Kugellager sind wesentliche Bestandteile verschiedener mechanischer Systeme, die aufgrund ihrer hohen Härte so konstruiert sind, dass sie verschleißfest sind und hohen Kontaktspannungen standhalten können. Viele Jahre lang hat sich diese Konstruktionsphilosophie bewährt, solange traditionelle Lagerkonfigurationen mit vorwiegend Druckspannungen vorherrschten. Spannungsrisskorrosion (SCC) war bei solchen Konfigurationen kein großes Problem. Da sich die Industrie jedoch immer weiter in Richtung effizienterer und leichterer integrierter Lösungen entwickelt, bei denen Lager mit Gehäusen kombiniert werden, ergeben sich durch die Einführung von Zugspannungen in den Lagerringen neue Herausforderungen.

In der Vergangenheit waren Wälzlagerstähle nicht SCC-beständig und wurden nach den ECSS-Normen als Klasse 3 eingestuft. Dennoch zeichnet sich ein vielversprechender Durchbruch ab. Detaillierte Studien, die im Rahmen eines ESA-Vertrags von AAC durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass es möglich sein könnte, konventionellen Wälzlagerstahl durch optimierte Herstellungsverfahren in einen Werkstoff mit hoher Beständigkeit gegen SCC umzuwandeln. Diese aufregende Entwicklung hat zur Einleitung eines speziellen Projekts geführt, in dem die Möglichkeiten zur Erhöhung der SCC-Beständigkeit von Wälzlagerstählen untersucht werden.


Cronidur 30: Der vielversprechende Kandidat

Bei der Voruntersuchung kristallisierte sich ein Kandidat als der vielversprechendste heraus - Cronidur 30. Die durchgeführten Untersuchungen ebneten den Weg zur Identifizierung eines spezifischen Wärmebehandlungsverfahrens, mit dem eine Werkstoffvariante geschaffen werden konnte, die SCC-Tests bei einem Spannungsniveau von 50% von Rp02 standhalten kann, und zwar ohne jegliche Anzeichen von Korrosion oder Spannungsrisskorrosion. Diese Variante weist eine außergewöhnliche Festigkeit und Härte auf, mit einer Zugfestigkeit (UTS) von etwa 2100 MPa, einer Streckgrenze (Rp02) von etwa 1600 MPa und einer beeindruckenden Härte von 650-670 HV1 oder 58 HRC.


Real-World-Test: Ein Triumph in Form des Harmonic Drive Getriebes

Um das Potenzial von Cronidur 30 als SCC-beständiger Wälzlagerstahl zu validieren, wurde ein umfassendes Prüfprogramm entwickelt, das in einem erfolgreichen Lebensdauertest mit einem Harmonic Drive® Getriebe gipfelte. Dieses spezielle Getriebe enthält ein Wellengeneratorlager, das aus zwei dünnen Ringen besteht, die sich während des Betriebs durchbiegen, was zur Einleitung von Zugspannungen führt.

Diese Ringe wurden sorgfältig aus Cronidur 30 gefertigt und einem speziellen Wärmebehandlungsverfahren unter der fachlichen Leitung von AAC unterzogen. Nach der Behandlung wurde ein anspruchsvoller Lebensdauertest unter thermischen Vakuumbedingungen durchgeführt, der sich über fast 6 Monate erstreckte und von glühenden Temperaturen von +90°C bis zu kalten Extremen von -40°C reichte. Die anschließende Inspektion ergab, dass die Lagerringe in einem außergewöhnlichen Zustand waren, keine Anzeichen von Verschleiß an den Laufringen aufwiesen und keine Verschlechterung ihrer Mikrostruktur zu verzeichnen war.


Eine vielversprechende Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die umfangreichen Forschungen und Versuche die Möglichkeiten zur Erzielung von SCC-Beständigkeit in Wälzlagerstählen aufgezeigt haben. Die erfolgreiche Umwandlung von Cronidur 30 in eine SCC-resistente Variante verspricht nicht nur neue Horizonte in der Lagertechnik, sondern ebnet auch den Weg für ähnliche Anwendungen in anderen beanspruchten Bauteilen wie Zahnrädern.

Diese spannende Entwicklung ist ein Beweis für die Kraft der Optimierung von Fertigungsprozessen und eröffnet neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit kritischer Komponenten in verschiedenen Branchen. Da wir die Grenzen der Technik immer weiter verschieben, sind Innovationen wie CronHard ein entscheidender Schritt nach vorn, um die Sicherheit und Effizienz unserer fortschrittlichen Maschinen zu gewährleisten.

Tests in der Weltraumumgebung, angeboten von AAC


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