eine ausreichende Haftung beider Teile aneinander durch eine mechanische Ver klammerung bewirken. Wird eine derartige Werkstoffverbindung getrennt, erfolgt die Trennung nicht in der ursprünglichen Kontaktfläche, sondern im Volumen des anderen Partners, d. h. es haftet Material des einen Partners am anderen Partner. Es ist ein Werkstoffverbund entstanden. Durch diesen Werk stoffverbund wird eine sichere Befestigung und gleichmäßige Unterstützung des Maschinenbauteils in einem Gehäuse erreicht und so beispielsweise bei einem Wälzlager dessen volle Nutzung der Tragfähigkeit erreicht. Beim Einpressen der aufgerauhten Oberfläche erhöht sich die Einpreßkraft nur in vertretbaren Gren zen, aber die Losbrechkraft beim Auspressen ist, wie oben erwähnt, aufgrund des entstandenen Werkstoffverbundes wesentlich höher.

Die erforderliche Zylindrizität wird durch den Angleich an die Geometrie der Lagerschale oder der Welle angepaßt. Beim Einpreßvorgang selbst wird die so aufgerauhte mikroverfestigte Oberfläche in die Kontaktoberfläche eingedrückt, es kommt zu einem Verhaken der sehr harten Mikrostruktur der aufgerauhten Oberfläche mit dem Grundwerkstoff des Passungspartners. Gleichzeitig brechen dünne Rauhheitsspitzen ab. Die abgebrochenen Bruchstücke führen zu einer weiteren Verankerung in der Oberfläche. Zusätzlich wird die durch das Abbre chen der Spitzen entstehende Bruchoberfläche sauerstofffrei, d. h. oxidfrei, so daß sie mit dem Passungspartner sehr aktiv reagiert und wie bereits vorstehend beschrieben mikrokaltverschweißt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Oberfläche durch einen Strahlvor gang aufgerauht ist. Dies erfolgt in bekannter Weise durch Aufschleudern von Strahlmittel mittels Druckluft oder Schleuderrad auf die zu behandelnde Ober fläche. Durch diesen Strahlvorgang mit dem Ziel der Aufrauhung der Oberfläche werden zusätzlich Druckeigenspannungen erzeugt, die zur Erhöhung der Dauerfestigkeit und zur Vermeidung von Spannungsrißkorrosion führen. Als Ergebnis der durch den Strahlvorgang erzeugten dreiachsigen Kräfte erfolgt eine räumliche Wölbung derart, daß die Durchbiegung auf den gestrahlten Seiten konvex ist (Almen-Intensität). Diese Auswölbung erhöht beim Einpressen in ein Gehäuse die Flächenpressung und unterstützt den Fügeprozeß somit positiv.

Aus Anspruch 3 geht hervor, daß die Oberfläche mit einem Korund im Teil chengrößenbereich von 50 bis 200 µm bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s aufgerauht werden soll.

Auch kann es gemäß Anspruch 4 zweckmäßig sein, wenn die Umfangsflächen nur teilweise aufgerauht sind.

Schließlich geht aus Anspruch 5 hervor, daß das Bauteil aus einem Eisenwerk stoff besteht und eine Oberflächenhärte von größer 670 HV aufweist.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Eine dünnwandige, spanlos geformte Hülse für ein Nadellager aus einsatz gehärtetem Stahl wurde mit feinkörnigem scharfkantigem Koruntstrahlmittel mit einer Teilchengröße im Bereich von 50 bis 200 µm bei einer Auftreffgeschwin digkeit von 50 m/s beaufschlagt. Dabei wurde auf der Mantelfläche der Hülse eine aufgerauhte Oberfläche mit 5 bis 50 µm Rauhtiefe erzeugt. Die so aufge rauhte Hülse wurde mit einem entsprechenden Passungsübermaß in ein Gehäu se eingepreßt. Dabei zeigt es sich im Vergleich mit einer unbehandelten Hülse gleicher Abmessung, daß zum Entfernen der Hülse mit aufgerauhter Oberfläche aus der Gehäusebohrung eine wesentlich größere Losbrechkraft erforderlich ist. Diese Losbrechkraft repräsentiert den Widerstand gegenüber einem Verschieben des Lagerringes im Preßsitz. Hohe Losbrechkraft beim Längsauspressen bedeutet also gleichzeitig ein hohes Losbrechmoment beim Verdrehen, also eine größere Sicherheit der aufgerauhten Hülse gegenüber deren Wandern.

Claims

1. Maschinenbauteil, das mit seiner Außenumfangsfläche in einem Gehäuse fixiert ist oder mit seiner Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnimmt, insbesondere radial hochbelastete Laufbahnringe von Wälzlagern, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflächen eine die Adhäsion erhöhende, scharf kantige, aufgerauhte Oberfläche mit einer Rauhtiefe von 5 bis 50 µm aufweisen.

2. Maschinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche durch einen Strahlvorgang aufgerauht ist.

3. Maschinenbauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem Korund der Teilchengröße 50 bis 200 µm und einer Aufprallgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s aufgerauht wird.

4. Maschinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflächen teilweise aufgerauht sind.

5. Maschinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Eisenwerkstoff besteht und eine Oberflächenhärte größer 670 HV auf weist.