GRUNAU, Arbogast (Schlehenweg 5, Weisendorf, 91085, DE)
SEUFERT, Mirjam (Frühlingsstraße 4, Grafenrheinfeld, 97506, DE)
GRUNAU, Arbogast (Schlehenweg 5, Weisendorf, 91085, DE)
| Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils, insbesondere eines Grünlings eines Wälzkörpers mit einer keramischen Oberfläche, umfassend die Schritte Bereitstellen eines Keims (8), und Anlagern einer keramischen Hülle (9) an den Keim (8) in einem Wirbelbett (1 ). Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Keim (8) in dem Wirbelbett hergestellt (1 ) wird. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Keim (8) als Tropfen in das Wirbelbett (1 ) eingeführt wird, und der Tropfen in dem Wirbelbett (1 ) erhärtet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Keim und die Hülle aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, nämlich zur Herstellung eines Grünlings eines Wälzkörpers mit einer keramischen Oberfläche, wobei der Keim eine von der Kugelform abweichende Gestalt aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dicke der Hülle (9) mindestens ca. fünfzig Prozent der Dicke des Keims (8), insbesondere ein Vielfaches der Abmessungen des Keims (8), beträgt. Lagerteil, insbesondere Grünling eines Wälzkörpers, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. 8. Wälzkörper mit einer keramischen Oberfläche, insbesondere vollkeramischer Wälzkörper, hergestellt aus einem Grünling, der nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist. |
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils nach Anspruch 1 sowie ein Lagerteil nach Anspruch 7 und einen Wälzkörper nach Anspruch 8.
Aus der Praxis ist die Herstellung von Lagerteilen, speziell von Wälzkörpern mit einer keramischen Oberfläche, bekannt. Für einen vollkeramischen Wälzkörper ist beispielsweise bekannt, einen im wesentlichen kugelförmigen Grünling bereitzustellen, der aus einer pulverartigen Mischung aus dem Ke- ramikmaterial sowie einem Binder durch Pressen in eine Vorform gebracht wird, wobei das Pressen die Ausbildung eines umlaufenden Pressrandes der Vorform bewirkt, so dass in einem nachfolgenden Arbeitsschritt der umlaufende Rand abgetragen werden muss, was die Herstellung des Wälzkörpers aufwendig macht. Entsprechendes gilt für die Herstellung anderer Lagerteile, insbesondere Lagerringe, mit einer keramischen Oberfläche, insbesondere für vollkeramische Lagerringe.
Aufgabe der Erfindung Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils anzugeben, das die Herstellung vieler Teile in kurzer Zeit ermöglicht. Zusammenfassung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils, insbesondere eines Grünlings eines Wälzkörpers mit einer keramischen Oberfläche nach Anspruch 1 gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Keims, und Anlagern einer keramischen Hülle an den Keim in einem Wirbelbett.
Das Korpus des Lagerteils, insbesondere des Grünlings des Wälzkörpers, wird dabei durch den Keim und die diesen umgebende Hülle ausgebildet, wobei das keramische Material der Hülle an den Keim in dem Wirbelbett angelagert wird.
Bei dem Wirbelbett handelt es sich um eine auch als Wirbelschicht bezeichnete Schüttung von formstabilen, insbesondere festen, Partikeln, die durch eine entgegen der Schwerkraft gerichtete Strömung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Gases, in einem fludisierten Zustand versetzt und gehalten wird. In ein derartiges Wirbelbett wird der Keim eingebracht, so dass sich die Partikel an den Keim anlagern und die Hülle ausbilden, so dass der Verbund aus dem Keim und der sich ausbildenden Hülle in seiner Ausdehnung wächst, bis der Verbund die gewünschte Endgröße erreicht hat und beispielsweise der Grünling für den Wälzkörper ausgebildet ist. Es bie- tet sich der Vorteil, in kurzer Zeit eine große Anzahl von Grünlingen mit einer hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit herstellen zu können. Die derart gebildeten Grünlinge erfordern keinen Materialabtrag, wie er bei den aus dem Stand der Technik bekannten, durch Pressen hergestellten Grünlingen bei der Abtragung des Pressrandes erforderlich ist.
Aus dem Stand der Technik ist das Aufbringen von dünnen Beschichtungen in einem Wirbelbett bekannt, beispielsweise aus der DE 1625546 A (Auf- bringen einer Kunststoffschicht als Pulver auf einem Stahlträger in einem Wirbelbett), der DE 25 02 01 1 A (Aufbringen eines metallischen Überzuges), der DE 25 40 81 1 A1 (Aufbringen einer Kunststoff-Gleitschicht auf einen Aluminiumrohling) oder der DD 17251 A (Aufbringen einer Mischung eines Festkörpers mit einem Harz). Weiter bekannt ist die Wärmebehandlung von Werkstücken in einem Wirbelbett, wie beispielsweise der US 4,392,814 A zu entnehmen ist. Dem gegenüber bietet das Verfahren nach Anspruch 1 den Vorteil, das Korpus des Lagerteils im wesentlichen vollständig in dem Wirbelbett herzustellen, da der Volumenanteil der in dem Wirbelbett an dem Keim angelagerten Hülle deutlich größer ist als der Volumenanteil des Keims, an dem sich die Hülle anlagert, wobei die Volumenanteile auf das hergestellte Endprodukt bezogen sind.
Die Partikel des Wirbelbettes liegen als Granulat vor, nämlich aus einer Mi- schung des keramischen Materials, das die keramische Oberfläche des Lagerteils ausbildet, und einem Binder vor, wobei der Anteil des Binders aus dem in dem Wirbelbett hergestellten Grünling entfernt wird. Dieses Entbin- dern kann zumindest teilweise in dem Wirbelbett stattfinden, da das Anlagern der Hülle bei höheren Temperaturen stattfindet, bei denen der Binder mindestens teilweise entfernt wird. Das Material der Hülle wird dem Wirbelbett ggf. zusätzlich zugeführt und kann beispielsweise auch als Flüssigkeit, insbesondere als wässrige Lösung, als Suspension oder Emulsion, als Schmelze oder als Schmelzemulsion bzw. als Schmelzsuspension vorliegen und ggf. zusätzlich in das Wirbelbett eingeführt werden, um Verluste durch die Anlagerung der Hülle an dem Keim auszugleichen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Keim in dem Wirbelbett hergestellt wird. Insbesondere ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Keim als Tropfen in das Wirbelbett eingeführt wird, und der Tropfen in dem Wirbelbett erhärtet. Der Tropfen wird dabei aus einer außerhalb des Wirbelbettes bereitgestellten wässrigen Lösung, Emulsion oder Dispersion beispielsweise durch Verdüsen in das Wirbelbett befördert, erhärtet dort, so dass der erhärtete Tropfen als Keim eine feste Unterlage für die sich im zweiten Prozessschritt anlagernden Partikel des Materials der Hülle bildet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Keim und die Hülle aus verschiedenen Materialien ausgebildet sind. Der Keim kann beispielsweise aus einem Material von nur geringer Dichte wie beispielsweise Holz oder einem Kunststoff bestehen, so dass der Keim in dem Wirbelbett leicht gehalten werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei der Herstellung eines Grünlings eines Wälzkörpers mit einer keramischen Oberfläche der Keim eine von der Kugelform abweichende Gestalt aufweist. Nach dem Anlagern der Hülle lässt sich dann ein Grünling eines Wälzkörpers erhalten, der eine von der Kugelform abweichende Gestalt, beispielsweise eine tonnenförmige oder zitronenformige Gestalt, aufweist, die durch die Gestalt des Keims vorab eingestellt und mit hoher Genauigkeit reproduzierbar hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Dicke der Hülle mindestens ca. fünfzig Prozent der Dicke des Keims, insbesondere ein Vielfaches der Abmessungen des Keims, beträgt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprü- chen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, die ein Wirbelbett 1 umfasst. Das Wirbelbett 1 umfasst Partikel, deren einer mit dem Bezugszeichen ,2' ausgewiesen ist, die von einem Luftstrom (Pfeil 3) entgegen der Schwerkraft innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Behälters gehalten werden.
Die Partikel 2 bestehen aus einer Emulsion eines Gemisches aus einem Binder und einem Keramikmaterial.
Das Wirbelbett 1 umfasst weiter eine Zuleitung 4, in der ein Luftstrom (Pfeil 5) weitere Partikel, deren einer mit dem Bezugszeichen ,6' ausgewiesen ist, in den Behälter fördert. Die weiteren Partikel 6 bestehen aus dem gleichen Material wie die in dem Behälter befindlichen Partikel 2.
In dem Behälter befinden sich Teilchen, die als Verbund aus einem Keim sowie einer Hülle ausgebildet sind. Eines der als offene Kreise dargestellten Teilchen ist mit dem Bezugszeichen ,7' ausgewiesen und rechts oben stark vergrößert im Querschnitt dargestellt. Das Teilchen 7 ist als Verbund aus einem Keim 8 sowie einer den Keim 8 umgebenden Hüll 9 ausgebildet.
Der Keim 8 weist einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und besteht aus dem gleichen Material wie die Partikel 2, 6. Der Keim 8 wurde zu einem früheren Zeitpunkt als Tropfen in den Behälter des Wirbelbettes 1 eingeführt und ist dort erhärtet, insbesondere ist der Keim 8 in dem Wirbelbett 1 hergestellt worden. An den erhärteten Keim 8 lagern sich die Partikel 2 an und bilden die Hülle 9 aus. Mit der Zeit wächst die Dicke der Hülle 9, so dass diese ein Vielfaches, mindestens jedoch ca. die Hälfte des Durchmessers des Keims 8 erreicht. Fig. 1 zeigt dabei ein zeitlich frühes Stadium der Herstellung von Grünlingen von Wälzkörpern. Um die Verluste an Partikeln 2 auszugleichen sowie um der mit der Zeit zunehmenden Masse der Teilchen 7 Rechnung zu tragen, fördert der Luftstrom 5 der Zuleitung 4, ggf. mit zeitlich zunehmender Förderrate, die weiteren Partikel 6 in den Behälter.
Nach Beendigung des Verfahrens bilden die Teilchen 7 Grünlinge für Wälz- körper aus, wobei der Volumenanteil der Hülle 9 deutlich größer ist als der Volumenanteil des Keims 8; insbesondere weist der Grünling einen Durchmesser von ca. 8 bis ca. 10 Millimetern auf, der Keim 8 jedoch einen Tröpfchendurchmesser von nur ca. 1 Millimeter. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war der Keim 8 in dem Wirbelbett 1 durch Einführen von Tropfen, die in dem Wirbelbett 1 erhärteten, hergestellt worden. Es versteht sich, dass der Keim 8 als im wesentlichen formstabile Oberfläche, an die sich die Partikel 2 anlagern können, außerhalb des Wirbelbettes 1 hergestellt sein kann, beispielsweise als Pulver bereitgestellt werden kann, wobei das Pulver dann durch die Zuleitung 4 mit dem Luftstrom 5 in den Behälter des Wirbelbettes 1 gefördert werden kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war vorgesehen, dass die Dicke der Hülle 9 ein Vielfaches der Abmessung des Keims 8 beträgt. Es versteht sich, dass in einer alternativen Verfahrensführung ein Keim mit einem großen Durchmesser bereitgestellt werden kann und die angelagerte Hülle eine Dicke aufweist, die geringer ist als der Durchmesser des Keims, so dass die Hülle einen Überzug des Keims ausbildet. Bezugszeichenliste
1 Wirbelbett
2 Partikel
3 Luftstrom
4 Zuleitung
5 Luftstrom
6 Partikel
7 Teilchen
8 Keim
9 Hülle