Hybrid-Spindellager sind Lager mit Laufbahnen aus Wälzlagerstahl und Keramikkugeln (Si3N4-Siliziumnitrid) von höchster Gleichmäßigkeit und Härte.
Die Kategorie der Hybridlager fällt zwischen Vollkeramiklager und Stahllager. Ein Hybridlager ist eine Konstruktion mit Keramikkugeln zwischen einem metallischen Innen- und Außenring. Die Verwendung dieser Kombination ermöglicht höhere Drehzahlen als Vollkeramiklager, da die weniger spröden Metallringe nicht so anfällig für plötzliche katastrophale Ausfälle bei hoher Drehzahl oder Belastung sind.
Keramik-Hybridlager haben eine Reihe hervorragender Leistungsmerkmale: Hitzebeständigkeit, lange Lebensdauer, geringes Gewicht, reduzierte Wärmeausdehnung, elektrischer Widerstand. Hybridlager, speziell als Schwerlastlager für Werkzeugmaschinenspindeln konzipiert, wurden für hohe Drehzahlen eingesetzt und boten die notwendigen Voraussetzungen für eine hohe Produktionsleistung. Dabei können sie als Produkte einer neuen Materialgeneration zur Lösung unendlich vieler Aufgaben eingesetzt werden.
Hybridlagervorteile
Hybridlager bieten gegenüber Stahlkugellagern folgende Vorteile:
Günstigeres Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten. Hybridlager zeichnen sich durch deutlich geringere Reibung im Betrieb aus. Keramikkugeln sind leichter als Stahlkugeln: Wälzkörper aus Siliziumnitrid sind 40 % leichter als Wälzkörper aus Wälzlagerstahl gleicher Größe. Weniger Gewicht und damit weniger Trägheit führen zu geringeren Zentrifugalkräften und damit zu weniger Reibung und bieten eine gute Geschwindigkeitsleistung und eine hervorragende Leistung bei harten Starts und Stopps. Erhöhung der Drehzahlen um ca. 20 %. Hybridlager mit keramischen Wälzkörpern haben sich einen hervorragenden Ruf als Lager erworben, die Superspeed mit Superpräzision vereinen. Diese Eigenschaftskombination ist für Lager mit Wälzkörpern aus Stahl nicht erreichbar.
Wälzkörper aus Siliziumnitrid verlängern die Lagerlebensdauer, indem sie die Lagerleistung selbst unter schwierigen Betriebsbedingungen verbessern. Geringere Reibungswärmeentwicklung, insbesondere bei hohen Drehzahlen, trägt zu längeren Standzeiten und Schmierintervallen bei.
Das Hybrid-Keramik-Lager hat Ringe aus Lagerstahl und Wälzkörper aus Lager-Siliziumnitrid (Si3N4), das das Lager elektrisch isoliert. Hybridlager leiten keinen Strom und eignen sich daher für den Einsatz in AC- und DC-Motoren und Generatoren, in denen elektrische Ströme vorhanden sind.
Wälzkörper aus Siliziumnitrid haben einen höheren Härtegrad, wodurch Hybridlager für raue Arbeitsbedingungen und schmutzige Umgebungen geeignet sind.
Aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls weisen Hybridlager eine erhöhte Steifigkeit auf. Der Elastizitätsmodul von Keramikkugeln ist 50 % höher als der von Stahlkugeln, was sie ideal für Anwendungen in Werkzeugmaschinenspindeln macht, die eine hohe Schneidleistung erfordern.
Die Lagereinheit mit Hybridlager hat eine bessere Leistung nach einem Ausfall des Schmiersystems. Auch bei unsachgemäßer Schmierung, wie bei hohen Geschwindigkeiten und starken Beschleunigungen, oder bei unzureichendem hydrodynamischem Film wird die Gefahr des Fressens zwischen Siliziumnitrid und Stahloberflächen reduziert. Unter Bedingungen, wo κ < 1 wird zur Berechnung der Lebensdauer eines Hybridlagers üblicherweise ein Beiwert κ = 1 angenommen Keramikelemente sind im Vergleich zu Wälzkörpern aus Stahl widerstandsfähiger gegen Festfressen.