Hybridlager gehören bereits zum industriellen Standard

Keramikkugeln ermöglichen höhere Drehzahlen mit Wälzlagern. Doch dank zusätzlicher Vorteile hat sich der Einsatzbereich dieser Hybridlager kontinuierlich vergrößert. Jetzt ist es an der Zeit, die Eigenschaften bereits in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen.

Auf der Suche nach Leistungssteigerung und erhöhter Zuverlässigkeit bei Kugel- und Rollenlagern trifft man immer häufiger Wälzlager mit keramischen Komponenten. Seit 4 Jahrzehnten entwickeln sich Wälzlager mit keramischen Komponenten zunehmend zum Problemlöser bei anspruchsvollen Anwendungen und unter ungewöhnlichen Einsatzbedingungen.

Die besonderen Materialeigenschaften der Keramik

Neben einer Vielzahl von Standardtypen entwickelt, produziert und vertreibt SLF – Spindel- und Lagerungstechnik Fraureuth GmbH – kundenspezifische Lösungen in Standardwerkstoffen, aber in deutlich wachsendem Umfang auch Hybridwälzlager.

Als Hybridwälzlager bezeichnet man Wälzlager, bei denen zwei unterschiedliche Werkstoffe, wie konventionelle Wälzlagerstähle oder auch Spezialstähle für die Lagerringe und Siliciumnitrid-Keramik (Si₃N₄) als Werkstoff für die Wälzkörper, kombiniert werden. Selbstverständlich gibt es weitere infrage kommende Werkstoffpaarungen, allerdings hat sich Si₃N₄ mit seinen außergewöhnlichen Eigenschaften durchgesetzt. Die gängigsten Typen sind Rillenkugellager, Schräg- und Spindelkugellage, sowie Zylinderrollenlager.

Hybridlager zeigen geringe Neigung zu adhäsivem Verschleiß

Ursprünglich suchte man einfach nur nach Lösungen, um höhere Drehzahlen mit Wälzlagern zu erzielen. Dies konnte mit Si₃N₄ aufgrund der niedrigeren Dichte und dadurch reduzierten Fliehkräfte erreicht werden. Gleichzeitig zeigte sich allerdings, dass Si₃N₄ einige weitere, für den Einsatz in Wälzlagern höchst interessante Eigenschaften mitbringt.

Si₃N₄ ist als Kugelwerkstoff elektrisch isolierend und hoch korrosionsbeständig. Die guten tribologischen Eigenschaften im Zusammenspiel mit Stahl führen zu reduzierter Reibung und damit auch zu geringerer Eigenerwärmung.

Ein entscheidender Vorteil, nämlich die äußerst geringe Neigung zu adhäsivem Verschleiß (Fressen), erlaubt eine wesentlich höhere Bandbreite bei der Auswahl von Schmierstoffen. Oft kann eine Ölschmierung durch eine Lebensdauerfettschmierung ersetzt werden. Man nutzt diese besonderen Eigenschaften und betreibt Lagerungen bewusst unter Mangelschmierungsbedingungen. Sogar Medienschmierung (zum Beispiel in Wasser oder in direkter Produktumgebung) und in Einzelfällen absoluter Trockenlauf ist möglich. Dass hierbei Einschränkungen bezüglich der Belastungen und Lebensdauern hinzunehmen sind, ist unumgänglich.

Diese einzigartigen Eigenschaften tragen in der großen Mehrzahl der Anwendungen dazu bei, dass Hybridwälzlager zuverlässig funktionieren und wesentlich höhere Standzeiten erreichen als herkömmliche Lagerausführungen.