Unser Werkstofflabor: so untersuchen wir fehlerhafte Ringe

Wissen Sie, warum Ringen, die bei uns eine Materialprüfung nicht bestehen, eine wirklich miese Nacht im Labor bevorsteht?

Stahl zu sein, ist bei Rothe Erde kein leichter Job: Unsere Kollegen in der Fertigung erhitzen ihn auf mehr als 1.200 Grad, stauchen ihn mit einer Kraft von bis zu 60 Meganewton, und lochen und walzen ihn anschließend nahtlos. Danach drehen sie den Ring zerspanend, bohren und schleifen ihn. Ist er dann fertig in seine endgültige Form gebracht, montieren unsere Kollegen ihn mit anderen Bauteilen zu einem Lager von Rothe Erde zusammen – wenn er alle Qualitätsprüfungen besteht.

Wichtig: Die richtige Härte eines Rings

Eine Sache, worauf wir bei den Qualitätsprüfungen besonders achten, ist die richtige Härte des Rings. Nach dem Härten, zum Beispiel dem induktiven Härten, prüfen unsere Mitarbeiter in der Fertigung unter anderem den erreichten Härtegrad.

Dafür kommen verschiedene mobile Handgeräte und Verfahren zum Einsatz wie das Leeb-Rückprallverfahren. Unsere Kollegen achten dabei darauf, dass vorher festgelegte Grenzwerte und Toleranzen eingehalten werden. Bei der Messung mit den Handgeräten handelt es sich um zerstörungsfreie Messungen, die Messung beschädigt das Lager also nicht.

Wenn es schiefläuft, kommt das Werkstofflabor ins Spiel

Wenn die gewünschte Härte nicht erreicht wurde und auch durch Nacharbeit nicht erreicht werden kann, beginnt die Arbeit unserer Kollegen aus dem Werkstofflabor. Ihr Job ist: rausfinden, was schiefgelaufen ist.

Die schlechte Nachricht für den Ring: er wird nie zu einem Lager von Rothe Erde werden. Hier wird zerstörend gemessen. Die Mitarbeiter zerschneiden den Ring und untersuchen seine Teile im Labor. Auch hier kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Eines der genauesten, das wir uns hier anschauen wollen, ist die Rockwell-Prüfung mit einem fest installierten Prüfautomaten.

Harte Nacht für den Ring: der Diamantspitze ausgeliefert

Unsere Labor-Kollegen spannen das Ringstück in die Rockwell-Härteprüfungsmaschine. Diese Maschine „piekt“ (richtigerweise eigentlich: belastet) ihn automatisiert 40- bis 50-mal an verschiedenen Stellen mit einer Diamantspitze. Meistens geschieht das über Nacht.

Der Vorgang klingt fast grausam, hat aber einen guten Grund.

Rockwell-Prüfung: Auf hundertstel Millimeter genau

Das Rockwell-Verfahren funktioniert nämlich so: Der Prüfautomat fährt als erstes eine Diamantspitze in Kegelform runter auf die Oberfläche des Rings. Hier bekommt die Diamantspitze eine Vorlast von 98,1 Newton. Die Spitze wird also auf die Oberfläche gedrückt.

Diese Vorlast ist relativ niedrig und entspricht ungefähr einer Gewichtskraft von 10 Kilogramm. Sie bleibt während der Prüfung die ganze Zeit auf dem Prüfstück und sorgt dafür, dass kleinste Unebenheiten im Stahl begradigt werden. Hierbei wird außerdem der Nullpunkt der Eindringtiefe der Prüfspitze positioniert. Ein Diamant kommt übrigens zum Einsatz, weil er härter ist als unsere gehärteten Oberflächen.

Im zweiten Schritt wird die Hauptlast auf die Diamantspitze aufgebracht. Diese liegt bei der Prüfung von gehärteten Flächen bei 1373 Newton (ungefähr 140 Kilogramm Gewichtskraft). Bei weicheren Flächen wie Bronze ist sie viel niedriger und fängt bei ungefähr 588 Newton an.

Durch die Hauptlast dringt die Diamantspitze in das gehärtete Material ein. Der Automat entfernt die Hauptlast nach wenigen Sekunden wieder und das Material selbst drückt die Diamantspitze wieder ein Stück raus. Die Differenz der Eindringtiefe der Hauptlast und der Eindringtiefe der Vorlast wird automatisch vom Prüfgerät gemessen. Dieser Weg liegt dann in der Größenordnung von Hundertstel bis Zehntel von Millimetern und wird in die Härte nach Rockwell umgewertet.

Über den Härteverlauf leiten die Mitarbeiter die Lösung ab

Der Automat führt diese Prüfung über mehrere Stunden an vielen Stellen durch, um den Härteverlauf darstellen zu können. Davon leiten die Labormitarbeiter zum Beispiel ab: ist die Leistung einer oder beider Induktionsspulen, insgesamt oder schwankend, nicht ausreichend? Oder liegt es am Material? Auch unter Einsatz von anderen Verfahren, wissen am Ende die Labormitarbeiter immer, woran es liegt, und der Fehler kann behoben werden.

Diese Prüfung erfolgt übrigens nicht nur bei Fehlern in der Produktion, sondern auch wenn eine neue Maschine eingerichtet wird. Hier wird also die richtige Leistung sichergestellt und wenn nötig kalibriert.

Viele weitere Verfahren, die die Qualität sicherstellen

Neben der Härteprüfung gehört zum Werkstofflabor noch eine ganze Reihe weiterer Prüfverfahren, die alle denselben Zweck haben: herauszufinden, warum ein Material sich so verhält, wie es sich verhält. Dazu zählen auch zerstörungsfreie Prüfungen wie Ultraschall, Wirbelstrom, Magnetpulver oder das Rot‑Weiß‑Verfahren, bei dem Risse durch Farbstoff sichtbar werden. Außerdem Zug‑ und Kerbschlagversuche sowie metallographische Untersuchungen, bei denen Schliffe präpariert, geätzt und unter dem Mikroskop auf beispielsweise Korngröße und Reinheitsgrad untersucht werden.

Allen Laborverfahren gemeinsam ist: sie stellen sicher, dass die Lager von Rothe Erde über Jahrzehnte hinweg zuverlässig tun, was sie sollen. Und manchmal heißt das eben auch, dass ein Werkstoff eine sehr unbequeme Nacht verbringen muss – unter dem strengen Blick eines Diamantkegels.