Welche Materialien werden eigentlich für Kugellager-Kugeln eingesetzt?

Patrick Czaja | 26. März 2020

Das Material für Kugellager-Kugeln von Wälzlagern ist sehr variabel und richtet sich zunächst immer erst nach den Ringwerkstoffen. Somit ist gewährleistet, dass das Zusammenspiel des Systems aus Käfig, Innenring und Außenring optimal aufeinander abgestimmt ist. Dies ist besonders wichtig, wenn es in der Anwendung zur Erhitzung oder Abkühlung der Lager kommt. Gute Laufeigenschaften des Kugellagers müssen stets gewährleistet sein. Im Folgenden sind die gängigsten Kugelwerkstoffe im Bezug auf das Ringmaterial aufgelistet.

Kugeln für metallische Kugellager:

Wälzlagerstahl 1.3505 / 100Cr6

Bei diesen Kugellagern sind häufig gehärtete Stahlkugeln in Verwendung. Der am häufigsten vertretene Werkstoff ist ein Chromstahl mit etwa 1 % Kohlenstoff- und 1,5 % Chromgehalt. Stahlkugeln aus martensitischem Chromstahl sind aufgrund ihrer Eigenschaften für die Produktion von Kugellagern besonders geeignet, da sie sich dort als stabile Bauteile mit Widerstandsfähigkeit und überzeugender Haltbarkeit in der Daueranwendung auszeichnen. Kugeln aus Wälzlagerstahl sind robust und haltbar. Die Korrosionsanfälligkeit ist eher gering, sodass auch Zylinder- und Nadelrollen aus diesem Werkstoff bestehen. Eine Schmierung ist jedoch unerlässlich.

Kugeln für Kunststoff-Kugellager

Edelstahl 1.4401 und 14401 (SS316L)

Bei Kugellagern aus Kunststoff werden am häufigsten ungehärtete nichtrostende (NIRO) Kugeln verwendet. Sie weisen ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und sind ferner gegenüber Salzwasser, Laugen und Basen sehr gut beständig. Die Verwendung gehärteter Kugeln ist bei Kunststoff-Kugellagern nicht notwendig. weil die maximal zulässige Belastung durch die Materialiengrenzen der Kunststoffringe bereits eingeschränkt ist. Edelstahlkugeln sind günstiger als Glaskugeln.

Kugellager-Kugeln aus Edelstahl
Kugellager-Kugeln aus Edelstahl für xiros Kunststoff-Kugellager

Natronkalkglas

Glaskugeln finden ihren Einsatz, wenn Anwender ein metallfreies Kugellager oder ein Kugellager mit erhöhten Ansprüchen an die Chemikalienbeständigkeit benötigen. Natronkalkglas ist ein Massenglas, das neben dem Einsatz als Material für Kugellager-Kugeln auch zur Herstellung von Flaschen, Trinkgläsern und Flachglas verwendet wird. Es besitzt gute chemische Eigenschaften, das sich ideal für Kugellager eignet, die in der Regel kurzzeitigen chemischen Beanspruchung standhalten müssen und thermisch nicht hoch belastet werden. Aufgrund der leicht grünlichen Färbung wird diese Type im Englischen als Lemonglass bezeichnet.

Borsilikatglas

Diese Glastype ist deutlich teurer als das Natronkalkglas. Borsilikatglas besitzt im Vergleich zu Natronkalkglas eine noch höhere chemische Beständigkeit, was dazu führt, dass es bei der Verwendung von starken Säuren in der Anwendung zum Einsatz kommt.

Weitere Vorteile:

  • Sehr hohe Hitze- und Temperaturwechsel-Beständigkeit
  • Mechanische Festigkeit
  • Niedrige Längenausdehnungskoeffizient

Diese Type ist glasklar und durchsichtig.

Kugeln für keramische Kugellager:

Aluminiumoxid Al2O3

Keramikkugeln aus Aluminiumoxid, oder auch Oxidkeramik genannt, besitzen eine polykristalline Struktur. Die leichten Kugeln weisen Eigenschaften wie gute Korrosions-, Abrieb- und Warmfestigkeit auf. Trotz Einflüssen wie Wasser, Salzlösungen und einigen Säuren sind sie äußerst korrosionsbeständig. Es gilt darauf zu achten, dass der Kontakt mit Fluorwasserstoffsäure, Salzsäure, warmer Schwefelsäure und starken Alkalilösungen vermieden wird. Des Weiteren sind sie als elektrische Isolatoren und selbstschmierend bekannt. Die Kugeln aus Aluminiumoxid Al2O3 sind weiß bis elfenbeinfarbenen und werden gemäß Norm ASTM F 2094 Klasse II/III hergestellt.

Siliziumnitrid Si3N4

Kugeln aus dem Keramikwerkstoff Siliziumnitrid sind zwar leicht, bieten jedoch eine hohe Zähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit. Nur in bestimmten sauren und basischen Lösungen tritt Korrosion auf. Das Material wirkt isolierend. Zudem sind die Kugeln selbstschmierend und mit einer ausgezeichneten Festigkeit gegen Temperaturschwankungen ausgestattet, was sich unterm Strich Preis bemerkbar macht. Sind sind im Vergleich zu Kugeln aus Aluminiumoxid deutlich teurer. Die Kugeln aus Si3N4 sind schwarz-perlmuttfarben.

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