Materialauswahl

Technische Keramik hat sich als einer der neueren Werkstoffe für Wälzlager und keramische Gleitlager in der Praxis bereits mehrfach bestens bewährt. Dabei kommen je nach Keramikmischung vor allem die technischen und physikalischen Vorteile zum Tragen – pdf.

Zum Einsatz kommen bei Gehrig® vor allem Hochleistungskeramikrezepturen aus Oxid-Keramik und Nicht-oxid-Keramik. Oxid-Keramik wie Zirconiumoxid (auch Zirkoniumoxid, Zirkonoxid, Zirconia, ZrO2) und Aluminiumoxid (auch Aluminiumoxide, Al2O3) sowie Nicht-Oxid-Keramik wie Siliciumnitrid (auch Siliziumnitrid, Si3N4, Si3N4-HIP) und Siliciumcarbid (auch Siliziumcarbid, SiC). Für die Wälzlagertechnik eignet sich vor allen Keramik aus tetragonal-teilstabilisierten ZrO2-PSZ, tetragonal-stabilisiertes ZrO2- und Si3N4-Konstruktionskeramik. Gasdruckgesintertes Si3N4-HIP ist vor allem für Maschinenbauteile mit höchsten mechanischen Beanspruchungen geeignet. Die Bauteile werden durch Kompression von feinen Keramikpulver geformt und anschließend in Sinteröfen bei hohen Temperaturen jenseits von 1600°C Grad verdichtet (gesindert). Genaue Mass- und Formtoleranzen lassen sich je nach Keramikmaterial und Oberflächenanforderung durch schleifen, honen, läppen und polieren erzielen.

Bauelemente aus hochreinen Aluminiumoxid Al2O3 (über 99%) kommen vor allem bei hohen, mechanischen Belastungen und abrasiven Anwendungen, wie z.B. bei Draht- und Fadenführung, zum Einsatz.

Im Bereich der Hybridwälzlager kommen vor allem korrosionsbeständige Stähle bzw. Edelstähle in Verbindung mit Wälzkörper aus hochfesten und überrollfähigen Siliziumnitrid Si3N4 oder Si3N4-HIP zum Einsatz. Beide Keramiken bewirken durch eine hohe Oberflächengüte und einem somit niedrigen Reibungskoeffizienten eine längere Lebensdauer des Lagers. Bei Mangelschmierung oder Trockenlauf verhindern diese extrem harten Keramiken ein Kaltverschweißen („Fressen“) mit Stahl oder Edelstahl. Diese, im Vergleich zu Stahl, relativ leichten Keramiken generieren darüber hinaus ein verbessertes Rollverhalten bei höheren Drehzahlen und Lasten, durch geringere Fliehkräfte und zusätzlich eine natürliche elektrische Isolierung.

Hier eine Übersicht über die wesentlichen Eigenschaften von Wälzlager aus Hochleistungskeramiken von Gehrig Bearings – pdf.

-    Geringes Gewicht, geringe Dichte und somit geringe Fliehkräfte
-    hohe Temperaturfestigkeit (von -250° bis +1500°C Grad) und geringe Wärmeausdehnung
-    hohe Härte mit geringem abrasiven Verschleiß
-    gute Formbeständigkeit und hohe Steifigkeit
-    sehr gute Korrosionsbeständigkeit
-    längere Standzeit bei Mangelschmierung und Trockenlauf
-    Geringere Betriebs- und Wartungskosten
-    keine elektrostatische Aufladung und sehr gute elektrische Isolierung
-    kein Magnetismus bzw. unempfindlich gegenüber Magnetfelder
-    Kein Verrosten, keine Alterung und keine Versprödung
-    Verfügbarkeit der Rohstoffe in nahezu unbegrenzten Maße
-    umweltfreundliche Produktion und Entsorgung