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Wie können Sie Materialverwechslungen bei Kugellagern ausschließen?

Manfred Schmitz
Freitag, 6.11.2020

Kugellager sorgen für einen laufruhigen und effizienten Betrieb von vielen Maschinen, Motoren, Getrieben und anderen Anwendungen mit drehenden Wellen. Ein Kugellager ist eine Art Wälzlager, das im Wesentlichen drei Funktionen erfüllt:

  • Es positioniert die beweglichen Wellen.
  • Das Kugellager minimiert die Reibung.
  • Es trägt die Last.

Das Kugellager besteht aus einem Innen- und Außenring sowie Stahlwalzen, die als Wälzkörper bezeichnet werden. Diese rollenden Körper sollen vor allem den Reibungswiderstand zwischen den beiden Ringen verringern.

Ein Lager besteht aus mehreren Stahlkugeln oder Wälzkörpern. Sind diese beschädigt oder haben diese produktionsbedingte Fehlstellen, kommt es schnell zum Ausfall des gesamten Kugellagers. Deshalb werden die meisten Wälzkörper geprüft. Für die Hersteller ist es jedoch eine große Herausforderung, diese zu 100 % zu kontrollieren.

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Fig.1: Stainless steel bearings

Die meisten Lager werden aus einem kohlenstoffreichen Chromstahl hergestellt. Sie durchlaufen mehrere Produktionsschritte wie Schneiden, Kaltschmieden, Schleifen und eine Wärmebehandlung. Dabei ist es unerlässlich, dass das Lager alle Produktionsschritte korrekt durchläuft. Denn überspringt ein Lager zum Beispiel den Wärmebehandlungsprozess, kann dies immense Probleme in der gesamten Baugruppe verursachen.

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In den meisten Produktionsstätten werden die Wälzkörper aus verschiedenen Stahlsorten hergestellt. Es ist unmöglich, sie optisch voneinander zu unterscheiden. Es ist aber wichtig, falsche Wälzkörper rechtzeitig zu finden, denn schon eine einzige Kugel aus einer anderen Stahlsorte kann ein großes Problem verursachen.

Materialverwechslungen und Unterschiede im Härteprozess können mittels Wirbelstrom erkannt werden. Die Prüfgeräte sind in der Lage, die Komponenten in Millisekunden zu überprüfen und eine 100 %-Prüfung in der Produktion zu ermöglichen. Die sensiblen Sonden erfassen Änderungen in der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität. Diese Eigenschaften korrelieren mit der Materialzusammensetzung und -struktur. Die Wirbelstromprüfung ist daher eine indirekte Methode zur Überprüfung der mechanischen Eigenschaften eines Lagers.

Die einfachste Methode zur Prüfung der Stahlkugeln ist, diese durch eine umfassende Spule zu bewegen. Das Prüfgerät erkennt die Kugel automatisch und leitet das Prüfergebnis an eine SPS oder direkt an einen Sortierschalter weiter. So werden fehlerhafte Kugeln automatisiert aussortiert. Meistens wird die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit durch eine Modifikation der chemischen Zusammensetzung beeinflusst, während eine Änderung der magnetischen Eigenschaften durch den Härteunterschied beeinflusst wird.

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Fig.2: Steel balls and comprehensive coil

FOERSTERs MAGNATEST ECM, D wird für die Inspektion solcher Lager zum Mischen verschiedener Materialien, Härtezustände und Schleifrisse empfohlen.

 

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