Analyse und Kontrolle der Faktoren, die die Lebensdauer von Stahlkugeln beeinflussen

Die Lebensdauer von Stahlkugeln wirkt sich direkt auf die Gesamtlebensdauer von Lagern aus. Die gleichbleibende Qualität über alle Produktionschargen hinweg ist entscheidend für den Einsatz von Stahlkugeln in hochwertigen Lagern, wie sie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, in Hochgeschwindigkeitszügen und in Hochleistungs-Radnabenbaugruppen für Kraftfahrzeuge verwendet werden.

Wichtige Faktoren, die die Zuverlässigkeit der Lebensdauer von Stahlkugeln beeinflussen

Neben den allgemein bekannten Einflussfaktoren wie Rohstoffqualität, Wärmebehandlung und Oberflächenbeschaffenheit gibt es einen weniger erkennbaren, aber äußerst schädlichen Faktor: weiche Stellen auf der Oberfläche der Stahlkugeln.

1. Weiche Stellen: Definition und Gefahren

Weiche Stelle ist die Stelle auf der Oberfläche der Stahlkugel, an der die Härte unter den erforderlichen 61 HRC liegt, typischerweise zwischen 30 und 60 HRC – höher als die Rohmaterialhärte, aber weit unter dem akzeptablen Wert. Dieser Fehler kann folgende Folgen haben:

• Oberflächenkratzer bei der Weiterverarbeitung, die oft als weiße Flecken mit ungerichteten Markierungen auftreten;
• Vorzeitige Ermüdungsbrüche, da weiche Stellen während des Betriebs als Spannungskonzentrationspunkte wirken.

2. Herausforderungen bei der Erkennung von weichen Stellen

Obwohl mit Wirbelstromsortierung einige weiche Stellen identifiziert werden können, schränken die großen Unterschiede in der Härte und Größe der Bereiche die Erkennungsgenauigkeit ein. Optische Sortiermaschinen sind noch weniger effektiv und können solche Fehler oft nicht erkennen und beseitigen.

Brandspuren: Eine Hauptursache für die verkürzte Lebensdauer von Stahlkugeln

Brandspuren sind der häufigste Fehler, der während der Hartschleifphase auftritt. Sie können weiche Stellen verursachen und die Zuverlässigkeit von Stahlkugeln erheblich beeinträchtigen. Brandspuren lassen sich anhand ihres Entstehungsmechanismus in folgende Kategorien einteilen:

1. Lineare Brandspuren (sekundäre Abschreckung oder Anlassen)

Übermäßige Schleifgeschwindigkeit und -druck verursachen hohe Reibungstemperaturen an den Kontaktstellen. Wenn die Temperatur den Abschreck- oder Anlassbereich erreicht und dann durch Kühlmittel schnell abgekühlt wird, entstehen lineare Brandspuren auf der Oberfläche der Stahlkugel.

2. Punktförmige Brandspuren

Während des Schleifens entstehen durch den Aufprall der Schleifscheibe oder der festen Platten lokal begrenzte hohe Temperaturen. Bei schneller Abkühlung bilden sich an diesen Aufprallstellen punktförmige Brandspuren.

3. Bipolare Brandspuren

Wenn die Stahlkugel nicht vollständig, sondern nur an einer oder beiden Seiten der Schleifnut aufliegt, konzentriert sich der Schleifdruck auf begrenzte Bereiche, wodurch es zu lokaler Überhitzung kommt und sich beim Abkühlen bipolare Brandspuren bilden.

Schwierigkeiten bei der Erkennung:

• Die manuelle Sortierung durch Säurewaschen ist wenig zuverlässig.
• Selbst fortschrittliche optische Inspektions- und Wirbelstromprüfsysteme zeigen noch Fälle von Fehldetektionen.

Strategien zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Stahlkugeln

1. Prozesskontrolle beim Hartschleifen

• Regulieren Sie den Schleifdruck und die Temperatur.
• Sorgen Sie für gleichmäßigen Kühlmittelfluss und überprüfen Sie die Schleifscheibe auf gleichmäßigen Verschleiß.

2. Optimierte Fehlererkennungsmethoden

• Kombinieren Sie fortschrittliche Wirbelstromprüfung mit Bildverarbeitungssystemen.
• Reduzieren Sie die Abhängigkeit von manueller Sortierung, um die Effizienz und Konsistenz zu verbessern.

3. Management der Chargenkonsistenz

• Richten Sie Rückverfolgbarkeitssysteme für jede Produktionscharge ein.
• Wenden Sie für kritische Anwendungen mehrdimensionale Screenings an, um die Leistung über den gesamten Lebenszyklus sicherzustellen.

Methoden zur Früherkennung von Lagerausfällen

Da die Zuverlässigkeit von Stahlkugeln die Gesamtleistung von Lagern beeinflusst, kann der vorzeitige Ausfall von Stahlkugeln zu Funktionsstörungen der Anlage führen. Daher ist es wichtig, Methoden zur Früherkennung von Lagerausfällen zu kennen:

• Akustische Prüfung: Ungewöhnliche Geräusche können auf Risse oder Oberflächenfehler hinweisen.
• Schwingungsanalyse: Erkennt ungewöhnliche Frequenzen oder Amplituden, die auf interne Fehler hinweisen.
• Temperaturüberwachung: Plötzliche Temperaturanstiege können auf interne Schäden oder Schmierstoffausfälle hindeuten.
• Schmierstoffanalyse: Das Vorhandensein von Metallpartikeln kann auf Verschleiß und mögliche Ausfälle hinweisen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an QIBR