Kugel-Winnies Kugel-Wissen

Liebe Technik-Fans,

es sind nun schon über 50 Jahre, die ich in der Kugel- und Wälzkörperbranche arbeite. Davon war ich allein in der Kugelfertigung über 30 Jahre und in der Rollenfertigung 10 Jahre tätig. Die vielen Jahre haben es mir ermöglicht, jede Menge Spezialwissen und Erfahrungen innerhalb der Branche zu sammeln. Auch habe ich in der Zeit einige namhafte Kugel- und Rollenhersteller kennengelernt, mit denen ich nun seit Jahrzehnten in Kontakt stehe.

Mindestens 30 dieser bekannten Kugelhersteller haben wir in den letzten 20 Jahren weltweit kontaktiert und dort immer wieder Kugeln aus dem Material 1.3505 in den besonderen Qualitäten G5 und G3 angefragt. Dabei haben wir die Erkenntnis gewonnen, dass diese beiden Sonderqualitäten auf dem gesamten Markt für Kugeln gar nicht oder nur äußerst selten erhältlich sind.

Kugeln in der Sonderqualität G5 können nur wenige Kugelhersteller anbieten, da selbst diese bereits sehr aufwendig in der Herstellung sind und die Produktion daher nur dem ein oder anderen Hersteller überhaupt möglich ist.
Zu Stahlkugeln aus dem Material 1.3505 und der Sonderqualität G3 – die hochwertigste Qualität, die es nach der Norm DIN5401 gibt – haben wir auf der ganzen Welt kein einziges Angebot erhalten.

Durch unsere Kontakte und Verbindungen zu anderen Kugelherstellern sowie unser eigenes gesammeltes Know-How ist es uns, nach Jahren der Zusammenarbeit mit vor allem deutschen Kugelherstellern, gelungen, selbst Kugeln aus dem Material Chromstahl 1.3505 und in der Sonderqualität G5 herzustellen und anzubieten (auch im Produktsegment größerer Kugeln). Außerdem haben wir es in Zusammenarbeit mit einen Deutschen Kugelhersteller geschafft, sogar Kugeln aus dem Material 1.3505 in der Sonderqualität G3 anzufertigen und dürften somit der einzige Lieferant weltweit sein, der diese verkauft.

Liebe Technik-Fans,

wir haben jeden Tag mehrere Anfragen, warum die Preise von nicht härtbaren Edelstahlkugeln aus verschiedenen Materialien teilweise stark voneinander abweichen. Daher möchte ich hier einen Überblick geben über die Unterschiede zwischen den einzelnen Materialien, angefangen bei der Qualität G40 bis hin zur Qualität G1000. Konkret sprechen wir also über die Qualitäten G40, G100, G200, G500, G600, G700 und die Qualität G1000, die es aber laut DIN5401 schon gar nicht mehr gibt.

Für den Kunden ist dies nicht einfach, denn bei der Vielzahl der Qualitäten, die eine Kugel haben kann, ist die Qualität eine der wesentlichen Informationen. Oft ist eine Kugel im Handel aber nur mit „Industriequalität“ oder „Präzisionsstahlkugel“ gekennzeichnet, damit fehlen die genauen Angaben.

Hinweis:
Es gibt nur sehr wenige Hersteller, die Kugeln aus nicht härtbarem Edelstahl in größeren Größen in der Qualität G100 oder sogar der Qualität G40 fertigen. Denn je weicher die Kugel ist, desto aufwendiger ist es auch, eine Qualitätskugel zu fertigen.

Hierzu ein Beispiel für eine Kugel mit dem Durchmesser 50,000 mm, Material 1.4301 oder 1.4401:

• Qualität G100: Toleranzwert von PM 2,5 µm.
• Qualität G200: Toleranzwert von PM 5,0 µm, er ist also doppelt so hoch wie bei einer Qualität G100.
• Qualität G300: Toleranzwert von PM 15,0 µm, er ist also dreimal so hoch wie bei einer Qualität G200.
• Qualität G500: Toleranzwert von PM 25,0 µm, auch hier gibt es also wieder eine deutliche Steigerung zur Qualität G300.
• Qualität G600: keine feste Toleranzangabe mehr. Hier wird nur noch mit dem sogenannten Grenzabweichungswert gearbeitet. Er liegt bei PM 200 und damit beim achtfachen Wert einer Kugel in der Qualität G500.
• Qualität G700: ebenfalls keine feste Toleranzangabe mehr. Hier wird ebenso mit dem sogenannten Grenzabweichungswert gearbeitet. Er liegt bei PM 1000 und damit beim 40-fachen Wert einer Kugel in der Qualität G500. Hier ist aber zu beachten, dass die Toleranzangabe PM1000 als theoretischer Wert zu betrachten ist, der tatsächliche Wert liegt etwa bei PM 300 und damit ähnlich hoch wie bei einer Kugel der Qualität G600.
• Kugeln in der Qualität G1000 gibt es laut DIN5401 nicht. Daher bieten wir solche Kugeln auch nicht an. Weiterhin haben wir keine Kugeln der minderwertigen Qualität G700 als Lagerkugel im Programm. Wenn wir solche Kugeln verkaufen, dann nur als Kugeln für Schleuder und Zwille, weil bei dieser Anwendung die Toleranz keine Rolle spielt.

Auch Kugeln der minderwertigen Qualität G600 bieten wir nicht als Lagerkugel an. Wenn wir solche Kugeln verkaufen, dann nur als Munition für Schleuder und Zwille, oder als Mahl- oder Polierstahlkugeln. Auch bei diesen Anwendungen spielt die Toleranz keine größere Rolle.

Bitte beachten Sie:
Kugeln in der Qualität G700 oder G600 sind auf Grund der Toleranzwerte auch nicht als Lagerkugel oder Ventilkugel zum Abdichten von Rohrleitungen verwendbar.

Fazit:
Wenn Sie also die Toleranzwerte betrachten, wird deutlich, woher die Preisunterschiede kommen. Zusätzlich durchlaufen Kugeln der Qualitäten G100 bis G500 auch zusätzliche Bearbeitungsprozesse, um qualitativ hochwertige Kugeln zu fertigen.

 

Liebe Technik-Fans...

Jede Woche melden sich bei uns Kunden, die bei anderen Anbietern Kugeln gekauft haben, welche ihnen in der Anwendung Probleme bereiten. Darunter sind Kugeln mit ungleichen Kugeldurchmessern oder aber Kugeln, die nur oberflächengehärtet sind. Kugeln mit ungleichen Kugeldurchmessern sind als Lagerkugeln ungeeignet, selbst beim Einsatz in einem Fahrradlager können diese bereits durchscheuern. Wir haben diese Kugeln für unsere Kunden geprüft, an dieser Stelle waren es zusätzlich lediglich oberflächengehärtete Kugeln.

Auch hören wir immer wieder, dass Kugeln an der Oberfläche aufgerissen sind. Auch dies ist darauf zurückzuführen, dass Kugeln ohne Materialangaben verkauft wurden, die für die jeweilige Anwendung völlig ungeeignet waren.  
Am meisten mit Vorsicht zu genießen sind vage Angaben wie „Präzisionskugel“, „Präzisionsstahlkugel“ oder „hochwertige Lagerkugel“, wenn diese Angabe nicht durch eine Qualitätsangabe ergänzt wird.

Also Vorsicht beim Kauf, wenn die Angaben zur Kugelqualität fehlen!

Zu Erklärung:
Angenommen, sie benötigen eine Lagerkugel und kaufen eine Kugel, die als Industriequalität oder sogar völlig ohne Qualitätsangabe verkauft wird, kann es sein, dass Sie eine Kugel in der Qualität G500 verkauft bekommen. Für diesen Zweck würden Sie aber eine Kugel in der Qualität G10 oder G20 benötigen. Eine Kugel der Qualität G500 hat damit verglichen ca. 100-fache Toleranzwerte, somit werden bei dem Kugellager mit Sicherheit relativ schnell Probleme auftreten.

Auf die ebenfalls wichtige Angabe des Sortiermaßes möchten wir an dieser Stelle nicht eingehen, dazu wird es einen eigenen Blog-Artikel geben.

Kugel-Winnie blickt auf fast 50 Jahre Erfahrung mit Kugeln und deren Einsatzmöglichkeiten zurück. Auch mit Rollen haben wir jahrelange Erfahrung.

Die nachfolgende Tabelle gilt hauptsächlich für Chromstahlkugeln aus den Materialien 1.3505 und 1.3520 (ab 40,000 mm) sowie aus dem Material 1.3536 (ab 100 mm) und wurde von uns erstellt, um dieses Thema für unsere Kunden übersichtlich und verständlich darzustellen. Detailliertere Angaben auch über weitere Qualitäten finden Sie auf dem Datenblatt „Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit“. Die Maß- und Formtoleranzen entsprechen der DIN 5401/ISO3290.

Qualitäten und Toleranzen
 

Kugelqualitäten im Überblick:

G3 und G5:

Höchstwertige Präzisionsstahlkugeln sind Kugeln in den Qualitäten G3 und G5. Diese bekommen Sie kaum auf dem Markt und sie sind normalerweise nicht in Onlineshops erhältlich. In unserem Shop erhalten Sie jedoch Kugeln dieser Qualitäten, sogar in verschiedenen Materialien.

G10 und G16:

Kugeln in den Qualitäten G10 und G16 sind als Kugeln der Kategorie Sonderqualität zu betrachten. In unserem Shop erhalten Sie Kugeln der Qualität G10 in fast allen Größen bis 10mm, größere Kugeln gibt es meist nur in der Qualität G20, die in der Regel auch ausreichend ist.
 

G20 bis G100:

Kugeln in der Qualität G20 bis G100 sind als Präzisionsstahlkugeln zu sehen und unter Berücksichtigung des Verwendungszweckes einsetzbar.
 

G200 bis G500:

Kugeln ab der Qualität G200 bis Qualität G500 sind nicht mehr als Präzisionsstahlkugeln zu sehen und können bei einfachen Verwendungszwecken eingesetzt werden.

Dabei gibt es die Qualitätsstufen G3 bis G28 jeweils bis zu unterschiedlichen maximalen Durchmesserbereichen. Informationen zu weiteren Qualitäten, wie G300, G500 in unterschiedlichen Durchmesser-Abstufungen, G600 und G700 finden Sie auf dem Datenblatt „Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit“.

Liebe Technik-Fans,

häufig werden ungehärtete Edelstahlkugeln verkauft, ohne die wichtige Angabe der Kugelqualität.  

Dies stellt für den Kunden ein Problem dar, denn bei der Vielzahl der Qualitäten die eine Kugel haben kann, ist das eine der wesentlichen Informationen. Angenommen, Sie kaufen Lagerkugeln, die mit „Industriequalität“ oder „Präzisionsstahlkugeln“ in der Produktbeschreibung beworben werden. Hier fehlen aber die genauen Angaben zur Qualität als auch zum Sortiermaß!

Da wir immer wieder Anfragen zu diesem Thema erhalten, könnt Ihr euch hier einen Überblick über die gängigen Qualitätsangaben bei ungehärteten Edelstahlkugeln verschaffen. Ungehärtet Edelstahlkugeln werden zum Beispiel aus nichtrostendem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl / Material 1.4301 (V2A) und nichtrostender austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl Material 1.4401 (V4A) gefertigt.

Hinweis: Je weicher die Kugel ist, umso größer ist der Aufwand eine gute bis sehr gute (runde), also sehr hochwertige Qualität zu erreichen. So sind die Kugeln in der Qualität G20/G16 und G10 sehr schwer und aufwendig zu fertigen und kaum auf den Markt erhältlich bzw. nur im kleineren Durchmesserbereich.

Angenommen, Sie benötigen eine Lagerkugel und kaufen eine, die als „Industri von G100 bis G500 verwendet werden. Es macht also einen großen Unterschied welche Kugelqualität Sie für welchen Zweck verwenden!

Genaue Werte finden Sie auf unserer Seite Informationen & Downloads im Auszug aus der DIN5401: 2002-08.

Die Preise für Qualitätskugeln ungehärtet (nicht härtbarer Stahl) aus den oben aufgeführten Materialien sind höher, da der Materialpreis im Vergleich zu Chromstahlkugeln oder härtbaren Edelstahlkugeln um das Zwei- bis Dreifache steigt. Auch der Mehraufwand für die Fertigung, welches das weiche Material mit sich bringt, ist hier mit einkalkuliert.

Kugeln in der Qualität G600 und G700 sind dagegen wesentlich günstiger. Ihre hohen Toleranzwerte sind nicht mit Lagerkugeln vergleichbar und sie werden daher bei uns auch nicht als diese angeboten. Sie können diese Kugeln aber gut als Polierstahlkugeln/Mahlkugeln/Dekokugeln oder auch für Abschlüsse bei Treppen, Edelstahlgeländern oder Gartenzäune und anderes verwenden, da das Material auch bohr- und schweißbar ist.

Zur Veranschaulichung ein paar Vergleichswerte:

Lagerkugeln:

Kugelgrösse 20,000 mm, Qualität G100 n. DIN5401 - Toleranz PM2,5µü
KU. 20,000 mm M2,5 µü - Mögliches Istmass 19,9985 mm
KU. 20,000 mm P2,5 µü - Mögliches Istmass 20,0025 mm
ergibt eine zulässige mögliche Gesamttoleranz von 0,005 mm

Kugelgrösse 20,000 mm, Qualität G500 n. DIN5401 - Toleranz PM25
KU. 20,000 mm M25 µü - Mögliches Istmass 19,975 mm
KU. 20,000 mm P25 µü - Mögliches Istmass 20,025 mm
ergibt eine zulässige mögliche Gesamttoleranz von 0,050 mm

keine Lagerkugeln:

Kugelgrösse 20,000 mm, Qualität G600 n. DIN5401 - Toleranz PM200
KU. 20,000 mm M200 - Mögliches Istmass 19,800 mm
KU. 20,000 mm P200 - Mögliches Istmass 20,200 mm
ergibt eine zulässige mögliche Gesamttoleranz von 0,4 mm

Kugelgrösse 20,000 mm, Qualität G700 n. DIN5401 - Toleranz PM1000
KU. 20,000 mm M1000 - Mögliches Istmass 19,000 mm
KU. 20,000 mm P1000 - Mögliches Istmass 21,000 mm
ergibt eine zulässige mögliche Gesamttoleranz von 2,00 mm

Diese Aufstellung zeigt deutlich, wie wichtig die Qualitätsangeben bei Kugeln sind, um das tatsächlich geeignete Maß zu erhalten!

Liebe Technik-Fans,

da wir immer wieder Nachfragen zu den Sortierungen der Qualitäten und deren Kennzeichnung bekommen, haben wir eine Beschreibung mit den wichtigsten Informationen zusammengefasst.

Klassen und Sorten

Kugeln gibt es in den Qualität G3, G5, G10, G16, G20, G28, G40 usw. Abhängig vom Durchmesser sind jeweils das größte und das kleinste Abmaß sowie die Formtoleranz, die in der DIN5401 festgelegt ist. Die Nachsetzzeichen entsprechen den Klassenbezeichnungen.

Kugeln, die unter gleichen Bedingungen hergestellt wurden (Lose), werden innerhalb einer Klasse (Qualität) nach dem mittleren Losdurchmesser DwmL in Kugelsorten mit sehr kleiner Durchmessertoleranz sortiert.

Jede Sorte wird getrennt verpackt und auf der Verpackung mit dem mittleren Abmaß gekennzeichnet. Eine Packung enthält damit jeweils nur Kugeln einer Sorte. Bei der Lieferung von Kugeln mit gleichem Nennmaß und gleicher Klasse aus mehreren Packungen kann die Sorte von Packung zu Packung unterschiedlich sein.

Bevorzugte Sortenspanne z. B. in der Automobilindustrie bei Güteklassen G10 bis G40: +6 bis –6.

Bezeichnung der Sorten

Die Sortenbezeichnung befindet sich auf jeder Verpackung:
N bei Null - z. B. KU.6,000 mm N0 = Istmaß 6,000 mm
P bei Pluswert (mit Angabe des Wertes)- z.B. 6,000 mm P5 = Istmaß 6,005 mm
M bei Minuswert (mit Angabe des Wertes) - z.B. 6,000 mm M5 = Istmaß 5,995 mm

Maßgeblich ist die DIN 5401:2002-08 für Sortierungen, Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit

Wichtiger Hinweis

Für eine Lagerung sind immer nur Kugeln einer Sorte zu nehmen!

Liebe Technik-Fans,

leider kommt es immer wieder vor, dass Stahlkugeln, insbesondere Chromstahlkugeln, von externen Anbietern ohne Qualitäts- / Materialbezeichnungen oder mit Produktmängeln (beispielsweise Rostflecken) verkauft werden. Das veranlasst uns, auf die Wichtigkeit der Qualitätsangaben und -toleranzen bei Chromstahlkugeln, Sondermaterial 1.3520, hinzuweisen. Zur Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit nach Vorgaben der DIN 5401 finden sich in unserem Datenblatt zur Maßgenauigkeit bereits die Richtwerte.
 

Ein Beispiel:
die Beschaffenheit von Chromstahlkugeln im Durchmesserbereich von 40 mm und größer, die unter anderem in Lagern, darunter diese von Großdrehverbindungen, Drehkränzen, Windrädern und Kränen, verwendet werden. Für Kugeln mit 40 bis 150 mm Durchmesser wird hierbei das Wälzlagerstahl 1.3520 (100CrMnSi6-4) verwendet, für größere Durchmesser Wälzlagerstahl 1.3536 (100CrMo7-3). Die beiden Werkstoffe unterscheiden sich vom Chromstahl 1.3505 nur durch ihre sogenannte Durchhärtbarkeit und werden speziell für größere Kugeln verwendet.
 

Auch hier im Shop sind die größeren Kugeln (40 bis 120 mm) alle aus dem Material Chromstahl 1.3520, wodurch optimale Bedingungen für Härte und Belastbarkeit der Kugeln geschaffen werden. Alternativ bieten wir für den Durchmesserbereich 40 bis 100 mm auch Chromstahlkugeln aus Wälzlagerstahl 1.3505, die momentan aber nicht im Shop eingestellt sind. Kugeldurchmesser von über 120 mm können allerdings nur auf Anfrage und bei der Abnahme einer entsprechenden Stückzahl gefertigt werden, da sie in der Regel keine Lagerware sind.

Liebe Freunde des Schleudersports,

Sicherheit im Schleudersport ist uns ein wichtiges Anliegen. Dazu gehört für Euch Schützen auch, dass Ihr einschätzen könnt, inwieweit der Härtegrad der Kugel einen Einfluss auf Eure Sicherheit hat:

Die folgenden Schuss-Tests wurden mit 8 mm-Kugeln im Butterfly-Stil durchgeführt.
 

Schuss-Test ungehärtete Kugel 8 mm

Die Kugeln wurden gegen den Amboss geschossen, dort prallten sie ab und wurden im Kanister gefangen. Die Geschwindigkeit der Kugeln lag zwischen 108 und 112 m/s. Ein großer Teil der vorhanden Energie führte zur Verformung (Fallplatte) der Kugel.

Es zeigt sich also: Diese ungehärteten Stahl-/Eisenkugeln sind weniger abprallfreudig als gehärtete Kugeln, da ein Großteil der Energie in der Verformung umgewandelt wird. Das ist ein großes Plus für die Sicherheit beim Schleudersport.
 

Schuss-Test gehärtete Kugeln 8 mm

Bei Schuss-Tests unter gleichen Bedingungen mit gehärteten Kugeln zeigte sich: Hier findet keine Verformung statt, da die Chromstahl-Kugeln einen sehr hohen Härtegrad haben. An den Kugeln ist keine Verformung zu sehen, dafür hat der Amboss eine Delle abbekommen.

Für die Testergebnisse und Bilder danken wir dem Schleuder-Schützen Tobse! ‪

Liebe Technik-Fans...

Häufig werden Stahlkugeln ohne die wichtige Angabe der Kugelqualität verkauft. Dies ist für den Kunden schwierig, denn bei der Vielzahl der Qualitäten, die eine Kugel haben kann, ist dies eine der wesentlichen Informationen. Oft steht nur „Industriequalität“ ­­oder „Präzisionsstahlkugel“ dabei, damit fehlen die genauen Angaben! Wir haben jeden Tag mehrere Anfragen zu diesem Thema, deswegen werde ich hier die Bedeutung der Qualitätsangabe kurz erläutern:

Angenommen, sie benötigen eine Lagerkugel und kaufen eine Kugel, die als „Industriequalität“ oder sogar völlig ohne Qualitätsangabe verkauft wird, kann es sein, dass Sie eine Kugel in der Qualität G500 verkauft bekommen. Für diesen Zweck würden Sie aber eine Kugel in der Qualität G10 oder G20 benötigen. Eine Kugel der Qualität G500 hat damit verglichen ca. 100-fache Toleranzwerte, somit werden bei dem Kugellager mit Sicherheit relativ schnell Probleme auftreten.

Also Vorsicht beim Kauf, wenn die Angaben zur Kugelqualität fehlen!

Die nachfolgende Tabelle gilt hauptsächlich für Chromstahlkugeln aus den Materialien 1.3505 und 1.3520 (ab 40,000 mm) sowie aus dem Material 1.3536 (ab 100 mm) und wurde von uns erstellt, um dieses Thema für unsere Kunden übersichtlich und verständlich darzustellen. Detailliertere Angaben auch über weitere Qualitäten finden Sie auf dem Datenblatt „Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit“. Die Maß- und Formtoleranzen entsprechen der DIN 5401/ISO3290.

Qualitäten und Toleranzen
 

Kugelqualitäten im Überblick:

G3 und G5:

Höchstwertige Präzisionsstahlkugeln sind Kugeln in den Qualitäten G3 und G5. Diese bekommen Sie kaum auf dem Markt und sie sind normalerweise nicht in Onlineshops erhältlich. In unserem Shop erhalten Sie jedoch Kugeln dieser Qualitäten, sogar in verschiedenen Materialien.

G10 und G16:

Kugeln in den Qualitäten G10 und G16 sind als Kugeln der Kategorie Sonderqualität zu betrachten. In unserem Shop erhalten Sie Kugeln der Qualität G10 in fast allen Größen bis 10mm, größere Kugeln gibt es meist nur in der Qualität G20, die in der Regel auch ausreichend ist.
 

G20 bis G100:

Kugeln in der Qualität G20 bis G100 sind als Präzisionsstahlkugeln zu sehen und unter Berücksichtigung des Verwendungszweckes einsetzbar.
 

G200 bis G500:

Kugeln ab der Qualität G200 bis Qualität G500 sind nicht mehr als Präzisionsstahlkugeln zu sehen und können bei einfachen Verwendungszwecken eingesetzt werden.

Dabei gibt es die Qualitätsstufen G3 bis G28 jeweils bis zu unterschiedlichen maximalen Durchmesserbereichen. Informationen zu weiteren Qualitäten, wie G300, G500 in unterschiedlichen Durchmesser-Abstufungen, G600 und G700 finden Sie auf dem Datenblatt „Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit und Rauheit“.

Großkugeln:

Großkugeln fangen je nach Hersteller meist ab den Durchmesserbereichen > 40,000 mm oder > 50,8 mm an. Ab einem Durchmesser von 100 mm gibt es nicht mehr viele Hersteller, die Kugeln dieser Größe fertigen. Für Großkugeln ab 50,8 mm bzw. > 50,8 mm sind größenbedingt andere Qualitätsstufen ­­zu berücksichtigen.

Für detaillierte Informationen stehen Ihnen unsere umfangreichen Datenblätter zu den Qualitätsangaben pro Kugel sowie zu Sortierungen zu Verfügung. Zu den Datenblättern...