WO2016016111A2 - Wälzlagerkäfig oder wälzlagerkäfigsegment sowie verfahren zum herstellen eines wälzlagerkäfigs oder eines wälzlagerkäfigsegments - Google Patents
Wälzlagerkäfig oder wälzlagerkäfigsegment sowie verfahren zum herstellen eines wälzlagerkäfigs oder eines wälzlagerkäfigsegments Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016016111A2 WO2016016111A2 PCT/EP2015/066969 EP2015066969W WO2016016111A2 WO 2016016111 A2 WO2016016111 A2 WO 2016016111A2 EP 2015066969 W EP2015066969 W EP 2015066969W WO 2016016111 A2 WO2016016111 A2 WO 2016016111A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- bearing cage
- rolling bearing
- segment
- aluminum alloy
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/46—Cages for rollers or needles
- F16C33/56—Selection of substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
- C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/38—Ball cages
- F16C33/44—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/02—Mechanical properties
- F16C2202/04—Hardness
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/02—Mechanical properties
- F16C2202/06—Strength or rigidity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/02—Mechanical properties
- F16C2202/08—Resilience, elasticity, super-elasticity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/20—Alloys based on aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2220/00—Shaping
- F16C2220/40—Shaping by deformation without removing material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2220/00—Shaping
- F16C2220/60—Shaping by removing material, e.g. machining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
- F16C2226/50—Positive connections
- F16C2226/52—Positive connections with plastic deformation, e.g. caulking or staking
- F16C2226/54—Positive connections with plastic deformation, e.g. caulking or staking with rivets
Definitions
- Embodiments relate to a rolling bearing cage or a rolling bearing cage segment and a method for producing a rolling bearing cage or a rolling bearing cage segment.
- Rolling bearing cages or rolling bearing cage segments are used in many cases in different bearings to guide rolling elements of the bearing or to space each other.
- Rolling bearing cages can for this purpose have a variety of types and materials.
- the design and also the selected material can be directed, for example, to a type of bearing and application in which the roller bearing cage is used.
- Some rolling bearing cages are at least partially made of brass.
- the procurement cost of brass is relatively high because one component of brass, copper, is a relatively short material.
- brass is used in many manufacturing processes for rolling bearing cages. This can, for example, pose particular challenges for environmental and / or employee protection. Also, an expense for the production of brass cages can be increased.
- Embodiments relate to a roller bearing cage or rolling bearing cage segment, which or as material comprises an aluminum alloy AA6082 and / or AA7020.
- a roller bearing cage or rolling bearing cage segment which or as material comprises an aluminum alloy AA6082 and / or AA7020.
- conventional rolling bearing cages made of brass can be replaced.
- the rolling bearing cages made of the aluminum alloy in some embodiments, compared to comparable in shape and size rolling bearing cages, have a lower weight. As a result, it may be possible to reduce energy consumption during operation or when moving a bearing connection with the roller bearing cage.
- all features disclosed in association with a rolling bearing cage may also be implemented in a rolling bearing cage segment.
- the material or the aluminum alloy may have at least a tensile strength of 310 MPa.
- the tensile strength may be a material characteristic given in force per area and indicated by the symbol R m .
- the material may additionally or alternatively have a yield strength of at least 260 MPa.
- the yield strength may be, for example, a material characteristic value indicating a stress applied to a body, which gives a small deformation of 0.2% after unloading and is referred to as R p o, 2.
- the material may additionally or alternatively have a hardness of at least 100 HBW and an elongation A5 of at least 10%.
- the rolling bearing cage may in some embodiments obtain similar or even better mechanical properties than a conventional brass cage.
- the hardness of the selected material may also be relevant for later processing. For higher or high strength alloys, in some embodiments, the problem may arise that they are not rivetable. If the hardness is too low or the material is too soft, cold-peeling may occur. Furthermore, too soft materials may not be processed dry.
- the rolling bearing cage can be free of lead. In some embodiments, this can preclude provisions that serve to prevent lead from being released into the environment or to specifically protect employees from lead. Analogously, for example, a production of the rolling bearing cage can be made lead-free, so that lead also does not appear as a process aid or intermediate.
- the rolling bearing cage can be made in some embodiments with the least possible pollution for the environment.
- the rolling bearing cage is made of a semi-finished product which has been subjected to a T6 heat treatment, machined. In some embodiments, the rolling bearing cage can thus obtain the required mechanical properties.
- Embodiments further relate to a method of manufacturing a rolling bearing cage or a rolling bearing cage segment.
- the rolling bearing cage or the rolling bearing cage segment of an aluminum alloy AA6082 and / or AA7020 is formed.
- conventional rolling bearing cages made of brass can be replaced.
- the aluminum alloy rolling bearing cages may be light in some embodiments.
- forming the rolling bearing cage may include machining of a semi-finished product of the aluminum alloy AA6082 and / or AA7020.
- the cage geometry can be made so very accurate.
- it may be possible to produce desired surface properties of the cage.
- the machining can be dry under certain circumstances.
- a cleaning effort of the rolling bearing cage, the environment and / or a machining tool can be reduced and / or even completely eliminated.
- a collection and / or processing of the cooling lubricant can be omitted.
- the method may include producing the semifinished product, wherein the production of the semifinished product comprises forming an aluminum alloy rod.
- the roller bearing cage can then be machined from a semi-finished, which already has a favorable initial geometry.
- the rod may be extruded.
- the production of the semifinished product may alternatively also include forming a tube.
- such a volume that is machined, for example, in a radially inner region can be reduced.
- the pipe can be pulled to it.
- producing the semifinished product includes forming a tube from a rod. In some embodiments, the semifinished product can thus obtain the desired properties and shape.
- the method may include a T6 heat treatment of the aluminum alloy, the semi-finished product, the rod, and / or the tube.
- manufacturing the tube from the rod may be facilitated because the heat treatment is performed on the tube first.
- the semifinished product for example the tube, can in some embodiments obtain the described mechanical properties.
- a T6 heat treatment may include quenching in a solution and / or water and by means of a solid. Subsequently, aging can take place for example by air cooling.
- the T6 heat treatment may include only those operations.
- the T6 heat treatment may also include solution annealing, quenching and aging, or may consist entirely of these operations.
- the method may include riveting a plurality of rolling bearing cage segments.
- the rolling bearing cage can be composed of individual parts. This can be favorable, for example, for assembly and / or transport purposes, especially with large rolling bearing cages.
- the items or a rolling bearing cage segment may be, for example, a web, a side ring, a segment of a side ring, a board, a portion of a web and / or a roller bearing cage segment, which at least one web and at least one other section, for example comprises a segment of a side ring.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a perspective view of a roller bearing cage according to an embodiment.
- Fig. 2 shows a schematic representation of a method for producing a rolling bearing cage or a rolling bearing cage segment according to an embodiment.
- Fig. 1 shows a schematic representation of a perspective view of a roller bearing cage 1 according to an embodiment.
- the rolling bearing cage 1 comprises as material an aluminum alloy.
- the aluminum alloy is AA6082 and / or AA7020.
- the rolling bearing cage 1 comprises a plurality of rolling bearing cage segments, of which a rolling bearing cage segment 3 is shown by dashed lines.
- the roller bearing cage segment 3 may be made of one of the materials mentioned. In some embodiments, thereby, that as material the mentioned aluminum alloys are used, conventional rolling bearing cages are replaced brass. In some other embodiments, not shown, the rolling bearing cage segment may have a different shape and not be connected to other rolling bearing cage segments.
- the rolling bearing cage 1 of Fig. 1 can be used in a tapered roller bearing.
- the rolling bearing cage or the rolling bearing cage segment may also be designed to be used in other rolling bearings, such as needle bearings, cylindrical roller bearings, ball bearings, spherical bearings or the like. These can each be a cage for a single-row or for a multi-row bearing.
- the rolling bearing cage can also be designed for use in a multi-row tapered roller bearing.
- the aluminum alloy AA6082 comprises, in addition to aluminum (AI) as alloy constituents, magnesium (Mg) in a proportion of 0.8% by weight, silicon (Si) in a proportion of 1.1% by weight, manganese (Mn) in a proportion of 0.7% by weight and iron (Fe) in one Proportion of 0.2 percent by weight, based in each case on a weight fraction of aluminum.
- the aluminum alloy AA6082 may contain magnesium (Mg) at a level of between 0.6 and 1.0 weight percent, manganese (Mn) at between 0.4 and 1.0 weight percent, silicon (Si) at between 0.9 and 1.3 weight percent, chromium (Cr ) in an amount of equal to or less than 0.25% by weight, iron (Fe) in an amount equal to or less than 0.3% by weight, zinc (Zn) in an amount equal to or less than 0.2% by weight, copper (Cu) in an amount of equal to or less than 0.1% by weight, titanium (Ti) in an amount equal to or less than 0.1% by weight, all other ingredients in an amount equal to or less than 0.5% by weight, other ingredients in an amount equal to or less than 0.05% by weight and one remaining proportion of aluminum (AI).
- the proportions of all alloy constituents add up to 100 percent by weight.
- the aluminum alloy AA7020 comprises in addition to aluminum (AI) as alloy components zinc (Zn) with a share of 4.5 percent by weight, magnesium (Mg) with a Proportion of 1.2 weight percent, as well as manganese (Mn), chromium (Cr) and zirconium (Zr) each based on a weight fraction of aluminum.
- manganese (Mn) may be present at a level of 0.1 percent by weight, chromium (Cr) at a level of 0.15 percent by weight, and zirconium (Zr) at a level of 0.14 percent by weight based on one weight of aluminum.
- the aluminum alloy AA7020 may contain zinc (Zn) at a level of between 4.0 and 5.0 weight percent, magnesium (Mg) at a level between 1.0 and 1.4 weight percent, manganese (Mn) at between 0.05 and 0.5 weight percent, iron (Fe ) in an amount of equal to or less than 0.30 weight percent, silicon (Si) in an amount equal to or less than 0.30 weight percent, chromium (Cr) in a proportion between 0.1 and 0.35 weight percent, zirconium and titanium (Zr + Ti) with a Proportion between 0.08 and 0.25% by weight, zirconium (Zr) in an amount of between 0.08 and 0.2% by weight, copper (Cu) in an amount equal to or less than 0.2% by weight, all other ingredients in an amount equal to or less than 0.15% by weight, others Having ingredients with a proportion of equal to or less than 0.05 percent by weight and a residual proportion of aluminum (AI).
- the proportions of all alloy constituents add up to 100 percent by weight
- the rolling bearing cage 1 is completely made of one of the alloys mentioned.
- the rolling bearing cage in addition to the one or more aluminum alloys mentioned include other materials or materials. This may be, for example, a coating, a lubricant and / or connecting structures or the like.
- the connection structures may, for example, be rivets.
- the rolling bearing cage 1 may optionally be free of lead. Under certain circumstances, a production of the cage can be done without the use of lead or lead, which would be harmful to health, can be avoided.
- FIG. 2 shows a schematic representation of a method 10 for producing a roller bearing cage or a roller bearing cage segment according to an exemplary embodiment.
- the rolling bearing cage or rolling bearing cage segment is formed of aluminum alloy AA6082 and / or AA7020.
- the rolling bearing cage made from the aluminum alloy AA6082 may also be suitable for use in the beverage and / or food industry in some cases. For example, this may be cheaper than using AA7020 because the AA6082 alloy has fewer alloying elements than the AA7020 alloy, which makes it "cleaner.” In addition, the AA6082 alloy also has very good corrosion properties.
- the individual alloy constituents of the selected alloy can influence the properties of the material.
- magnesium can increase strength and hardness of the material, promote its corrosion resistance and improve its weldability. The higher strength can result, for example, by a solid solution hardening.
- the hardness may be increased by more than 6% by curing.
- Silicon can improve heat treatability of alloys and, in combination with magnesium (Mg), can promote corrosion resistance. Further, flowability may be improved and shrinkage reduced (to 0 for 25% Si). Due to these properties, use as casting alloy is widespread (for> 6% Si).
- Zinc (Zn) can increase strength and hardness and possibly reduce shrinkage and hot cracking.
- heat treatability and alloy strength can be improved in combination with magnesium (Mg).
- Manganese, chromium and zirconium are transition elements that are usually added to refine a microstructure.
- manganese may eventually increase ductility and corrosion resistance.
- an encapsulation capability may also be improved.
- the formation of intermetallic compounds may possibly be influenced. Deformability of the material and toughness may possibly be increased. Shrinkage can also be reduced in some cases.
- the process 12, that is to say a shaping of the roller bearing cage can comprise a further, process 14 in which a semifinished product is machined.
- the semi-finished product is made of the aluminum alloy AA6082 and / or AA7020.
- At the semi-finished product For example, it may be a ready-made item. This can be created, for example, at the beginning of a manufacturing process and then further processed. These may possibly be extruded, pressed, drawn, deep-drawn rolled and / or extruded components.
- Semi-finished products may under certain circumstances be a sheet metal, a rod, a tube, a plate, a coil or the like.
- the semifinished product may be, for example, a pipe or a rod.
- Machining or machining a component may, for example, refer to a mechanical machining process in which a material or material is shaped to a desired shape by removing excess material or material in the form of chips.
- Such mechanical machining methods may be, for example, turning, milling, drilling, sawing and / or grinding.
- the machining in the process 14 may be done without the use of cooling lubricant or other fluid.
- the selected materials can be dry-machined.
- the method 10 may also include a further process 16 in which the semifinished product is manufactured.
- the process 16 may be prior to the process 12.
- the manufacture of the semifinished product may include forming a rod of the aluminum alloy.
- the production of the semifinished product may alternatively also include forming a tube.
- manufacturing the semifinished product in operation 16 in some embodiments includes forming a tube from a rod.
- the rod may be extruded.
- the tube can be pulled out of the bar, for example.
- Pipe material may in some cases have higher strength than bar stock.
- the method may include a T6 heat treatment of the tube made from the rod.
- the material AA6082 can obtain the following mechanical properties, a tensile strength R m of at least 350 MPa and an elongation Rpo.2 of at least 310 MPa and an elongation A5 of 10%.
- the material AA7020 can obtain the following mechanical properties, a tensile strength R m of min. at least 380 MPa and a yield strength R p0.2 of at least 340 MPa and an elongation A5 of 10%.
- the materials investigated here have minimum durability:
- a T6 heat treatment may include a duplex sequence of solution / water solid quench, then aging / air cooling, or may consist entirely of it.
- the T6 heat treatment may also include solution whitening, quenching and aging, or consisting entirely of them.
- the materials can therefore have different mechanical properties after extrusion.
- the fluctuation can be too high analogous to a fluctuation of extrusion parameters.
- a relationship between a temperature reduction and an extrusion rate can determine the mechanical properties. Thus, these are also dependent on an extruder and its machine capabilities.
- the heat treatment may change the mechanical properties in a desired direction.
- the method 10 may include riveting a plurality of rolling bearing cage segments.
- the two alloys have shown that they can be riveted, a feature that is very important for some cage types.
- the rolling bearing cage can be composed of individual parts.
- the individual parts or a roller bearing cage segment may be, for example, a web 5 or a side ring 7 as shown in FIG. 1, act.
- the item may also be a segment of a side ring 7, a board, a portion of a web 5 and / or rolling bearing cage segments comprising at least one web and at least one further portion, for example, a segment of a side ring.
- the rolling bearing cage 1 can therefore be made by the materials chosen with less effort against a brass cage. This may be possible, for example, because the rolling bearing cage 1 or the method 10 can provide independence from an increase in the copper price and a shortage of copper. Another reason may be because lead use in production and during the manufacturing process can be avoided.
- Alloy Alloys (AA6082 T6, AA6082 T6 "modified", AA7020 T6) are being used as new, tested light metal alloys for the replacement of brass cages for rolling bearing cage production, which have been subjected to a special thermal treatment T6 and are lead-free.
- a worldwide replacement of the brass used for rolling bearing cages may be made possible by a less expensive light metallic alloy having at least the same technical characteristics.
- tribological and / or running properties for demanding applications can be improved.
- a saving of material costs as well as improved mechanical and / or chemical properties may result. It may also result in a reduction of material by low density of the light metals.
- the aluminum alloy is formed into a rod, for example extruded. From the pole then a pipe is pulled. This may be referred to as production of the semifinished product in the process 16.
- a strength of the material may possibly be increased.
- the tube is subjected to the T6 heat treatment in the process 18. Because the heat treatment is performed only after the forming into the tube, the forming itself may be better in some embodiments.
- the tube which may also be referred to as a tube material, is rotated dry and / or milled in the process 14. This allows the cage in some embodiments obtain its geometry with the least possible contamination of the tools, the workpieces and the environment.
- all features disclosed in connection with a rolling bearing cage may also be implemented in a rolling bearing cage segment.
- features disclosed as a device feature in other embodiments may also be implemented as method features. Further, features that are implemented as method features in some embodiments may also be implemented as device features in other embodiments.
- the aluminum alloys specified here are also defined, for example, in the EN 573-3 standard as wrought alloy EN AW-6082 and EN AW-7020.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Ausführungsbeispiele betreffen Wälzlagerkäfig (1) oder Wälzlagerkäfigsegment (3), welcher oder welches als Werkstoff eine Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfasst.
Description
B e s c h r e i b u n g
Wälzlagerkäfig oder Wälzlagerkäfigsegment sowie Verfahren zum Herstellen eines
Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfig segments .
Wälzlagerkäfige oder Wälzlagerkäfigsegmente werden in vielen Fällen in unterschiedlichen Wälzlagern eingesetzt, um Wälzkörper des Wälzlagers zu führen oder voneinander zu beabstanden. Wälzlagerkäfige können dazu eine Vielzahl von Bauformen und Werkstoffen aufweisen. Die Bauform und auch der gewählte Werkstoff können sich beispielsweise nach einer Lagerart und Anwendung richten, in der der Wälzlagerkäfig verwendet wird.
Manche Wälzlagerkäfige sind zumindest teilweise aus Messing hergestellt. Der Beschaffungsaufwand von Messing ist relativ hoch, weil es sich bei einem Bestandteil von Messing, nämlich Kupfer, um einen relativ knappen Werkstoff handelt. Zudem wird in vielen Herstellungsprozessen für Wälzlagerkäfige aus Messing Blei verwendet. Dies kann beispielsweise besondere Herausforderungen an den Umwelt- und/oder Mitarbeiterschutz stellen. Auch dadurch kann ein Aufwand für die Herstellung von Messingkäfigen erhöht sein.
Es besteht also ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept für einen Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment bereitzustellen, mit dem die Herstellung vereinfacht wird. Diesem Bedarf tragen ein Wälzlagerkäfig oder ein Wälzlagerkäfigsegment oder ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments nach den unabhängigen Ansprüchen Rechnung.
Ausführungsbeispiele betreffen einen Wälzlagerkäfig oder Wälzlagerkäfig segment, welcher oder welches als Werkstoff eine Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 um- fasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Ferner können die Wälzlagerkäfige aus der Aluminiumlegierung bei manchen Ausführungsbeispielen, gegenüber in Form und Größe vergleichbaren Wälzlagerkäfigen, ein geringeres Gewicht aufweisen. Dadurch kann unter Umständen ein Energieverbrauch bei einem Betrieb oder einem Bewegen einer Lagerverbindung mit dem Wälzlagerkäfig reduziert sein. Bei der vorliegenden Anmeldung können alle Merkmale, die in einem Zusammenhang mit einem Wälzlagerkäfig offenbart sind, auch bei einem Wälzlagerkäfig segment implementiert sein.
Ergänzend kann der Werkstoff oder die Aluminiumlegierung mindestens eine Zugfestigkeit von 310 MPa aufweisen. Bei der Zugfestigkeit kann es sich dabei um einen Werkstoffkennwert handeln, der in Kraft pro Fläche angegeben wird und mit dem Zeichen Rm angegeben wird. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Werkstoff ergänzend oder alternativ eine Dehngrenze von mindestens 260 MPa aufweisen. Bei der Dehngrenze kann es sich zum Beispiel um einen Werkstoffkennwert handeln, der eine auf einen Körper aufgebrachte Spannung angibt, die nach dem Entlasten eine geringe Verformung von 0,2 % ergibt und als Rpo,2 bezeichnet wird. Auch kann der Werkstoff ergänzend oder alternativ eine Härte von mindestens 100 HBW und eine Dehnung A5 von mindestens 10% aufweisen. Durch die genannten mechanischen Werte des Werkstoffs kann der Wälzlagerkäfig bei manchen Ausführungsbeispielen ähnliche oder sogar bessere mechanische Eigenschaften als ein konventioneller Messingkäfig erhalten. Die Härte des gewählten Werkstoffs kann unter Umständen auch relevant für eine spätere Bearbeitung sein. Bei höheren oder hochfesten Legierungen kann bei manchen Ausführungsbeispielen das Problem auftreten, dass diese nicht nietbar sind. Bei zu geringer Härte oder einem zu weichen Werkstoff kann unter Umständen eine Kaltversch weißung auftreten. Ferner können zu weiche Materialien gegebenenfalls nicht trocken bearbeitet werden.
Ergänzend oder alternativ kann der Wälzlagerkäfig frei von Blei sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können so Vorkehrungen entfallen, die dazu dienen, dass kein Blei an die Umwelt gelangt oder zum besonderen Schutz der Mitarbeiter vor Blei. Analog kann beispielsweise auch eine Herstellung des Wälzlagerkäfigs bleifrei erfolgen, so dass Blei
auch nicht als Prozesshilfsmittel oder Zwischenprodukt auftaucht. Der Wälzlagerkäfig kann bei manchen Ausführungsbeispielen mit möglichst geringen Belastungen für die Umwelt hergestellt werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Wälzlagerkäfig aus einem Halbzeug, welches einer T6-Wäremebehandlung unterzogen wurde, spanend hergestellt. Bei manchen Aus- führungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so die benötigten mechanischen Eigenschaften erhalten.
Ausführungsbeispiele betreffen ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments. Bei dem Verfahren wird der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfig segment aus einer Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 geformt. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Ferner können die Wälzlagerkäfige aus der Aluminiumlegierung bei manchen Ausführungsbeispielen ein geringes Gewicht aufweisen.
Ergänzend kann ein Formen des Wälzlagerkäfigs ein spanendes Bearbeiten eines Halbzeugs, aus der Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Käfiggeometrie so sehr genau hergestellt werden. Ferner könne so möglicherweise gewünschte Oberflächeneigenschaften des Käfigs erzeugt werden.
Das spanende Bearbeiten kann unter Umständen trocken erfolgen. Dadurch, dass kein Kühlschmiermittel oder eine andere Flüssigkeit verwendet wird, kann bei manchen Aus- führungsbeispielen ein Reinigungsaufwand des Wälzlagerkäfigs, der Umgebung und/oder eines Bearbeitungswerkzeugs reduziert sein und/oder sogar vollständig entfallen. Auch kann ein Sammeln und/oder Aufbereiten des Kühlschmiermittels entfallen.
Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren ein Herstellen des Halbzeugs umfassen, wobei das Herstellen des Halbzeugs ein Formen einer Stange aus der Aluminiumlegierung umfasst. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig dann aus einem Halbzeug zerspant werden, das bereits eine günstige Ausgangsgeometrie aufweist. Beispielsweise kann die Stange extrudiert sein.
Unter Umständen kann das Herstellen des Halbzeugs alternativ auch ein Formen eines Rohres umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann so ein Volumen, das zerspant wird, beispielsweise in einem radial inneren Bereich, reduziert sein. Beispielsweise kann das Rohr dazu gezogen werden.
Ergänzend oder alternativ umfasst das Herstellen des Halbzeugs bei manchen Ausführungsbeispielen ein Formen eines Rohres aus einer Stange. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Halbzeug so die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Form erhalten.
Ferner kann das Verfahren eine T6 -Wärmebehandlung der Aluminiumlegierung, des Halbzeugs, der Stange und/oder des Rohrs umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine Herstellung des Rohres aus der Stange dadurch vereinfacht sein, weil die Wärmebehandlung erst an dem Rohr durchgeführt wird. Dadurch, dass die Wärmebehandlung erfolgt, kann das Halbzeug, beispielsweise das Rohr, bei manchen Ausführungsbeispielen die beschriebenen mechanischen Eigenschaften erhalten. Eine T6-Wärmebehandlung kann zum Beispiel ein Abschrecken in einer Lösung und/oder Wasser und mittels eines Feststoffs umfassen. Anschließend kann eine Alterung beispielsweise durch eine Luftkühlung erfolgen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die T6-Wärmebehandlung nur die genannten Vorgänge umfassen. Optional kann die T6-Wärmebehandlung auch ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und ein Warmauslagern umfassen oder vollständig aus diesen Vorgängen bestehen.
Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren ein Vernieten einer Mehrzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Dies kann beispielsweise zu Montage- und/oder Transportzwecken besonders bei großen Wälzlagerkäfigen günstig sein. Bei den Einzelteilen oder einem Wälzlagerkäfigsegment kann es sich dabei zum Beispiel um einen Steg, einen Seitenring, eine Segment eines Seitenrings, einen Bord, einen Abschnitt eines Stegs und/oder ein Wälzlagerkäfig segment handeln, welches wenigstens einen Steg und wenigstens einen weiteren Abschnitt, beispielsweise ein Segment eines Seitenrings umfasst.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
So zeigen die Figuren schematisch die nachfolgenden Ansichten.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Wälzlagerkäfigs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfig segments gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Aus- führungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Wälzlagerkäfigs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der Wälzlagerkäfig 1 umfasst als Werkstoff eine Aluminiumlegierung. Bei der Aluminiumlegierung handelt es sich um AA6082 und/oder AA7020. Der Wälzlagerkäfig 1 umfasst eine Vielzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten, von denen ein Wälzlagerkäfig segment 3 strichliniert dargestellt ist. Auch das Wälzlagerkäfig segment 3 kann aus einem der genannten Werkstoffe hergestellt sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen können dadurch, dass
als Werkstoff die genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden, konventionelle Wälzlagerkäfige aus Messing ersetzt werden. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Wälzlagerkäfigsegment eine andere Form aufweisen und nicht mit anderen Wälzlagerkäfig Segmenten verbunden sein.
Der Wälzlagerkäfig 1 der Fig. 1 kann in einem Kegelrollenlager verwendet werden. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfig segment auch ausgebildet sein, um in anderen Wälzlagern, beispielsweise Nadellagern, Zylinderrollenlagern, Kugellagern, Tonnenlagern oder dergleichen eingesetzt zu werden. Dabei kann es sich jeweils um einen Käfig für ein einreihiges oder auch für ein mehrreihiges Lager handeln. Der Wälzlagerkäfig kann auch zur Verwendung in einem mehrreihigen Kegelrollenlager ausgebildet sein.
Die Aluminiumlegierung AA6082 umfasst neben Aluminium (AI) als Legierungsbestandteile Magnesium (Mg) mit einem Anteil von 0.8 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil von 1.1 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil von 0.7 Gewichtsprozent und Eisen (Fe) mit einem Anteil von 0.2 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium.
Ferner kann die Aluminiumlegierung AA6082 bei manchen Ausführungsbeispielen Magnesium (Mg) mit einem Anteil zwischen 0.6 und 1.0 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil zwischen 0.4 und 1.0 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil zwischen 0.9 und 1.3 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.25 Gewichtsprozent, Eisen (Fe) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.3 Gewichtsprozent, Zink (Zn) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.2 Gewichtsprozent, Kupfer (Cu) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.1 Gewichtsprozent, Titan (Ti) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.1 Gewichtsprozent, alle anderen Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.5 Gewichtsprozent, andere Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.05 Gewichtsprozent und einem restlichen Anteil von Aluminium (AI) aufweisen. Dabei ergänzen sich die Anteile aller Legierungsbestandteile zu 100 Gewichtsprozent.
Die Aluminiumlegierung AA7020 umfasst neben Aluminium (AI) als Legierungsbestandteile Zink (Zn) mit einem Anteil von 4.5 Gewichtsprozent, Magnesium (Mg) mit einem
Anteil von 1.2 Gewichtsprozent, sowie Mangan (Mn), Chrom (Cr) und Zirconium (Zr) jeweils bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium. Beispielsweise kann Mangan (Mn) mit einem Anteil von 0.1 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil von 0.15 Gewichtsprozent und Zirconium (Zr) mit einem Anteil von 0.14 Gewichtsprozent, bezogen auf einen Gewichtsanteil von Aluminium vorliegen.
Ferner kann die Aluminiumlegierung AA7020 bei manchen Ausführungsbeispielen Zink (Zn) mit einem Anteil zwischen 4.0 und 5.0 Gewichtsprozent, Magnesium (Mg) mit einem Anteil zwischen 1.0 und 1.4 Gewichtsprozent, Mangan (Mn) mit einem Anteil zwischen 0.05 und 0.5 Gewichtsprozent, Eisen (Fe) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.30 Gewichtsprozent, Silicium (Si) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.30 Gewichtsprozent, Chrom (Cr) mit einem Anteil zwischen 0.1 und 0.35 Gewichtsprozent, Zirconium und Titan (Zr + Ti) mit einem Anteil zwischen 0.08 und 0.25 Gewichtsprozent, Zirconium (Zr) mit einem Anteil zwischen 0.08 und 0.2 Gewichtsprozent, Kupfer (Cu) mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.2 Gewichtsprozent, alle anderen Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.15 Gewichtsprozent, andere Bestandteile mit einem Anteil von gleich oder weniger als 0.05 Gewichtsprozent und einem restlichen Anteil von Aluminium (AI) aufweisen. Dabei ergänzen sich die Anteile aller Legierungsbestandteile zu 100 Gewichtsprozent.
Der Wälzlagerkäfig 1 ist dabei vollständig aus einer der genannten Legierungen hergestellt. Bei einigen weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig neben der oder den genannten Aluminiumlegierungen noch andere Werkstoffe oder Materialien umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Beschichtung, ein Schmiermittel und/oder Verbindungsstrukturen oder dergleichen handeln. Bei den Verbindungsstrukturen kann es sich zum Beispiel um Nieten handeln.
Der Wälzlagerkäfig 1 kann gegebenenfalls frei von Blei sein. Unter Umständen kann auch eine Herstellung des Käfigs ohne eine Verwendung von Blei erfolgen bzw. Blei, das gesundheitsschädlich wäre, vermieden werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 10 zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei
dem Verfahren 10 wird in einem Vorgang 12 der Wälzlagerkäfig oder das Wälzlagerkäfigsegment aus einer Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 geformt.
Beispielsweise kann der Wälzlagerkäfig aus der Aluminiumlegierung AA6082 in manchen Fällen auch für den Einsatz in der Getränke- und/oder Lebensmittelindustrie geeignet sein. Dies kann beispielsweise günstiger sein, als ein Einsatz von AA7020, weil die Legierung AA6082 weniger Legierungselemente aufweist als die Legierung AA7020 und damit„sauberer" ist. Zudem weist die Legierung AA6082 auch sehr gute Korrosionseigenschaften auf.
Durch die einzelnen Legierungsbestandteile der gewählten Legierung können die Eigenschaften des Werkstoffs beeinflusst werden. Zum Beispiel kann Magnesium eine Festigkeit und eine Härte des Werkstoffs erhöhen, seine Korrosionsbeständigkeit unterstützen und seine Schweißbarkeit verbessern. Die höhere Festigkeit kann sich beispielsweise durch eine Mischkristallverfestigung ergeben. Die Härte kann eventuell um mehr als 6% durch Aushärten erhöht werden. Silicium kann eine Wärmebehandelbarkeit von Legierungen verbessern und in Kombination mit Magnesium (Mg) die Korrosionsbeständigkeit unterstützen. Ferner kann unter Umständen eine Fließfähigkeit verbessert und ein Schrumpfen reduziert werden (auf 0 für einen Anteil von 25% Si). Aufgrund dieser Eigenschaften ist eine Verwendung als Gusslegierung verbreitet (für >6% Si). Zink (Zn) kann eine Festigkeit und eine Härte erhöhen sowie möglicherweise ein Schrumpfen und eine Warmrissbildung reduzieren. In Kombination mit Magnesium (Mg) kann gegebenenfalls eine Wärmebehandelbarkeit sowie eine Festigkeit der Legierung verbessert werden. Mangan, Chrom und Zirconium sind Übergangselemente, die meist hinzugefügt werden, um eine Mikrostruktur zu verfeinern. Zusätzlich kann Mangan eventuell eine Dehnbarkeit und eine Korrosionsbeständigkeit erhöhen. In Kombination mit Eisen kann unter Umständen auch eine Vergussfähigkeit verbessert werden. Ein Entstehen von intermetallischen Verbindungen kann so möglicherweise beeinflusst werden. Eine Verformbarkeit des Werkstoffs sowie eine Zähigkeit kann eventuell erhöht werden. Ein Schrumpfen kann in manchen Fällen ebenfalls dadurch reduziert werden.
Optional kann der Vorgang 12, also ein Formen des Wälzlagerkäfigs einen weiteren, Vorgang 14 umfassen, in dem ein Halbzeug spanend bearbeitet wird. Das Halbzeug ist dabei aus der Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 hergestellt. Bei dem Halbzeug
kann es sich beispielsweise um einen vorgefertigten Gegenstand handeln. Dieser kann zum Beispiel zu Beginn eines Herstellungsprozeese entstehen und dann weiterverarbeitet werden. Dabei kann es sich eventuell um extrudierte, gepresste, gezogene, tiefgezogene gewalzte und/oder stranggepresste Bauteile handeln. Halbzeuge können unter Umständen ein Blech, eine Stange, ein Rohr, eine Platte, ein Coil oder dergleichen sein. Bei dem Halbzeug kann es sich beispielsweise um ein Rohr oder eine Stange handeln.
Ein spanendes Bearbeiten oder eine Zerspanen eines Bauteils, beispielsweise eines Halbzeugs kann zum Beispiel ein mechanisches Bearbeitungsverfahren bezeichnen, bei dem ein Material oder ein Werkstoff in eine gewünschte Form gebracht wird, indem überflüssiges Material oder Werkstoff in Form von Spänen abgetragen wird. Solche mechanischen Bearbeitungsverfahren können zum Beispiel Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen und/oder Schleifen sein.
Das spanende Bearbeiten in dem Vorgang 14 kann unter Umständen ohne die Verwendung von Kühlschmiermittel oder einer anderen Flüssigkeit erfolgen. Die gewählten Werkstoffe lassen sich trockenbearbeiten.
Optional kann das Verfahren 10 auch einen weiteren Vorgang 16 umfassen, in dem das Halbzeug hergestellt wird. Der Vorgang 16 kann zeitlich vor dem Vorgang 12 liegen. Das Herstellen des Halbzeugs kann ein Formen einer Stange aus der Aluminiumlegierung umfassen. Unter Umständen kann das Herstellen des Halbzeugs alternativ auch ein Formen eines Rohres umfassen. Ergänzend oder alternativ umfasst das Herstellen des Halbzeugs in dem Vorgang 16 bei manchen Ausführungsbeispielen ein Formen eines Rohres aus einer Stange. Beispielsweise kann die Stange extrudiert sein. Das Rohr kann beispielsweise aus der Stange gezogen werden. Rohrmaterial kann in manchen Fällen eine höhere Festigkeit als Stangenware aufweisen.
Ferner kann das Verfahren in einem weiteren Vorgang 18 eine T6-Wärmebehandlung der des Rohrs umfassen, welches aus der Stange hergestellt wurde. Dadurch, dass die Wärmebehandlung erfolgt, kann der Werkstoff AA6082 folgende mechanischen Eigenschaften erhalten, eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 350 MPa und eine Dehng renze Rpo.2 von mindestens 310 MPa und eine Dehnung A5 von 10 %. Analog kann der Werkstoff AA7020 folgende mechanischen Eigenschaften erhalten, eine Zugfestigkeit Rm von min-
destens 380 MPa und eine Dehngrenze Rp0.2 von mindestens 340 MPa und eine Dehnung A5 von 10 %. Weiterhin weisen die hier untersuchten Materialien Mindestdauerfestigkeit auf:
AA6082 T6— > 130 MPa
AA7020 T6— > 135 MPa
Diese Werten gelten für eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 10% bei 10' Zyklen für Um- laufbiegewechselfestigkeit. Im Vergleich dazu würde eine andere Wärmebehandlung, beispielsweise eine TO Wärmebehandlung lediglich zu einer Zugfestigkeit Rm von maximal 160 MPa oder 200 MPa, eine Dehngrenze Rp0.2 von maximal 110 MPa oder 150 MPa und zu einer Dehnung A von 14 % führen.
Eine T6-Wärembehandlung kann zum Beispiel eine Duplex -Sequenz aus Lösung / Wasser- Feststoff Abschrecken, dann Alterung / Luftkühlung umfassen oder vollständig aus dieser bestehen. Optional kann die T6 Wärmebehandlung auch ein Lösungsglühen, ein Abschrecken und ein Warmauslagern umfassen oder vollständig aus diesen bestehen. Die Materialien können also nach der Extrusion andere mechanischen Eigenschaften haben. Die Schwankung kann analog zu einer Schwankung von Extrusionsparametern zu hoch sein. Ein Verhältnis zwischen einer Temperaturreduzierung und einer Extrusionsgeschwindig- keit kann die mechanischen Eigenschaften bestimmen. Somit sind diese auch abhängig von einem Extruder und dessen Maschinenfähigkeiten. Durch die Wärmebehandlung können die mechanischen Eigenschaften unter Umständen in eine gewünschte Richtung verändert werden.
Ergänzend oder alternativ kann das Verfahren 10 in einem Vorgang 20 ein Vernieten einer Mehrzahl von Wälzlagerkäfigsegmenten umfassen. Die beiden Legierungen haben gezeigt, dass sie sich vernieten lassen, eine Eigenschaft, die für einige Käfigtypen sehr wichtig ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Wälzlagerkäfig so aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Bei den Einzelteilen oder einem Wälzlagerkäfigsegment kann es sich dabei zum Beispiel um einen Steg 5 oder einen Seitenring 7 wie in Fig. 1 dargestellt, handeln. Ferner kann es sich bei dem Einzelteil auch um ein Segment eines Seitenrings 7, einen Bord, einen Abschnitt eines Stegs 5 und/oder Wälzlagerkäfig segmente handeln, die wenigstens einen Steg und wenigstens einen weiteren Abschnitt, beispielsweise ein Segment eines Seitenrings umfassen.
Der Wälzlagerkäfig 1 kann also durch die gewählten Materialien mit geringerem Aufwand gegenüber einem Messingkäfig hergestellt werde. Dies kann beispielsweise möglich sein, weil der Wälzlagerkäfig 1 oder das Verfahren 10 eine Unabhängigkeit von einer Erhöhung des Kupferpreises und eine Knappheit von Kupfer schaffen kann. Ein weiterer Grund kann sein, weil ein Blei-Einsatz in der Produktion und während des Herstellungsprozesses vermieden werden kann.
Es werden als neue, geprüfte Leichtmetall- Werkstoffe Leichtmetall-Legierung (AA6082 T6, AA6082 T6 "modified" (von engl.: modifiziert), AA7020 T6) für den Ersatz von Messingkäfigen zu Wälzlagerkäfigherstellung eingesetzt, welche einer speziellen thermischen Wärmebehandlung T6 unterzogen wurden und bleifrei sind. Dadurch kann unter Umständen ein weltweiter Ersatz des Messings, verwendet für Wälzlagerkäfigen, durch eine kostengünstigere leicht-metallische Legierung mit mindestens den gleichen technischen Eigenschaften ermöglicht werden. Ferner können beispielsweise auch tribologische und/oder Laufeigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen verbessert werden. Eventuell kann sich auch eine Einsparung von Materialkosten sowie verbesserte mechanische und/oder chemische Eigenschaften ergeben. Es kann sich unter Umständen auch eine Reduzierung von Material durch geringe Dichte der Leichtmetalle ergeben.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 10 zur Herstellung des Wälzlagerkäfigs 1 wird die Aluminiumlegierung zu einer Stange geformt, beispielsweise extrudiert. Aus der Stange wird dann ein Rohr gezogen. Dies kann als Herstellung des Halbzeugs in dem Vorgang 16 bezeichnet werden. Durch das Umformen zu einem Rohr kann möglicherweise eine Festigkeit des Werkstoffs erhöht werden. Anschließend wird das Rohr der T6- Wärmebehandlung unterzogen in dem Vorgang 18. Weil die Wärmebehandlung erst nach dem Umformen zum Rohr vorgenommen wird, kann das Umformen bei manchen Ausführungsbeispielen selbst besser erfolgen. Anschließend wird das Rohr, welches auch als Rohrmaterial bezeichnet werden kann, trocken gedreht und/oder gefräst in dem Vorgang 14. Dadurch kann der Käfig bei manchen Ausführungsbeispielen seine Geometrie erhalten mit einer möglichst geringen Verschmutzung der Werkzeuge, der Werkstücke und der Umgebung.
Bei der vorliegenden Anmeldung können alle Merkmale, die in einem Zusammenhang mit einem Wälzlagerkäfig offenbart sind, auch bei einem Wälzlagerkäfigsegment implementiert sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können ggf. auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
Die hier angegebenen Aluminiumlegierungen sind beispielsweise auch in der Norm EN 573-3 als Knetlegierung EN AW-6082 und EN AW-7020 definiert.
Bezugszeichenliste
1 Wälzlagerkäfig
3 Wälzlagerkäfig segment
5 Steg
7 Seitenring
10 Verfahren
12 Formen
14 Spanendes Bearbeiten
16 Herstellen Halbzeug
18 T6-Wärmebehandlung
20 Vernieten
Claims
1. Wälzlagerkäfig (1) oder Wälzlagerkäfigsegment (3), welcher oder welches als Werkstoff eine Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfasst.
2. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, wobei der Werkstoff mindestens eine Zugfestigkeit Rm von 350 MPa aufweist und/oder wobei der Werkstoff eine Dehne renze Rpo,2 von mindestens 310 MPa aufweist und/oder wobei der Werkstoff eine Härte von mindestens 100 HBW aufweist.
3. Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wälzlagerkäfig (1) frei von Blei ist.
4. Verfahren (10) zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs (1) oder eines Wälzlagerkäfigsegments (3) mit folgenden Merkmalen:
Formen (12) des Wälzlagerkäfigs (1) oder des Wälzlagerkäfig segments (3) aus einer Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Formen (12) ein spanendes Bearbeiten (14) eines Halbzeugs, aus der Aluminiumlegierung AA6082 und/oder AA7020 umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das spanende Bearbeiten (14) trocken erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner umfassend ein Herstellen (16) des Halbzeugs, wobei das Herstellen (16) des Halbzeugs ein Formen einer Stange aus der Aluminiumlegierung umfasst und/oder wobei das Herstellen des Halbzeugs ein Formen eines Rohres umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Herstellen (16) des Halbzeugs ein Formen eines Rohres aus einer Stange umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner umfassend eine T6- Wärmebehandlung (18) der Aluminiumlegierung, des Halbzeugs, der Stange und/oder des Rohrs.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner umfassend ein Vernieten (20) einer Mehrzahl von Wälzlagerkäfig Segmenten.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201580036624.1A CN106536953A (zh) | 2014-07-31 | 2015-07-24 | 滚动轴承保持架或滚动轴承保持架段以及用于制造该保持架或该保持架段的方法 |
| US15/316,628 US10215234B2 (en) | 2014-07-31 | 2015-07-24 | Rolling bearing cage or rolling bearing cage segment, and method for manufacturing a rolling bearing cage or rolling bearing cage segment |
| CN202210904727.7A CN115217850A (zh) | 2014-07-31 | 2015-07-24 | 滚动轴承保持架或滚动轴承保持架段以及用于制造该保持架或该保持架段的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014215066.3 | 2014-07-31 | ||
| DE102014215066.3A DE102014215066A1 (de) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | Wälzlagerkäfig oder Wälzlagerkäfigsegment sowie Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs oder eines Wälzlagerkäfigsegments |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016016111A2 true WO2016016111A2 (de) | 2016-02-04 |
| WO2016016111A3 WO2016016111A3 (de) | 2016-03-31 |
Family
ID=53724357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2015/066969 Ceased WO2016016111A2 (de) | 2014-07-31 | 2015-07-24 | Wälzlagerkäfig oder wälzlagerkäfigsegment sowie verfahren zum herstellen eines wälzlagerkäfigs oder eines wälzlagerkäfigsegments |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10215234B2 (de) |
| CN (2) | CN106536953A (de) |
| DE (1) | DE102014215066A1 (de) |
| WO (1) | WO2016016111A2 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11009074B1 (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-18 | Aktiebolaget Skf | Lightweight bearing cage for turbine engines and method of forming a lightweight bearing cage |
| CN119640107B (zh) * | 2024-11-04 | 2025-12-12 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种断面复杂的中高强度7020铝合金型材及其制备方法 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10037138C1 (de) * | 2000-07-29 | 2001-10-18 | Skf Gmbh | Zylinderrollenlager |
| US6569816B2 (en) * | 2000-08-18 | 2003-05-27 | Ntn Corporation | Composition having lubricity and product comprising the composition |
| US20050006010A1 (en) * | 2002-06-24 | 2005-01-13 | Rinze Benedictus | Method for producing a high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy |
| CN1654842A (zh) * | 2004-02-13 | 2005-08-17 | 杨永顺 | 一种内悬梁铜合金轴承保持架内形的成形方法 |
| EP1737994A2 (de) | 2004-04-15 | 2007-01-03 | Corus Aluminium N.V. | Produkt aus automaten-alu-knetlegierung und verfahren zur herstellung eines solchen legierungsprodukts |
| TW200738328A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-16 | Lonza Ag | Micro-reactor system assembly |
| WO2009059593A2 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Ksm Castings Gmbh | Ai/si-gusslegierungen |
| JP2009257416A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Ntn Corp | 転がり軸受用保持器、転がり軸受および転がり軸受用保持器の製造方法 |
| WO2010066293A1 (en) | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Aktiebolaget Skf | Cage for rolling bearing, in particular for rolling bearing used in a wind turbine generator. |
| DE102009040008A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Käfig für ein Wälzlager und Wälzlager |
| EP2546536A4 (de) * | 2010-03-10 | 2014-02-26 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Käfig und kugellager |
| CN101793290B (zh) * | 2010-03-12 | 2012-10-03 | 洛阳世必爱特种轴承有限公司 | 一种径向滚子与轴向推力圆锥滚子组合轴承 |
| DE102010044886A1 (de) * | 2010-09-09 | 2011-05-12 | Daimler Ag | Verfahren zum Fügen von zwei Bauteilen und Verbindung |
| DE102010047142A1 (de) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Wälzlager mit mehrteiligem Käfig |
| DE102010042849B4 (de) * | 2010-10-25 | 2022-08-18 | Aktiebolaget Skf | Lagerkäfig und Verfahren zur Herstellung desselben |
| CN101985708B (zh) * | 2010-11-08 | 2012-07-04 | 西安晟金新材料科技有限公司 | 轻型耐磨高锌铝基轴承实体保持架材料 |
| FR2971793B1 (fr) * | 2011-02-18 | 2017-12-22 | Alcan Rhenalu | Demi-produit en alliage d'aluminium a microporosite amelioree et procede de fabrication |
| CN102588442A (zh) * | 2011-06-15 | 2012-07-18 | 李东炬 | 一种高精度球轴承保持架的生产工艺 |
| JP2013228033A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Nsk Ltd | 転がり軸受用保持器及びその製造方法 |
| DE102012216810A1 (de) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Aktiebolaget Skf | Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs |
-
2014
- 2014-07-31 DE DE102014215066.3A patent/DE102014215066A1/de not_active Ceased
-
2015
- 2015-07-24 CN CN201580036624.1A patent/CN106536953A/zh active Pending
- 2015-07-24 WO PCT/EP2015/066969 patent/WO2016016111A2/de not_active Ceased
- 2015-07-24 US US15/316,628 patent/US10215234B2/en active Active
- 2015-07-24 CN CN202210904727.7A patent/CN115217850A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106536953A (zh) | 2017-03-22 |
| US10215234B2 (en) | 2019-02-26 |
| WO2016016111A3 (de) | 2016-03-31 |
| DE102014215066A1 (de) | 2016-02-04 |
| CN115217850A (zh) | 2022-10-21 |
| US20180149199A1 (en) | 2018-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2985358B1 (de) | Gleitlagerverbundwerkstoff | |
| EP3389887B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines hochdruckrohres | |
| DE4038819C2 (de) | Gleit- bzw. Schiebelager | |
| AT511432B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines gleitlagerelementes | |
| EP1276915A1 (de) | Wälzlagerbauteil | |
| DE102012113184A9 (de) | Sinterlegierung für Ventilsitze und Herstellverfahren von Auslassventilsitzen unter Verwendung derselben | |
| DE1552886A1 (de) | Verfahren zum Schmieden | |
| EP3428300A1 (de) | Rolle für eine mahl- oder/und pressvorrichtung, insbesondere kollerrolle für eine presse zur herstellung von pellets, und verfahren zur herstellung der rolle | |
| DE102013204584B4 (de) | Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Komponente und beschichtete Komponente | |
| DE102012013817A1 (de) | Formteile aus korrosionsbeständigen Kupferlegierungen | |
| DE102009056038B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings für ein Wälzlager, insbesondere für ein Dünnringlager, und Wälzlager, insbesondere Dünnringlager, umfassend wenigstens einen Lagerring hergestellt nach dem Verfahren | |
| DE102019114276A1 (de) | Profilierte Mutter eines Gewindetriebes, insbesondere Kugelgewindemutter eines Kugelgewindetriebes und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE69706608T2 (de) | Geschmiedete Rolle zum Walzen von nahtlosen Stahlrohren und Herstellungsverfahren | |
| DE102009025197A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall-Halbzeugen | |
| WO2016016111A2 (de) | Wälzlagerkäfig oder wälzlagerkäfigsegment sowie verfahren zum herstellen eines wälzlagerkäfigs oder eines wälzlagerkäfigsegments | |
| EP3356077B1 (de) | Verwendung eines stahlwerkstücks mit verbesserter oberflächenqualität | |
| DE102014101318A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeugachsbauteils | |
| DE102004022248B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kugeln oder Kugelsegmenten, sowie danach hergestelltes Kugelelement für zweiteilige Kugelzapfen | |
| DE10062036A1 (de) | Wälzlager und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69909940T2 (de) | Teile aus martensitischem rostfreiem Stahl und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| EP3460078B1 (de) | Verbinderteil mit metallischem grundkörper zum verschrauben von rohren und verfahren zu dessen herstellung | |
| DE102019120813A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Gewindemutter eines Gewindetriebes, insbesondere Kugelgewindemutter eines Kugelgewindetriebes | |
| DE102006023567A1 (de) | Wälzlagerbauteil und Verfahren zur Herstellung eines solchen | |
| DE102014214640A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus wärmebehandeltem Gusseisen | |
| DE102019125679A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Bauteils |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15742015 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15316628 Country of ref document: US |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15742015 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |