Vereinzelt ist in der Literatur die Fertigung derartiger Wälzlagerringe beschrieben worden.

Nach DE 200 923 wird über einen gehärteten Ring nach dessen Fertigbearbeitung und dem Füllen mit Kugeln ein ungehärteter Verstärkungsring gezogen. Es wird darauf verwiesen, dass das Lager mehr Kugeln aufnehmen kann, weil sich der gehärtete Ring beim Füllen elastisch verformen lässt. Ein Werkstoffverbund und damit einhergehend eine ausreichende dynamische Belastbarkeit kann mit dieser Lösung nicht erreicht werden.

In DE 27 45 527 wird die Fertigung von Wälzlageraußenringen durch Kaltwalzen beschrieben. Zwei volumengenaue Ringe aus verschiedenen Werkstoffen werden durch Schrumpfen miteinander fest verbunden, anschließend profilgewalzt und danach durch Überdrehen und Schleifen fertig bearbeitet. Die Vorteile werden vor allem in der Kombination der Werkstoffeigenschaften gesehen, hier vor allem in der Verbindung eines Laufrings großer Härte mit ausgezeichneten Verschleißeigenschaften mit einem Stützring geringerer Härte und Festigkeit, der dann leichter bearbeitet werden kann.

Beim Umformen werden die Ringe gemeinsam gleichzeitig tangential, radial und axial verformt. Ein fester Verbund der beiden Ringe wird nur in Ausnahmefällen erreicht.

Unterschiedliche Werkstoffe verfügen in der Regel über ein unterschiedliches Aufweitvermögen, so dass die Ringe eher auseinander gehen (die Schrumpfverbindung wird gelöst) als ist zusammen bleiben. Zur technischen Umsetzung des Verfahrens ist eine komplexe Werkzeugkonfiguration aus mehreren geteilten Werkzeugformen notwendig. Die Kosten sind hoch, das Fertigungsspektrum begrenzt und bezüglich komplizierter Profilquerschnitte stark eingeschränkt. Trotz der einleuchtenden Vorteile aus dem potentiell höheren Gebrauchswert der Verbundwälzlager ist keine größere Anwendung von DE 27 45 527 bekannt geworden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ringförmige Verbundwerkstücke für insbesondere hohe dynamische Belastungen aus wenigstens zwei hohlzylindrischen Werkstücken rationell zu fertigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass die hohlzylindrischen Werkstücke mit einem an sich bekannten axialen Profilwalzverfahren zu einem Verbundwerkstück umgeformt werden.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein ringförmiges Verbundwerkstück mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Axiale Profilwalzverfahren sind spätestens seit 1972 bekannt."Beim Walzen wird das durch das Eindringen des Profils quer zur Achsrichtung des Werkstücks zusammengedrückte Material seitlich so weit nach außen verdrängt, dass über die ursprüngliche Breite des Werkstücks.... vorstehende seitliche Begrenzungsränder gebildet werden. " (DE 22 08 515, S. 2).

Es wurde gefunden, dass die wenigstens zwei Werkstücke fest miteinander verbunden werden, auch wenn sie zuvor nur lose ineinander gesteckt und nicht aufeinander geschrumpft waren. Der Verbund weist Merkmale einer Kaltpressschweißverbindung auf, die auf das Zusammenpressen der Werkstückftächen mit sehr hohem Druck zurückzuführen sind.

Die Werkstücke haben vorzugsweise ein solches Spiel zueinander, das sie gerade noch von Hand fügbar sind.

Indem ein solches Spiel zulässig ist, können auch Rohre, d. h. längere hohlzylindrische Werkstücke, unkompliziert ineinander gefügt werden.

Einsetzbar sind dadurch sowohl das axiale Profilringwalzen (z. B. DE 22 08 515) als auch das axiale Profllrohrwalzen (z. S. DD 225 358 oder DE 195 26 900). Mit dem letzteren Verfahren können die Verbundringe besonders rationell und materialsparend gefertigt werden.

Es können sowohl profilierte Außen- als auch Innenwälzlagerringe produziert werden.

Die Laufringe sind jeweils aus hochwertigem Wälzlagerstahl gefertigt. Die Stützringe dagegen bestehen aus einem weniger festen Stahl, der billiger ist und leichter bearbeitet werden kann, wodurch die Gesamtkosten für den Wälzlagerring deutlich gesenkt werden.

Es sind auch Verbundringe aus Stahl in Kombination mit Nichteisenmetallen, insbesondere Aluminium, herstellbar, beispielsweise für den Leichtbau oder zum Korrosionsschutz. Durch die funktionsangepasste Werkstoffauswahl werden in beträchtlichem Umfang Fertigungskosten eingespart und neue Gebrauchseigenschaften erzielt.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen auf der Basis des axialen Profilrohrwalzens näher erklärt.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 die Vorbereitung der zu walzenden Rohre, Fig. 2 die Fertigung von Wälzlagerinnenringen aus zwei Rohren, Fig. 3 einen einzelnen aus zwei Rohren gefertigten Wälzlagerinnenring, Fig. 4 die Fertigung von Wälzlagerinnenringen aus drei Rohren, Fig. 5 die Fertigung eines Getrieberings aus zwei hohlzylindrischen Werkstücken, Fig. 6 die Fertigung von Wälzlageraußenringen aus zwei Rohren, Fig. 7 und 8 Schnitt und Seitenansicht eines Tangentialringwalzverfahrens, Fig. 9 und 10 Schnitt und Seitenansicht eines Axialringwalzverfahrens.

Gemäß Fig. 1 werden zwei Rohre 1 und 2 zur Umformung vorbereitet. Sie sind, sofern erforderlich, außen überdreht und innen ausgedreht und danach ineinander gesteckt.

In Fig. 2 befinden sich die beiden Rohre 1 und 2 auf einem Walzdorn 7 zwischen zwei Außenprofilwalzwerkzeugen 6. Die Profilwalzen 6 sind diametral angeordnet, drehbar und radial zustellbar. Außerdem sind sie axial verschiebbar, um den Rohrlängungen durch den axialen Materialfluss zu folgen.

Fig. 3 zeigt den Verbundwälzlagerinnenring 8 nach Abstechen und spanender Überarbeitung komplett schteiffertig. Die ursprüngtichen Rohre 1 und 2 bilden jetzt den Laufring 1', z. B. aus hochfestem Wälzlagerstahl, und den Stützring 2'aus einem weniger festen und leichter zu bearbeitenden Stahl.

Fig. 4 zeigt die Fertigung eines Verbundwälzlagerinnenrings 9 aus drei Werkstücken 3,4 und 5. Die wiederum als Rohre ausgebildeten Werkstücke 3 und 5 bestehen aus unterschiedlichen Stählen analog zur ersten Variante, Werkstück 4 ist aus Aluminium. Es kann bewusst dick gehalten werden (Leichtbau) oder auch nur eine dünne, z. B. aufgedampfte Schicht sein, um die Verbindung der Rohre 3 und 5 beim Walzen des Verbundes analog zum Kaltpressschweißen zu fördern.

Fig. 5 zeigt die Herstellung eines Getrieberinges 10 aus zwei Rohren 1 und 2 mit zwei Außenprofilwalzwerkzeugen 6 und einem Walzdorn 7. Die Werkstücke 1 und 2 bestehen aus Stahlwerkstoffen unterschiedlicher Festigkeit.

In Fig. 6 ist die Herstellung eines Verbundwälzlageraußenrings 11 dargestellt. Das hochfestere Rohr 1 bildet wieder den Laufring und liegt jetzt im Vergleich zu Fig. 2 bzw. 3 innen.

Bei allen Varianten ist gesichert, dass das Material vor allem im Bereich der angrenzenden Schichten fast über den gesamten Umformprozess axial frei fließen kann.

Um mögliche Missverständnisse über den Begriff des Axialprofilring-bzw.- rohrwalzverfahrens auszuschließen werden nachfolgend die in dieser Erfindungsbeschreibung verwendeten Definitionen des Tangential-und des Axialprofilringwalzens gegenübergestellt und an Hand der Figuren 7 und 8 bzw. 9 und 10 erläutert.

Die Figuren 7 und 8 zeigen im Schnitt bzw. in der Seitenansicht das Tangentialprofilringwalzen eines Werkstücks 1 zwischen einem Profilwalzwerkzeug 6 und einem Walzdorn 7. Die eingezeichneten Pfeile mit den gefüllten Spitzen (in senkrechter Blattrichtung) kennzeichnen den Druck der Werkzeuge 6 und 7 auf das Werkstück 1. Der Druck erfolgt radial. Die Pfeile mit den ungefüllten Spitzen (in waagerechter Blattrichtung) kennzeichnen die wesentliche Richtung des Materialflusses.

Sie liegt tangential, bezogen auf die Mantellinie bzw. die in Fig. 8 eingezeichnete umlaufende Mittenfaser des Werkstücks 1. Charakteristisch für das Tangential- profilringwalzen ist die Vergrößerung des Werkstückdurchmessers. Außerdem verringert sich die Schulterhöhe des Werkstückes 1.

Die Figuren 9 und 10 zeigen im Schnitt bzw. in der Seitenansicht das Axialprofil- ringwalzen eine Gdstüczs 1 zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Profiiwerkzeugen 6a und 6b und einem Walzdorn 7. Die Werkzeuge 6a, 6b und 7 drücken radial auf das Werkstück 1. Das Material fließt überwiegend axial.

Charakteristisch für das Axialprofilringwalzen ist die Vergrößerung der Werkstückbreite.

Sie nimmt wenigstens um den Betrag, der dem Volumen der eingewalzten Nut entspricht, zu.

Bezugszeichenliste -Werkstück 1'-Laufring 2-Werkstück 2'-Stützring 3-Werkstück 4-Werkstück 5-Werkstück 6,6a, 6b-Außenprofilwalzwerkzeug 7-Walzdorn <BR> <BR> <BR> 8-Verbundwälzlagerinnenring<BR> <BR> <BR> 9-Verbundwälzlagerinnenring<BR> <BR> <BR> 10-Getriebering - Verbundwälzlageraußenring