Zu den Auswahlmöglichkeiten bei Linearlagern gehören Lagermaterial, Beschichtungen und Bezugsquellen.

Korrosion ist eine Oxidationsreaktion, die die meisten Metalle betrifft. Bei Stahl oxidiert das Eisen an der Luft und in der Nähe von Wasser und bildet Rost, der das Material mit der Zeit allmählich zerstört. Beispielsweise werden die Oberflächen von Stahl-Linearlagern durch Rost beschädigt, was die Reibung erhöht, die Geräte und die Umwelt verunreinigt und die Lebensdauer verkürzt (siehe Abbildung unten). Selbst scheinbar harmlose Oberflächenkorrosion kann in Anwendungen mit Kundenkontakt problematisch sein. Wenn die Bedingungen in Ihrer Anwendung Rostbildung begünstigen oder rostanfällig sind, sollten Sie eine Korrosionsschutzbehandlung in Betracht ziehen.

Korrosion lässt sich nicht vollständig stoppen. Es gibt jedoch Möglichkeiten, den Prozess zu verlangsamen. In diesem Artikel werden wir einige Ansätze zur Korrosionsbekämpfung sowie die damit verbundenen Vor- und Nachteile betrachten.

Materielle Angelegenheiten

Standardmäßig werden Linearführungen aus Kohlenstoffstahl gefertigt. Dieser ist sehr hart und daher für hohe Belastungen geeignet. Das Problem ist jedoch seine Rostanfälligkeit. – Das Chrom oxidiert und bildet eine inerte Schicht an der Stahloberfläche. Diese Oxidschicht verhindert, dass Eisen an die Oberfläche diffundiert und Rost bildet.

Neben Kohlenstoffstahl können Linearführungen auch aus martensitischem Stahl (400er-Serie) und austenitischem Stahl (300er-Serie) gefertigt werden. Martensit enthält etwa 18 % Chrom, aber auch einen höheren Kohlenstoffgehalt. Er ist sehr hart, jedoch nur mäßig korrosionsbeständig. Austenit weist einen deutlich höheren Chromgehalt – bis zu 26 % – auf, was zu einer dickeren Oxidschicht und einer höheren Oxidationsbeständigkeit führt.

Der Nachteil der erhöhten Korrosionsbeständigkeit austenitischer Linearführungen ist die geringere Härte. Daher verringern sich die dynamischen und statischen Tragzahlen austenitischer Linearführungen um etwa 80 % bzw. 85 %. Bei geringeren Lasten ist dies unproblematisch, da es sich hier um Tragzahlen im Bereich von mehreren hundert Kilogramm handelt. Bei höheren Lasten kann die Reduzierung durch eine Erhöhung der Anzahl der Lagerblöcke pro Schiene kompensiert werden.

Die Tragfähigkeitswerte von martensitischen Linearführungen sind die gleichen wie bei ihren Ausführungen aus Kohlenstoffstahl (keine Reduzierung).

Der größte Nachteil dieser beiden Korrosionsschutzoptionen besteht darin, dass sie deutlich teurer sein können als Linearführungen aus Kohlenstoffstahl. Für budgetbewusste Projekte ist eine Linearführung aus Kohlenstoffstahl mit Korrosionsschutzbeschichtung möglicherweise die beste Lösung.

Korrosionsschutzbeschichtungen

Es gibt zwei Arten von Korrosionsschutzbeschichtungen:

Hartverchromung

Mäßige Korrosionsbeständigkeit (entspricht der von martensitischem Edelstahl)

Härte von 750 HV

Preisgünstiger als martensitische Linearlager

Schwarzverchromung

Sehr gute Korrosionsbeständigkeit (entspricht der von austenitischem Edelstahl)

Deutlich teurer als Hartverchromung, aber günstiger als austenitische Linearführungen

Die Wahl der Beschichtung erfordert Kompromisse. Ein Linearführungslager aus Kohlenstoffstahl mit Hartchrombeschichtung eignet sich gut für Anwendungen mit moderaten Umweltbedingungen und einem geringen Preis. Für höhere Korrosionsbeständigkeit bietet schwarzverchromter Kohlenstoffstahl eine nahezu gleichwertige Korrosionsbeständigkeit zu einem günstigeren Preis; die genauen Werte variieren je nach Lagergröße und -komplexität. Für Anwendungen, die eine maximale Lebensdauer erfordern, bietet eine Schwarzchrombeschichtung auf einem martensitischen Linearführungslager den bestmöglichen Schutz.

Die Ausführung ist entscheidend.

Korrosionsschutzbeschichtungen können eine wirksame Lösung sein, doch es gibt einige wichtige Punkte zu beachten. Erstens sind beschichtete Lager keine Lagerware. Wenn ein Auftrag eingeht, greift der Hersteller nicht einfach auf ein vormontiertes Linearlager zurück, um es zu beschichten. Stattdessen fertigen die Hersteller in der Regel jedes Linearlager individuell an und beschichten Schienen und Blöcke vor der Endmontage. Je nach Hersteller, Auftragsdetails und Marktnachfrage kann sich die Lieferzeit dadurch um Wochen oder sogar Monate verlängern. Für Kunden, die sich diese lange Lieferzeit nicht leisten können, bietet die nachträgliche Beschichtung mit Korrosionsschutz eine Alternative.

Das Beschichten eines fertigen Linearlagers kann eine Herausforderung sein. Das Linearlager muss demontiert, zum Beschichten eingeschickt und nach der Rücksendung wieder montiert werden. Dieser Prozess ist zwar grundsätzlich einfach, aber nicht unkompliziert, insbesondere bei Linearlagern, die Toleranzen im Mikrometerbereich einhalten müssen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Beschichtungsdicke die Abmessungen der Laufbahnen verändert. Die Wiedermontage des Linearlagers mit den Originalkugeln würde die Beschichtung innerhalb kurzer Zeit zerstören.

Die einzige effektive Methode zur nachträglichen Beschichtung besteht darin, die Lager zu demontieren, die Lagerelemente zu beschichten und sie anschließend mit kleineren Kugeln wieder zusammenzubauen. Die Kugeln können so ausgewählt werden, dass sie in die Laufbahnen passen oder eine geeignete Vorspannung erzeugen. Dies erfordert einen Lagerbestand an Kugeln mit Durchmessern in 1-µm-Schritten sowie die Möglichkeit, das Endprodukt zu prüfen und freizugeben.

Abschließend sei noch erwähnt, dass alle Beschichtungen innerhalb des Bauteils Dickenschwankungen aufweisen. Daher erfüllt ein beschichtetes Linearlager möglicherweise nicht die Parallelitätsanforderungen des Basisbauteils. Wenn Ihre Anwendung enge Toleranzen hinsichtlich der Parallelität erfordert, aber dennoch Korrosionsrisiko besteht, kann sich die Investition in ein austenitisches oder martensitisches Linearlager lohnen.

Korrosionsschutz ist keine Frage der Wahl. Oxidation ist ein kontinuierlicher Prozess, der die Lebensdauer von Anlagen und Geräten langfristig begrenzt. Wenn die Umgebungsbedingungen einer Anwendung die Wahrscheinlichkeit von Rost und Materialschäden erhöhen, ist es unerlässlich, eine geeignete Strategie zu entwickeln. Informieren Sie sich über die verschiedenen Optionen und lassen Sie sich von Ihrem Lieferanten beraten, um die richtige Wahl für Ihre Anwendung zu treffen.