Die Rolle von Keramiklagern unter extremen Einsatzbedingungen

In Umgebungen mit extremer Hitze, starken Magnetfeldern, Hochvakuum, ausgeprägter Korrosion oder hohem Druck Keramiklager sind oft die einzige zuverlässige Lösung. Sie sind darauf ausgelegt, anspruchsvolle konstruktive Anforderungen dort zu erfüllen, wo herkömmliche Stahlwälzlager versagen.

Unsere Keramiklager werden für ihre amagnetischen Eigenschaften, ihr kontaminationsfreies Verhalten, ihre Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Selbstschmierung geschätzt.

Beim Vergleich von Hochtemperatur-Keramiklagern und Stahlwälzlagernzeigen Keramikwerkstoffe unter thermischer Belastung durchgängig eine deutlich höhere Stabilität.

Siliziumnitrid-Kugellager

Werkstoffe für Keramiklager

Zu den wichtigsten Werkstoffen für die Herstellung unserer Keramiklager gehören:

  • Aluminiumoxid

  • Zirkonoxid

  • Siliziumnitrid

  • Siliziumkarbid

  • Wolframkarbid

Unter diesen sind Si3N4-Keramiklager aufgrund ihrer besonderen mechanischen Eigenschaften besonders für Anwendungen mit hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen geeignet.

Fallstudie: Einsatz in einem Hochtemperaturreaktor

Vor drei Monaten trat ein Kunde an uns heran und benötigte Keramiklager für einen Hochtemperaturreaktor. Die Anforderungen lauteten:

  • Betriebstemperatur: 800°C bis 1000°C

  • Drehzahl: 10.000 U/min

  • Lagerabmessung: 35 × 62 × 14 mm

Auf Basis dieser Spezifikationen empfahlen wir Keramiklager 6007 aus Siliziumnitrid.

Aufbau von Keramiklagern verstehen

Aufbau von Keramiklagern verstehen Zunächst ging der Kunde davon aus, dass bei einem Vollkeramiklager Innenring, Außenring, Wälzkörper, Käfig und Dichtscheibe vollständig aus Keramik bestehen. Bei der Betrachtung von Vollkeramik- und Hybrid-Keramiklagern, spielt die konstruktive Ausführung eine zentrale Rolle. Nach unserer Erläuterung verstand der Kunde, dass bei den meisten Keramiklagern die Ringe und Kugeln aus Keramik bestehen, während Käfig und Dichtscheibe typischerweise aus technischen Kunststoffen wie PTFE, PEEK, POM oder PA66 gefertigt sind.

Bei extrem hohen Temperaturen ab 800°C kann jedoch kein Käfig aus technischem Kunststoff bestehen, da er zwangsläufig schmelzen würde.

Warum Vollkugellager aus Siliziumnitrid?

Für diese Anwendung empfahlen wir Vollkugellager aus Siliziumnitrid (Lager ohne Käfig, nur Kugeln im Lager). Der Kunde befürchtete zunächst, dass der Verzicht auf den Käfig die zulässige Drehzahl verringern würde.

Wir stellten klar, dass die maximale Drehzahl von Vollkugellagern zwar geringfügig unter der von käfiggeführten Lagern liegt, die geforderten 10.000 U/min jedoch weiterhin erreichbar sind. Entscheidend ist zudem, dass die Vollkeramik-Ausführung unter extremer Hitze eine hohe Stabilität gewährleistet.

Bewährte Leistung unter rauen Bedingungen

Der Kunde berichtete inzwischen von hervorragenden Ergebnissen. Unsere Vollkeramiklager aus Siliziumnitrid arbeiteten im Hochtemperaturreaktor zuverlässig und belegten damit ihre Dauerfestigkeit und Leistungsfähigkeit in anspruchsvollen Einsatzbedingungen.