Mancrodur carbonitriert von Schaeffler

Neuer Wälzlagerstahl für doppelte Gebrauchsdauer

Der Wälzlagerstahl Mancrodur in Kombination mit der Wärmebehandlung Carbonitrieren bietet große Oberflächenhärte aber auch hohe Duktilität. Dies ermöglicht bei Mangelschmierung oder Verschmutzung eine Verdopplung der Gebrauchsdauer mit Wälzlagern aus Mancrodur.

In einem Warmbandwerk eines Stahlproduzenten werden in den Arbeitswalzen erste Testlager der vierreihigen FAG Kegelrollenlager aus Mancrodur carbonitriert eingesetzt. (Bild: Schaeffler)

Seit jeher versuchen Werkstofftechnologen Wälzlagerstähle unempfindlicher gegenüber Mischreibung oder Verschmutzung zu machen. Dies sind Bedingungen wie sie beispielsweise in der Stahlindustrie, dem Bergbau oder auch in der Bahntechnik vorkommen. Stark reduzierte Gebrauchsdauern der Lager oder frühzeitige Ausfälle können dort sehr hohe Folgekosten verursachen. Der zu lösende Zielkonflikt: Einerseits müssen die Laufbahnen sehr hart, verschleißfest und tragfähig sein. Andererseits sollten sie die eingebrachten Verformungen durch harte Fremdpartikel beim Überrollen gut tolerieren und gegebenenfalls einebnen können. Diesen Konflikt hat Schaeffler mit dem Wälzlagerstahl Mancrodur in Verbindung mit der Wärmebehandlung Carbonitrieren gelöst.

Mancrodur carbonitriert habe eine außergewöhnliche Kombination an Eigenschaften, die den Wälzlagerwerkstoff für schwierige Umgebungsbedingungen prädestinieren, versprach Schaeffler. Durch die Wärmebehandlung – eine Kombination aus Aufkohlen und Nitrieren – sind die Oberflächen der Mancrodur-Lager zum einen hart und verschleißfest. Zum anderen entstehen bei Mancrodur carbonitriert feine und kugelförmige Carbide, die gleichmäßig im Material verteilt und wenig auf die Korngrenzen konzentriert sind. Das Risiko lokaler Schwachstellen ist verringert. Die Laufbahnoberfläche wird so nicht nur härter und verschleißfester, sondern auch duktiler.

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Bei Mancrodur carbonitriert (rechts) entstehen feine und kugelförmige Carbide, die gleichmäßig im Material verteilt und wenig auf die Korngrenzen konzentriert sind. (Bild: Schaeffler)

Verzögerte Materialermüdung, kleinerer Festigkeitsabfall

Damit ist Mancrodur trotz seiner großen Oberflächenhärte in der Lage, Aufwürfe der Laufbahn durch eingedrückte Fremdpartikel einzuebnen. Die Materialermüdung wird erheblich verzögert, die Rissbildung verhindert und die Gebrauchsdauer deutlich verlängert.

Bei Mangelschmierung erhöht sich aufgrund der höheren Reibung lokal die Temperatur des Materials. Im Vergleich zu anderen Stählen ist der temperaturbedingte Festigkeitsabfall bei Mancrodur kleiner, sodass die Gefahr lokaler Überlastung durch Mangelschmierung deutlich verringert ist.

Neben Anwendungen in Stahlwerken sind auch hochbelastete Radsatzlager in Güterwagons ein Anwendungsfeld des neuen Hochleistungsstahls. (Bild: Schaeffler)

Unter normalen Schmierbedingungen (Vollschmierung) bietet der carbonitrierte Mancrodur eine Steigerung der Tragzahl um 30 Prozent im Vergleich zum Standard-Werkstoff, gleichbedeutend mit einer Erhöhung der nominellen Lebensdauer um 240 Prozent. In Versuchsreihen konnte bei Vollschmierung eine bis zu sechs Mal längere Lebensdauer mit Mancrodur carbonitriert nachgewiesen werden.

Doppelte Gebrauchsdauer

In schwierigen Umgebungen, wie sie vor allem in der Bahntechnik, im Bergbau oder in der Stahlindustrie vorkommen, sind Tests unter widrigen Realbedingungen entscheidend. In einem Warmbandwerk eines Stahlproduzenten werden in den Arbeitswalzen erste Testlager der vierreihigen FAG-Kegelrollenlager aus Mancrodur carbonitriert eingesetzt. Die Testlager erreichen in dieser Anwendung eine doppelte Gebrauchsdauer. Außerdem seien auch hochbelastete Radsatzlager in Güterwagons, Planetenlager in Windkraftgetrieben sowie Lager in Pumpen und Kompressoren weitere Anwendungsfelder des neuen Hochleistungsstahls, ebenso wie Lager in Getrieben von Agrarmaschinen, Baumaschinen, Pkw und Lkw sowie in Schiffsantrieben einsetzbar. as

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