Wie chemikalienbeständig ist eine Linearwelle? Material- und Korrosionsleitfaden

Für eine Linearwelle gibt es keine universelle Einstufung der „chemischen Beständigkeit“. Seine tatsächliche Korrosionsbeständigkeit hängt von der abSchaftmaterial, Oberflächenbehandlung, chemischer Typ, Konzentration, Temperatur, Einwirkzeit und Wartungsbedingungen.

Beispielsweise kann eine Standardwelle aus gehärtetem Stahl in einer trockenen Automatisierungsmaschine jahrelang zuverlässig funktionieren, aber schnell rosten, wenn sie ständig Wasser oder einer aggressiven Reinigungslösung ausgesetzt wird. Eine Welle aus Edelstahl bietet im Allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständigkeit, aber selbst Edelstahl ist nicht gegen alle Säuren, Laugen, Chloride oder Industriechemikalien beständig.

Daher sollte die chemische Beständigkeit anhand der tatsächlichen Arbeitsumgebung beurteilt werden und nicht einfach die Welle mit der härtesten oder hellsten Oberfläche ausgewählt werden.

Was bestimmt die chemische Beständigkeit einer Linearwelle?

Das Material ist wichtig, aber es ist nur ein Teil des Problems.

Bei der Bewertung einer Linearwelle, die Chemikalien ausgesetzt ist, sollten Ingenieure Folgendes prüfen:

• Chemischer Typ:Wasser, Kühlmittel, Reinigungsmittel, Salzlösung, Säure, Alkali, Lösungsmittel oder eine andere Prozesschemikalie;
• Konzentration:Eine verdünnte Reinigungslösung kann sich ganz anders verhalten als eine konzentrierte Chemikalie.
• Temperatur:Korrosion kann mit steigender Temperatur erheblich zunehmen;
• Expositionszeit:gelegentliches Spritzen unterscheidet sich vom ständigen Eintauchen;
• Reinigungshäufigkeit:Durch wiederholtes Abwaschen können schützendes Öl und Schmiermittel entfernt werden.
• Chloridgehalt:Chloride können selbst bei Edelstahl zu Lochfraß und Spaltkorrosion führen.
• Oberflächenzustand:Kratzer, beschädigte Beschichtungen und Verunreinigungen können den Schutz beeinträchtigen;
• Maschinengeometrie:Eingeschlossene Flüssigkeiten rund um Stützen oder Lagergehäuse können zu stärkerer lokaler Korrosion führen.

Wie vergleichen sich gängige Linearwellenmaterialien?

DLY-Linearwellen sind in verschiedenen Material- und Oberflächenbehandlungsrichtungen erhältlich, darunter gehärteter GCr15-Lagerstahl, C45-Stahl, Edelstahl und verchromte Wellen.

Ihr Korrosionsverhalten ist unterschiedlich:

Diese Tabelle ist nur eine allgemeine Auswahlrichtung. Es sollte nicht als chemisches Kompatibilitätszertifikat verwendet werden.

Es ist beispielsweise sinnvoll zu sagen, dass eine Welle aus rostfreiem Stahl eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweist als eine Standardwelle aus Kohlenstoffstahl. Zu sagen, dass es „beständig gegen Säuren und Laugen“ ist, ohne die chemischen Bedingungen anzugeben, ist nicht gültig.

Wie chemisch beständig sind GCr15- und C45-Linearwellen?

GCr15 und C45 werden häufig für industrielle Linearwellen verwendet, da sie eine geeignete Härte, Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.

Keines der Materialien sollte jedoch in erster Linie aufgrund der chemischen Beständigkeit ausgewählt werden.

Ohne geeigneten Oberflächenschutz kann Feuchtigkeit zu Oxidation und Rost führen. Durch den Kontakt mit ätzenden Flüssigkeiten kann die präzisionsgeschliffene Oberfläche noch schneller beschädigt werden.

Dies ist wichtig, da Korrosion an einer Linearwelle nicht nur ein optisches Problem darstellt.

Wenn ein Kugellinearlager wiederholt über einen korrodierten Bereich fährt:

• die Oberflächenrauheit nimmt zu;
• Der Rollwiderstand kann sich ändern.
• Lochfraß kann den Kontaktweg des Lagers beschädigen;
• Rostpartikel können in das Lager eindringen;
• Lärm und Vibrationen können zunehmen;
• Die Lebensdauer von Welle und Lager kann sich verkürzen.

Daher sind Standard-GCr15- oder C45-Wellen normalerweise besser für kontrollierte Industrieumgebungen geeignet, sofern kein geeigneter Korrosionsschutz bereitgestellt wird.

Wie viel Schutz bietet die Verchromung?

Die Verchromung bildet eine schützende Oberflächenschicht und kann die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu einer unbehandelten Welle aus Kohlenstoffstahl oder Lagerstahl verbessern.

Dies ist oft nützlich, wenn die Welle in folgenden Fällen betrieben wird:

• feuchte Werkstätten;
• Geräte, die gelegentlich Wasser ausgesetzt sind;
• Verpackungsmaschinen;
• leicht korrosive Industrieumgebungen;
• Anwendungen, die eine bessere Oberflächenbeständigkeit erfordern.

Allerdings sollte die Verchromung nicht als universelle chemische Barriere betrachtet werden.

Seine Leistung hängt von folgenden Faktoren ab:

• Beschichtungsqualität;
• Beschichtungsdicke;
• Oberflächenvorbereitung;
• chemische Umgebung;
• mechanischer Verschleiß;
• ob die beschichtete Oberfläche zerkratzt oder beschädigt ist.

Sobald die Schutzschicht beschädigt ist und der darunter liegende Stahl freigelegt wird, kann örtliche Korrosion beginnen.

Aus diesem Grund kann ein verchromter Schaft eine gute Verbesserung seinFeuchtigkeit und Lichtkorrosionsbedingungen, sollte jedoch nicht automatisch für aggressive Säuren, Lösungen mit hohem Chloridgehalt oder raue chemische Verarbeitungsumgebungen spezifiziert werden.

Für einen detaillierteren Vergleich sieheVerchromte Linearwelle im Vergleich zu normaler Linearwelle.

Ist Edelstahl gegen alle Chemikalien beständig?

NEIN.

Edelstahl bietet Korrosionsbeständigkeit, da Chrom in der Legierung dazu beiträgt, einen dünnen passiven Schutzfilm auf der Oberfläche zu bilden. Wenn dieser Film stabil bleibt, ist der Stahl in vielen Umgebungen korrosionsbeständiger als gewöhnlicher Kohlenstoffstahl.

Allerdings kann der Schutzfilm unter bestimmten Bedingungen brechen.

Zu den wichtigen Risiken gehören:

• chloridhaltiges Wasser;
• Salzlösungen;
• starke Säuren;
• Hochtemperatur-Chemikalien;
• Spalten, in denen sich Chemikalien konzentrieren;
• Ablagerungen, die verhindern, dass die Oberfläche sauber bleibt;
• falsche Auswahl der Edelstahlsorte.

Unterschiedliche Edelstahlsorten weisen auch ein unterschiedliches Korrosionsverhalten auf. Ein Material, das in Süßwasser gut funktioniert, funktioniert möglicherweise nicht so gut in Meerwasser, einer sauren Lösung oder einem erhitzten Reinigungsprozess.

Warum sind Chloride wichtig?

Chloride verdienen besondere Aufmerksamkeit, da sie örtliche Korrosion von Edelstahl verursachen können.

Anstatt gleichmäßigen Rost über den gesamten Schacht hinweg zu erzeugen, kann der Chloridangriff zu kleinen Löchern in der Oberfläche führen. Bei einer Linearlagerwelle können sogar lokale Oberflächenschäden von Bedeutung sein, da die Lagerkugeln immer wieder denselben Laufweg durchlaufen.

Das Risiko hängt vom Zusammenwirken mehrerer Bedingungen ab:

• Chloridkonzentration;
• Edelstahlsorte;
• Temperatur;
• pH-Wert;
• Sauerstoff und Oxidationsmittel;
• Spalten oder eingeschlossene Flüssigkeit;
• Oberflächenreinheit.

Bei Geräten in der Nähe von Meerwasser, Salznebel, Sole, chlorhaltigen Reinigungsmitteln oder ähnlichen Umgebungen sollte daher die Edelstahlsorte speziell für den Einsatzzweck bestätigt werden.

Was ist mit Säuren und Laugen?

Es ist technisch nicht korrekt, eine Linearwelle einfach als „säurebeständig“ oder „alkalibeständig“ zu klassifizieren.

Chemische Konzentration und Temperatur können das Ergebnis völlig verändern.

Beispielsweise verträgt ein Material möglicherweise eine verdünnte Lösung bei Raumtemperatur, unterliegt jedoch einer viel schnelleren Korrosion, wenn dieselbe Chemikalie konzentriert oder erhitzt wird.

Wenn eine Welle einer sauren oder alkalischen Prozessflüssigkeit ausgesetzt ist, sorgen Sie für Folgendes:

• chemischer Name;
• Konzentration;
• maximale Temperatur;
• kontinuierliche oder intermittierende Exposition;
• Eintauchen, Spritzen oder Dampfeinwirkung;
• Reinigungs- und Spülmethode.

Wenn die chemische Umgebung kritisch ist, sollten Materialkompatibilitätsdaten oder Anwendungstests überprüft werden.

Können Linearwellen in der Nähe von industriellen Kühlmitteln verwendet werden?

Ja, aber die Kühlmittelbelastung sollte trotzdem beurteilt werden.

Kühlmittel für Werkzeugmaschinen können Wasser, Öle und chemische Zusätze enthalten. Ihre Wirkung auf eine Linearwelle hängt von der Formulierung, Konzentration, Verschmutzung und Wartung des Kühlmittels ab.

Mögliche Probleme sind:

• Kühlmittel auf Wasserbasis, das nach Entfernung des Schutzöls zu Korrosion führt;
• Kühlmittel dringt in das Linearlager ein;
• An der nassen Wellenoberfläche haftende Späne oder Schleifpartikel;
• Schmiermittel wird verdünnt oder weggespült;
• Korrosion beginnt unter Ablagerungen, die auf der Welle verbleiben.

In CNC- und Bearbeitungsumgebungen können Schutzabdeckungen, Dichtungen, Abstreifer und regelmäßige Schmierung genauso wichtig sein wie das Wellenmaterial selbst.

Was ist mit Reinigungs- und Desinfektionsmitteln?

Geräte, die in der Lebensmittelverarbeitung, Verpackung, für medizinische oder Laboranwendungen verwendet werden, können wiederholt mit Reinigungs- oder Desinfektionsmitteln gereinigt werden.

Wiederholtes Reinigen schafft eine andere Umgebung als ein gelegentliches versehentliches Spritzen.

Reinigung kann:

• Schutzöl entfernen;
• Fett von Linearlagern waschen;
• chemische Rückstände in Fugen und Nischen hinterlassen;
• erhöhen die Korrosion an beschädigten Oberflächen;
• Setzen Sie Dichtungen und Polymerkomponenten nicht verträglichen Chemikalien aus.

Aus diesem Grund sollte bei der Auswahl der Welle der gesamte Reinigungsprozess berücksichtigt werden und nicht nur die Chemikalienkonzentration während eines Reinigungszyklus.

Das Linearlager kann vor der Welle ausfallen

Die chemische Beständigkeit sollte für das gesamte Linearbewegungssystem bewertet werden.

Ein Edelstahlschacht kann optisch sauber bleiben, während bereits eine andere Komponente im System angegriffen wird.

Das komplette System kann Folgendes umfassen:

• Linearlagerkugeln;
• Lageraußenhülse;
• Kugelhalter;
• Robben;
• Schmiermittel;
• Wellenstützen;
• Befestigungselemente;
• Lagergehäuse;
• Montageplatten.

Organische Lösungsmittel haben beispielsweise möglicherweise nur geringe unmittelbare Auswirkungen auf die Metallwelle, können aber dennoch bestimmte Dichtungen, Kunststoffhalterungen oder Schmiermittel beschädigen.

Daher ist die Auswahl einer korrosionsbeständigen Welle unter Vernachlässigung von Lager, Dichtung und Schmiermittel keine vollständige Lösung.

Wie wirkt sich Korrosion auf die Genauigkeit linearer Bewegungen aus?

Bei chemischer Korrosion muss nicht viel Metall entfernt werden, bevor ein lineares Lagersystem beeinträchtigt wird.

Die Welle ist eine Präzisionslagerfläche. Lokale Lochfraßbildung oder Rauheit können den reibungslosen Ballkontakt beeinträchtigen.

Mögliche Symptome sind:

• erhöhter Laufwiderstand;
• grobe Bewegung an bestimmten Positionen;
• ungewöhnliche Lagergeräusche;
• sichtbare Rostspuren;
• beschädigte Dichtungen;
• vorzeitiger Lagerverschleiß;
• erhöhte Clearance nach fortgesetztem Betrieb.

Der Korrosionsschutz ist daher Teil der Aufrechterhaltung der Bewegungsleistung und nicht nur der Aufrechterhaltung des Aussehens der Welle.

So wählen Sie eine Linearwelle für eine chemische Umgebung aus

Ein praktischer Auswahlprozess ist:

1. Identifizieren Sie die Chemikalie.Verwenden Sie nicht nur Bezeichnungen wie „Reinigungsflüssigkeit“ oder „Säure“.
2. Konzentration bestätigen.Sorgen Sie für die normale und maximale Konzentration.
3. Temperatur bestätigen.Berücksichtigen Sie sowohl die Betriebs- als auch die Reinigungstemperatur.
4. Bestimmen Sie die Art der Belichtung.Ist der Schacht eingetaucht, bespritzt, Dampf ausgesetzt oder befindet er sich einfach in der Nähe?
5. Bestimmen Sie die Expositionshäufigkeit.Kontinuierliche Exposition und gelegentlicher Kontakt sind unterschiedliche Auslegungsbedingungen.
6. Wählen Sie das Schaftmaterial aus.Vergleichen Sie gehärteten Standardstahl, verchromten Stahl und Edelstahl.
7. Überprüfen Sie das Lager und die Dichtungen.Sie müssen die gleiche Umgebung tolerieren.
8. Überprüfen Sie die Schmierung.Stellen Sie fest, ob die Chemikalie das Schmiermittel entfernt, verdünnt oder verunreinigt.
9. Überprüfen Sie die Entwässerung der Maschine.Vermeiden Sie Orte, an denen Chemikalien um die Welle oder den Träger herum eingeschlossen bleiben.
10. Kompatibilität bestätigen.Bei aggressiven Chemikalien sollten Sie vor der endgültigen Auswahl Informationen zur Materialverträglichkeit einholen oder Anwendungstests durchführen.

Allgemeine Auswahl nach Arbeitsumgebung

Wie kann die Korrosion linearer Wellen reduziert werden?

Die Materialauswahl ist der erste Schritt, aber auch Maschinendesign und Wartung sind wichtig.

Zu den sinnvollen Maßnahmen gehören:

• Halten Sie die Welle sauber und ausreichend geschmiert.
• Entfernen chemischer Rückstände nach der Exposition, wenn das Verfahren dies zulässt;
• Verhindert, dass Wasser oder Chemikalien um die Wellenhalterungen herum zurückbleiben;
• Verwendung von Abdeckungen oder Faltenbälgen, wenn eine direkte Exposition vermieden werden kann;
• Überprüfung verchromter Schäfte auf Kratzer oder Lackschäden;
• Prüfen von Edelstahlwellen auf Lochfraß oder Fleckenbildung;
• Wartung von Lagerdichtungen und Abstreifern;
• Verwendung kompatibler Schmiermittel;
• Ersetzen beschädigter Komponenten, bevor sich die Korrosion im Lagerlaufbereich ausbreitet.

In vielen Anwendungen ist es zuverlässiger, das Bewegungssystem von der chemischen Umgebung zu isolieren, als sich ausschließlich auf korrosionsbeständige Materialien zu verlassen.

Welche Informationen sollten Sie an DLY senden?

Wenn eine lineare Welle in der Nähe von Chemikalien betrieben wird, stellen Sie mehr als den Wellendurchmesser und die Wellenlänge bereit.

Zu den nützlichen Informationen gehören:

• Schaftdurchmesser;
• Schaftlänge;
• Menge;
• lineares Lagermodell;
• chemischer Name;
• chemische Konzentration;
• maximale Betriebstemperatur;
• Expositionsmethode: Spritzer, Dampf, Eintauchen oder Abwaschen;
• Expositionshäufigkeit;
• erforderliches Schaftmaterial;
• erforderliche Oberflächenbehandlung;
• Schmierbedingungen;
• Maschinenzeichnung oder Installationsfoto;
• alle erforderlichen Materialien oder Prüfunterlagen.

DLY kann dann beim Vergleich der verfügbaren Angebote helfenLinearwelleMaterialien und Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten entsprechend der Anwendung.

Abschluss

Die chemische Beständigkeit einer Linearwelle kann nicht allein durch eine Zahl oder den Materialnamen beschrieben werden.

GCr15- und C45-gehärtete Wellen bieten eine gute Verschleißfestigkeit für standardmäßige industrielle Linearbewegungssysteme, erfordern jedoch Schutz in korrosiven Umgebungen. Eine Verchromung kann die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und leichte Korrosion verbessern, eine beschädigte Beschichtung kann jedoch den darunter liegenden Stahl freilegen. Edelstahl bietet im Allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständigkeit, seine Leistung hängt jedoch immer noch von der spezifischen Qualität und der chemischen Umgebung ab.

Die richtige Auswahl sollte daher Folgendes berücksichtigen:

Bei aggressiven Säuren, Laugen, Chloridlösungen oder anderen aggressiven Chemikalien sollte die Materialverträglichkeit konkret bestätigt werden, anstatt sich auf eine allgemeine Aussage wie „Edelstahl ist chemikalienbeständig“ zu verlassen.

← Zurück zum DLY-Blog