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Spindel- und Lagerungstechnik Fraureuth Hybridlager gehören bereits zum industriellen Standard

Redakteur: Stefanie Michel

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.

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Spindel- und Lagerungstechnik Fraureuth GmbH
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Nicht mehr nur für hohe Drehzahlen geeignet: Hybridlager entwickeln sich zunehmend zum Problemlöser für anspruchsvolle Anwendungen.
Nicht mehr nur für hohe Drehzahlen geeignet: Hybridlager entwickeln sich zunehmend zum Problemlöser für anspruchsvolle Anwendungen.
(Bild: SLF Fraureuth)

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.

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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.

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Stromisolierende Wälzlager

Bei Hybridlagern übernehmen die Wälzkörper aus Keramik die Funktion der Stromisolierung. Sie bieten damit höchsten Widerstand gegen Stromdurchgang.

In einem Drehstrommotor beispielsweise würde die Spannung, die längs der Welle induziert wird, einen Stromfluss über die Wälzkörper auslösen. Durch den Einsatz eines stromisolierenden Lagers auf der meist weniger belasteten Loslagerseite wird dieser unterbrochen. Das verhindert einen frühzeitigen Lagerausfall.

Außerdem bieten solche Lager für viele Anwendungen zahlreiche Vorteile:

  • höhere Drehzahl
  • gleiche dynamische Tragzahlen und 30 % geringere statische Tragzahlen
  • geringere Reibung
  • bessere Notlaufeigenschaften
  • größere Fettgebrauchsdauer
  • geringeres Gewicht
  • größere Lagersteifigkeit

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.

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