Autor: von Angelika Albrecht

03.12.2019

Hartwalzen führt zu längerer Lebensdauer von Lagerringen

Wälzlager bewegen Wellen und Achsen, beispielsweise in Fahrzeugen, Industrieanlagen oder medizintechnischen Anwendungen. Sie sind meist dauerhaft hohen Belastungen ausgesetzt. Materialermüdung und Schmierstoffmangel sind daher die Hauptursachen für das Versagen der Komponenten. Leistungsfähigere Wälzlager lassen sich aus keramischen Wälzkörpern, kombiniert mit Lagerringen aus Wälzlagerstahl herstellen. Zur Fertigung der Lagerringe erprobte das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit drei Projektpartnern erfolgreich das Hartwalzen als ressourcenschonende Alternative zur Erweiterung der herkömmlichen Prozesskette.

Im dreijährigen Forschungsprojekt zeigte das Fraunhofer IPT gemeinsam mit den Projektpartnern Cerobear GmbH, Hegenscheidt-MFD GmbH und Schmitz-Metallographie GmbH, dass die Lagerringe durch die Prozessfolge des Hartdrehens und Hartwalzens mit einem neu entwickelten Hartwalzwerkzeug eine deutlich längere Lebensdauer erreichen.

Das Hartwalzen bietet damit gegenüber der herkömmlichen Prozesskette zur Hartbearbeitung eine ressourcenschonende Alternative, die auch kostengünstiger ist. Die längere Lebensdauer der Lager trägt zu einer weiteren Effizienzsteigerung bei und verringert die Kosten daher nicht nur für den Hersteller, sondern auch für den Anwender.

Zur Verfahrensentwicklung bestimmten die vier Projektpartner zunächst, wie das Zielsystem aussehen sollte und legten einen Protoypen für die gewünschten Lagerringe fest. Von der Werkzeugentwicklung bis zum fertigen Wälzlager waren innerhalb des Projektkonsortiums alle erforderlichen Kompetenzen vorhanden. Nachdem die Anforderungen an das Werkzeug ermittelt waren, folgte eine iterative Entwicklung des Hartwalzwerkzeugs. Ständige Analysen der Fertigungshistorie legten die Basis für die nachfolgenden Versuche an Analogie- und Realbauteilen.

Die Vorgehensweise zur Einbindung des Hochleistungsverfahrens Hartwalzen in die bestehende Prozessfolge erwies sich als strukturiert und ermöglichte es, den Prozess schon frühzeitig an die Gegebenheiten der Fertigungsaufgabe anzupassen. So konnte der Aufwand für die Implementierung deutlich verringert werden. Das Vorgehen lässt sich zudem auch allgemeingültig auf andere Hochleistungsverfahren übertragen. Die Methodik der Verfahrensentwicklung wurde dafür zum Ende des Projekts in einer Software festgehalten, die den Anwender bei ähnlichen Entwicklungen Schritt für Schritt unterstützt.

Partner im Projekt »Hartwalzen von Lagerringen«:

  •     Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
  •     Cerobear GmbH
  •     Hegenscheidt-MFD GmbH
  •     Schmitz-Metallographie GmbH


Das dreijährige Projekt »Hartwalzen von Lagerringen« (Förderkennzeichen EFRE-0800344) wurde im Rahmen des Programms »Leitmarktwettbewerb Produktion.NRW« aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

QuelleFraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT  

Vorschaubild: HEGENSCHEIDT-MFD GmbH, Laufring von Schrägkugellagern