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NKE Austria

Mit beschichteten Käfigen auf Herausforderung eingestellt

| Autor / Redakteur: Daniel Thalmann / Stefanie Michel

Rillenkugellager mit außenringgeführtem Stahlmassivkäfig mit DLC-Beschichtung.
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Rillenkugellager mit außenringgeführtem Stahlmassivkäfig mit DLC-Beschichtung. (Bild: NKE Austria)

Ändern sich die Betriebsbedingungen oder ist der Verschleiß am Wälzlagerkäfig hoch, muss nach Alternativen bei Wälzlagerkäfigen gesucht werden. Beispiele zeigen, wie eine neue Beschichtung die Käfige im Vergleich zu Messingausführungen widerstandsfähiger und langlebiger macht.

Anspruchsvolle Betriebsbedingungen erfordern auch entsprechend optimierte Antriebskomponenten, die den Bedingungen standhalten. Für solche Fälle hat der Steyrer Wälzlagerhersteller NKE Austria Wälzlagerkäfige mit DLC-Beschichtung (Diamond-like Carbon) vorgestellt. Im Vergleich zu Messingkäfig-Ausführungen zeichnen sich diese beschichteten Stahlkäfige durch hohe Widerstandsfähigkeit und Langlebigkeit aus. Zwei Anwendungsbeispiele zeigen die Vorteile dieses Käfigs auf und beschreiben den Schritt vom Prototypen zum Nischenprodukt im Serieneinsatz.

Drehzahlsteigerung erhöht Fliehkräfte und belastet Käfig

Der erste Anwendungsfall war ausschlaggebend für den Start der Entwicklung: ein Sonderzylinderrollenlager, das als großes Pleuellager in einem hochdrehenden Kurbeltrieb eingesetzt war. In seiner ursprünglichen Ausführung war das Lager mit einem innenringgeführten Messingmassivkäfig (Nachsetzzeichen MPB) ausgestattet und hatte sich seit Jahren in der Anwendung bewährt. Doch um die Produktivität der Anlage zu erhöhen, war vom Kunden eine Drehzahlsteigerung von maximal 2000 auf bis zu 3000 min-1 vorgesehen. Unter diesen Betriebsbedingungen erbrachte der standardmäßige MPB-Käfig im Versuch eine Standzeit von lediglich 300 Stunden, bis die Käfigführungsflächen in hohem Maße verschlissen waren und es zu einem Bruch der Käfigstege kam. Man führte dies auf die stark gestiegenen Fliehkräfte in der Anwendung und die daraus resultierenden Belastungen auf den Käfig zurück. Hierbei ist anzumerken, dass die Anwendung fettgeschmiert ist, womit die gestiegenen Drehzahlen einen stark negativen Einfluss auf die Verteilung des Schmierstoffs haben – insbesondere im Käfigführungsspalt – was den Verschleiß zusätzlich begünstigt.

Daraufhin entwickelte NKE den DLC-beschichteten innenringgeführten Stahl-Massivfensterkäfig mit den Nachsetzzeichen FPB und SQ202C. Erst sein Einsatz hat im mittlerweile mehr als zwei Jahre laufenden Langzeitversuch zufriedenstellende Standzeiten von mehr als 3000 Stunden ergeben. Ein unzulässiger Verschleiß war, mit Ausnahme eines geringen Übertrags der DLC-Beschichtung zwischen den Führungsflächen, ebenso wenig zu beobachten wie Anzeichen eines mechanischen Versagens der Käfige. Zum Vergleich wurden identische Stahlkäfige ohne Beschichtung eingesetzt, die parallel im Versuch liefen. Dieser Versuch wurde nach 1000 Stunden aufgrund deutlicher Spuren von Verschleiß und Fressen auf den Führungsflächen eingestellt.

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