Der Begriff “Rollieren” begegnet einem immer wieder. Immer wieder wird z.B. von einem rollierten Zapfen gesprochen. Wir sind dem Thema nachgegangen und die in der Schweiz ansässige Firma Feller Pivotage, als Spezialist auf diesem Gebiet, gab uns auf diese eigentlich einfach lautende Frage eine umfassende Antwort.
Was ist Rollieren? Die Feller SA definiert den Begriff Rollieren als Überbegriff für die ebenfalls verwendeten Bezeichnungen Glatt‐, Fest‐ und Feinwalzen. Rollieren ist ein spanloses Verfahren zum Glätten und Verfestigen von (metallischen) Werkstücken durch Wälzkörper, zum Beispiel Zapfen (Pivots) von Unruhwellen (Axe de balancier), Ankerwellen (Tige d’ancre) oder Ankerradtrieben (Pignon d’échappement). Beim Rollieren werden mittels Rollierscheiben mit einer spezifischen gerichteten Kraft (Rollierkraft) Zapfen (Pivots) bearbeitet.
Dabei wird örtlich die Fließgrenze des Werkstoffes erreicht und damit das vorhandene Oberflächenprofil plastisch verformt (Bild 2) und eingeebnet. Bei diesem Feinbearbeitungsverfahren wird der Spannungszustand in der Randschicht des Werkstoffes verändert. Ziel beim Rollieren ist die wirtschaftliche, einfache und zuverlässige Erzeugung maximaler Oberflächengüte (N2) bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit und Härte des Werkstückes an den roulierten Zonen.
Beispiel Ankerwelle (Tige d’ancre):
Glätten und Umformen durch Rollieren In der Kontaktzone der Rollierscheiben wird durch die Rollierkraft eine Flächenpressung erzeugt (Hertzsche Pressung). Die dabei wirkenden Spannungen erreichen die Fließgrenze des Werkstoffes und bewirken eine plastische Umformung des Oberflächenprofils. (Bild 4) Dabei werden die erhabenen Bereiche („Profilspitzen“) der Oberfläche eingeebnet (jedoch nicht wie oft vermutet „umgebogen“), das verdrängte Werkstoffvolumen fließt in die sich anhebenden Profiltäler.
Beispiel Unruhwellen (Axe de balancier):
Die Vorteile Die Vorteile des Rollierens sind wie folgt:
- Oberflächen von geringer Rautiefe (<1 µm) und hohem Materialtraganteil
- verminderte Gefahr der Rissbildung durch Mikrokerben (z.B. Drehriefen)
- verbesserte Verschleißcharakteristik gegenüber anderen Bauteilen
- verbesserte Korrosionsbeständigkeit durch komprimierte Kontaktflächen
- sehr gute Gleit‐ und Fügeeigenschaften
bis zu eine um 50% erhöhte Werkstoffverfestigung, deshalb erhöhte Belastbarkeit insbesondere bei dynamischer Belastung Welche Werkstoffe können rolliert werden? Es können grundsätzlich alle plastisch verformbaren Metalle rolliert werden.
In der Uhrenindustrie werden vor allem die folgenden Materialen rouliert:
- 20 AP
- LAW 100 X
- Finemac
- 4C27A (Inox)
- X35 (Inox)
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