Wälzkörper
In der Verwendung von Wälzlagern gewinnt die Anwendung von Hybridlagern immer mehr an Bedeutung. Bei einem Hybridlager bestehen der Innen- und Außenring weiterhin aus Stahl, als Wälzkörper aber werden keramische Materialien wie z.B. Si3N4 eingesetzt.
Die keramischen Wälzkörper sorgen dabei für eine deutliche
Reduktion des Gewichtes
wodurch
höhere Drehzahlen möglich werden und das Lager bei niedrigeren Temperaturen laufen kann. Das schont auch das Schmiermittel, welches dadurch eine höhere Gebrauchsdauer erfährt. Dadurch ergibt sich eine
bis zu zehnmal längere Lebensdauer eines Hybridlagers
gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Stahllagern, da diese Lager auch bei mangelhafter Schmierung weiterlaufen können.
Ein weiterer Vorteil von Hybridlagern liegt in der hohen Korrosionsbeständigkeit der Wälzkörper, weshalb diese Lager auch bei aggressiven Medien verwendet werden können.
Der Einsatz der bisher erhältlichen Hybridlagern beschränkt sich aber die Anwendungsbereiche, in denen die Vorteile der verwendeten Keramikwälzkörper unabdingbar sind, da Hybridlager gegenüber Stahllagern mit deutlich höheren Kosten verbunden sind.
Weitere Probleme der heutigen Keramiken ist zum einen der starke unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient der Si3N4-Wälzkörper (3,5 ppm/K) gegenüber den Stahlringen (11,5 ppm/K), wenn die Lager in unterschiedlichen Temperaturbereichen funktionieren müssen, und zum anderen der hohe E-Modul des keramischen Wälzkörper, wodurch sich nur eine kleine Berührungsellipse ausbilden kann und die Flächenpressung erhöht wird.
Keramische Wälzkörper aus Metal-like Ceramic (MLC) bieten hier nun völlig neue Möglichkeiten. Durch die Optimierung des Werkstoffes für die Verwendung mit Stahl eignet sich dieser bestens für den Einsatz in Hybridlagern. MLC bietet einen an Stahl angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch die Lager in einem weiten Temperaturbereich zuverlässig arbeiten. Zudem bieten Wälzkörper aus MLC einen deutlich niedrigeren E-Modul als Si3N4-Kermik, wodurch eine größere Berührungsellipse entsteht und somit die Flächenpressung reduziert wird, was die Stahlkomponenten des Lagers entlastet. Darüber hinaus sind diese Wälzkörper durch den innovativen Herstellungsprozess in ihrer Herstellung deutlich kostengünstiger als übliche Keramikwälzkörper. Dadurch können die großen Vorteile von Hybridlagern sogar bei einem deutlich reduzierten Preis genutzt werden.