Hybridlager

Hybridlager haben Laufringe aus Wälzlagerstahl und Wälzkörper aus einem keramischen Werkstoff. Der Ausgangswerkstoff für Keramikwälzkörper ist pulverförmiges Siliziumnitrid, das durch isostatisches Heisspressen bei Drücken von ca. 200 Mpa und Temperaturen von bis zu 1800°C in die gewünschte Form gebracht wird.

Die von SKF entwickelten Verfahren und Qualitätsrichtlinien für die Herstellung und Bearbeitung ermöglichen die Fertigung von Keramikwälzkörpern mit gleichmässigem Mikrogefüge ohne Fehlerstellen und einer erstaunlich hohen Zähigkeit.

Wozu Keramikwerkstoffe im Lager?

Unter den technischen Keramikstoffen ist Siliziumnitrid aufgrund seiner mechanischen und physikalischen Eigenschaften wohl am besten als Wälzlagerstoff geeignet. Er zeichnet sich unter anderem durch eine hohe Bruchfestigkeit, geringe Dichte und eine hohe Stromdurchschlagsfestigkeit aus.

Längere Gebrauchsdauer

Hybridlager können unter extremen Betriebsbedingungen eine bis zu zehnmal längere Gebrauchsdauer als Ganzstahllager erreichen. Grund hierfür sind die leichteren Kugeln, die den Lagern ausgezeichnete kinematische und tribologische Eigenschaften verleihen. Die Lager laufen kühler und lassen dadurch höhere Drehzahlen zu. Auch weisen sie gute Notlaufeigenschaften bei Mangelschmierung auf. Eine längere Lagergebrauchsdauer bedeutet für sie höhere Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit oder mit anderen Worten weniger Wartung und weniger kostspielige Produktionsausfälle.

Hohe Stromdurchschlagsfestigkeit

Stromdurchgang durch das Lager verursacht Lagerschäden in Form von kleinen runden Kratern aus geschmolzenem Stahl in der Kugeloberfläche, Riffeln auf den Laufbahnen und hat ein vorzeitiges Altern des Schmierstoffs zur Folge. Siliziumnitrid verbaut als ausgezeichneter elektrischer Isolator dem Strom den Weg durch das Lager. Hybridlager können daher bei strombeaufschlagten Lagerungen zu einer deutlichen Verbesserung der Lebensdauer beitragen.

Unempfindlich bei Mangelschmierung

Was die Notlaufeigenschaften der Hybridlager bei Mangelschmierung betrifft, so sind sie den Ganzstahllagern weit überlegen. Wegen der geringeren Ansprüche an die Schmierung sind Lagerungen möglich, die mit geringsten Schmierstoffmengen bzw. mit Fett anstelle von Öl auskommen oder sogar eine Zeitlang trocken laufen können. Gründe dafür sind unter anderem die durch die leichten Keramikkugeln verbesserten kinematischen Verhältnisse. Die glatteren Oberflächen, die kleineren Berührungsflächen zwischen Kugeln und Laufbahnen und die geringere Wärmeausdehnung schliessen ein Blockieren der Lager aus.

Eignung für Hochgeschwindigkeitslagerungen

Für Lagerungen im Hochgeschwindigkeitsbereich sind Hybridlager aus zwei Gründen besonders vorteilhaft einsetzbar. Keramische Wälzkörper weisen eine geringere Dichte und eine höhere Steifigkeit als Wälzkörper aus Stahl auf. Aufgrund dieser Eigenschaften entsteht im Lager eine geringere Reibung, die auch eine geringere Wärmeentwicklung bewirkt.

Durch das geringere Gewicht der Kugeln entstehen geringere Fliehkräfte, was die Hybridlager für höhere Drehzahlen geeigneter macht als Ganzstahllager. Hybridlager können somit zur Leistungssteigerung von Maschinen und Anlagen beitragen.

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