{"id":2597,"date":"2020-12-03T16:37:58","date_gmt":"2020-12-03T16:37:58","guid":{"rendered":"https:\/\/lyrabearing.com\/insights\/cuscinetti-ceramici-soluzione-vincente-per-i-campi-magnetici\/"},"modified":"2026-04-28T17:01:04","modified_gmt":"2026-04-28T15:01:04","slug":"keramische-lagers-eine-gewinnbringende-loesung-fuer-magnetische-felder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lyrabearing.com\/de\/insights\/keramische-lagers-eine-gewinnbringende-loesung-fuer-magnetische-felder\/","title":{"rendered":"Keramische Lagers: eine gewinnbringende L\u00f6sung f\u00fcr magnetische Felder"},"content":{"rendered":"<p>Keramische Lagers k\u00f6nnen sich als \u00e4u\u00dferst effektive L\u00f6sung in Anwendungen erweisen, die starken oder variablen magnetischen Feldern ausgesetzt sind. In diesem Artikel betrachten wir die Anwendung keramischer Lagers speziell in Umgebungen mit magnetischen Feldern.<\/p>\n<p>Die f\u00fcr nahezu alle Rollenlagers verwendeten St\u00e4hle lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen:<\/p>\n<ul>\n<li>Spezialh\u00e4rtest\u00e4hle wie 100Cr6,<\/li>\n<li>Cementierungs\u2011St\u00e4hle wie 20NiCrMo7.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ein Lager aus diesen St\u00e4hlen, das in einem magnetischen Feld betrieben wird, kann verschiedenen sch\u00e4digenden Effekten unterliegen:<\/p>\n<ul>\n<li>Magnetische Anhaftung von Partikeln oder Schmutz auf den Laufbahnen und W\u00e4lzk\u00f6rpern, die die Kontaktoberfl\u00e4chen besch\u00e4digen und zu erh\u00f6hten Vibrationen sowie erh\u00f6htem Verschlei\u00df f\u00fchren.<\/li>\n<li>Elektrische Entladungen zwischen Laufbahn und W\u00e4lzk\u00f6rpern, die durch Reststr\u00f6me aus rotierenden Magnetfeldern verursacht werden und den Verschlei\u00df des Lagers verst\u00e4rken.<\/li>\n<li>Steigende Temperaturen und Reibung infolge von Hystereseverlusten durch Ummagnetisierung, parasit\u00e4ren Str\u00f6men und magnetischen Anziehungskr\u00e4ften.<\/li>\n<li>Wasserstoffverspr\u00f6dung, die zu spr\u00f6der Schalen\u2011 oder Ri\u00dfbildung (\u201ewhite etching cracks\u201c bzw. \u201ewhite structure flaking\u201c) f\u00fchren kann, was den Verschlei\u00df deutlich beschleunigt.<\/li>\n<li>Verschlechterung der tribologischen Eigenschaften der verwendeten Schmierstoffe.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Zudem ist zu ber\u00fccksichtigen, dass elektrische Felder sehr h\u00e4ufig gleichzeitig mit magnetischen Feldern auftreten und durch die dadurch induzierten parasit\u00e4ren Str\u00f6me die negativen Effekte auf die Lagers verst\u00e4rken und verst\u00e4rken.<\/p>\n<p>Aus diesen Gr\u00fcnden kann die Auswahl eines Lagers, das in einem Umfeld mit magnetischen und\/oder elektrischen Feldern eingesetzt wird, schwierig sein. Bei einer falschen Entscheidung drohen fr\u00fcherer und unerwarteter Lageraustausch sowie deutlich h\u00f6here Kosten f\u00fcr au\u00dferplanm\u00e4\u00dfige Wartung.<\/p>\n<p>Es mag den Anschein haben, als g\u00e4be es f\u00fcr diese Art von Problem keine effektiven L\u00f6sungen; in der Realit\u00e4t bietet uns der technologische Fortschritt bei Werkstoffen und Fertigungsverfahren jedoch ein breites Spektrum an Optionen, aus dem die jeweils optimale L\u00f6sung ausgew\u00e4hlt werden kann.<\/p>\n<p>Das zentrale Prinzip, das bei der Materialwahl f\u00fcr Lagers stets ber\u00fccksichtigt werden muss, ist das physikalische Verhalten der <strong>Feldlinien<\/strong> von magnetischen und elektrischen Feldern: Wenn es gelingt, diese Feldlinien zu unterbrechen, k\u00f6nnen die magnetischen und elektrischen Felder keine negativen Effekte auf das Lager aus\u00fcben.<\/p>\n<p>Zur Unterbrechung der Feldlinien eines magnetischen Feldes sind\u00a0<strong>amagnetische Materialien<\/strong>\u00a0erforderlich. Treten daneben elektrische Felder auf, m\u00fcssen zus\u00e4tzlich\u00a0<strong>elektrisch isolierende Materialien<\/strong>\u00a0gew\u00e4hlt werden.<\/p>\n<p>Stand der Technik: Zu den amagnetischen oder elektrisch isolierenden Werkstoffen, die f\u00fcr die Herstellung von Lagers geeignet sind, geh\u00f6ren unter anderem:<\/p>\n<ul>\n<li>Austenitische rostfreie St\u00e4hle wie AISI 304 und AISI 316: amagnetisch, aber nicht elektrisch isolierend.<\/li>\n<li>Kunststoffe wie PA, PA66, PEEK, PTFE: amagnetisch und elektrisch isolierend.<\/li>\n<li>Keramische Materialien wie ZrO\u2082, Si\u2083N\u2084, SiC, Al\u2082O\u2083: ebenfalls amagnetisch und elektrisch isolierend.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Jedes dieser Materialien weist Vor- und Nachteile auf, und die Auswahl muss sorgf\u00e4ltig entsprechend den Einsatzbedingungen des Lagers getroffen werden.<\/p>\n<p>Austenitische Edelst\u00e4hle wie AISI 304 und AISI 316 sind amagnetisch und k\u00f6nnen daher effektiv in Gegenwart von Magnetfeldern eingesetzt werden. Da sie jedoch nicht elektrisch isolierend sind, werden Lager aus diesen Materialien bei Anwendungen mit elektrischen Feldern \u2013 wie beispielsweise in elektrischen Generatoren \u2013 den negativen Auswirkungen von Streustr\u00f6men ausgesetzt. Au\u00dferdem sind diese St\u00e4hle nicht h\u00e4rtbar, sodass ihre H\u00e4rte deutlich geringer ist als die von \u00fcblicherweise verwendeten W\u00e4lzlagerst\u00e4hlen. Dies f\u00fchrt zu einer sehr geringen Tragf\u00e4higkeit dieser Lager. Die fehlende H\u00e4rtbarkeit wirkt sich zudem negativ auf die Qualit\u00e4t der mechanischen Bearbeitung aus, wodurch die Rauheit der Laufbahnen h\u00f6her ist als bei Standardlagern, was die Lebensdauer weiter reduziert. Insgesamt k\u00f6nnen diese St\u00e4hle nur dann eingesetzt werden, wenn die Belastungen des Lagers sehr gering sind. Sie eignen sich f\u00fcr chemisch aggressive Umgebungen, bei niedrigen oder hohen Temperaturen sowie in Gegenwart von Strahlung.<\/p>\n<p>Kunststoffe, die f\u00fcr die Herstellung von Lagern verwendet werden k\u00f6nnen (PA, PA66, PEEK, PTFE), sind amagnetisch und gleichzeitig elektrisch isolierend, sodass sie auch in Anwendungen mit gleichzeitiger Pr\u00e4senz von Magnet- und elektrischen Feldern eingesetzt werden k\u00f6nnen. Diese Materialien sind (mit Ausnahme von PEEK) relativ kosteng\u00fcnstig und leicht zu verarbeiten. Zu ber\u00fccksichtigen sind jedoch ihre oft sehr geringe Tragf\u00e4higkeit sowie die gro\u00dfe Schwierigkeit, Pr\u00e4zisionen und Lagerspiele zu erreichen, die mit Stahlw\u00e4lzlagern vergleichbar sind.<\/p>\n<p>Keramische Werkstoffe sind die leistungsf\u00e4higste Materialklasse f\u00fcr diese Art von Anwendungen und k\u00f6nnen in zwei Arten von Lagern eingesetzt werden:<\/p>\n<ul>\n<li>Hybridlager, das hei\u00dft mit Ringen aus Standardstahl und W\u00e4lzk\u00f6rpern aus keramischem Material<\/li>\n<li>Vollkeramische Lager, das hei\u00dft mit Ringen und W\u00e4lzk\u00f6rpern aus keramischem Material<\/li>\n<\/ul>\n<p>Bei Hybridlagern erm\u00f6glicht die Verwendung keramischer W\u00e4lzk\u00f6rper die Unterbrechung der Kraftlinien des Magnetfeldes, das durch das Lager verl\u00e4uft; jedoch k\u00f6nnen andere Magnetfelder, die durch die einzelnen Ringe verlaufen, weiterhin negative Effekte verursachen. Die Anwendung muss daher sorgf\u00e4ltig analysiert werden, auch weil es nicht immer einfach ist, den Verlauf der Magnetfelder zu bestimmen, die sich innerhalb bestimmter Maschinen oder Anlagen bilden k\u00f6nnen. Hinsichtlich der Tragf\u00e4higkeit weisen diese Lager eine geringere Belastbarkeit als vergleichbare Stahllager auf, erreichen jedoch eine h\u00f6here maximale Drehzahl.<\/p>\n<p>Vollkeramische Lager hingegen vermeiden s\u00e4mtliche negativen Auswirkungen von Magnet- und elektrischen Feldern und bieten gleichzeitig eine Tragf\u00e4higkeit, die mindestens der von vergleichbaren Stahllagern entspricht, sowie eine maximale Drehzahl, die sogar \u00fcber der von Hybridlagern liegt. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen sie in chemisch aggressiven Umgebungen, bei Vorhandensein von Strahlung, bei Einsatztemperaturen von bis zu 1200 \u00b0C sowie unter Bedingungen mit geringer oder fehlender Schmierung eingesetzt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Keramische Lagers k\u00f6nnen sich als \u00e4u\u00dferst effektive L\u00f6sung in Anwendungen erweisen, die starken oder variablen magnetischen Feldern ausgesetzt sind. 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