Insbesondere für Anwendungen, die FDA- oder USDA-Konformität erfordern

Kugel- und Rollenumlaufführungen bilden dank ihrer hohen Laufgenauigkeit, guten Steifigkeit und hervorragenden Tragfähigkeit das Rückgrat vieler Automatisierungsprozesse und Maschinen. Diese Eigenschaften werden durch die Verwendung von hochfestem AISI/ASTM 52100 Chromstahl (allgemein als Wälzlagerstahl bezeichnet) für die tragenden Teile ermöglicht. Da Wälzlagerstahl jedoch nicht korrosionsbeständig ist, eignen sich Standard-Linearumlaufführungen nicht für die meisten Anwendungen mit Flüssigkeiten, hoher Luftfeuchtigkeit oder starken Temperaturschwankungen.

Um dem Bedarf an Umlaufführungen und -lagern für den Einsatz in nassen, feuchten oder korrosiven Umgebungen gerecht zu werden, bieten Hersteller korrosionsbeständige Ausführungen an. Die Korrosionsbeständigkeit einer Linearführung oder eines Lagers variiert jedoch je nach den bei ihrer Herstellung verwendeten Materialien und Verfahren.

Da es weder eine Standarddefinition noch eine branchenweit akzeptierte Definition der Korrosionsbeständigkeit gibt, haben wir eine Aufschlüsselung der drei gängigsten Korrosionsbeständigkeitsstufen zusammengestellt, die von den Herstellern linearer Umlaufführungen und -lager angeboten werden, zusammen mit ihren Hauptverwendungszwecken.

1 – Äußere Metallteile aus korrosionsbeständigem Stahl

Der erste Schutz vor Korrosion besteht in der Behandlung der Teile des Lagersystems, die der Umwelt ausgesetzt sind – Lagergehäuse und Führungsschiene. Diese Komponenten können aus martensitischem Edelstahl gefertigt werden. Martensitischer Edelstahl eignet sich ideal für Lageranwendungen, da er zur Dimensionsstabilität behandelt und gehärtet werden kann, um den extremen Drücken und Hertzschen Spannungen standzuhalten, die in Linearumlauflagern – insbesondere bei Kugellagern – auftreten.

Einige Hersteller bieten Linearführungen aus austenitischem Edelstahl an, der eine bessere Korrosionsbeständigkeit als martensitischer Edelstahl bietet. Austenitischer Edelstahl lässt sich jedoch nicht ausreichend härten und weist geringere Geschwindigkeiten und Tragfähigkeiten auf. Daher eignet er sich weniger gut für tragende Oberflächen als martensitischer Edelstahl.

2 – Alle Metallteile aus korrosionsbeständigem Stahl

Bei Anwendungen mit Salzwasser, Säuren, alkalischen Lösungen (Basen) oder Dampf kann es erforderlich sein, für alle Metallteile – sowohl innerhalb als auch außerhalb des Lagerblocks – Edelstahl zu verwenden. Da sie die Last tragen, bestehen die Kugeln oder Rollen üblicherweise aus martensitischem Edelstahl (ebenso wie das Lagergehäuse), während die nichttragenden Teile wie Befestigungselemente, Endplatten und Schmierteile aus austenitischem Edelstahl gefertigt sind.

Bei dieser Konfiguration ist zu beachten, dass die tragenden Komponenten (insbesondere die Laufbahnen und Wälzkörper) aus rostfreiem Stahl und nicht aus Lagerstahl bestehen, sodass die Tragfähigkeit der Lager reduziert ist.

3 – Äußere Metallteile verchromt

Für höchsten Korrosionsschutz können alle freiliegenden Metalloberflächen beschichtet werden – typischerweise mit Hartchrom oder Schwarzchrom. Einige Hersteller bieten auch Schwarzchrombeschichtungen mit einer Fluorkunststoffbeschichtung (Teflon oder PTFE-artig) an, die einen noch besseren Korrosionsschutz bietet. Chrombeschichtungen können auf die meisten Metalle, einschließlich Edelstahl, aufgebracht werden.

Der Nachteil der Beschichtung eines Linearlagers oder einer Führungsschiene besteht darin, dass die beschichteten Oberflächen dadurch dicker werden und sich somit die Höhen- und Breitentoleranzen der Lagerbaugruppen ändern.

Weitere Optionen für Korrosionsbeständigkeit

Neben Edelstahl- und Chrombeschichtungen für Linearführungen und -lager gibt es weitere Optionen, mit denen Konstrukteure und Anwender korrosive Umgebungen bewältigen können. Eine davon ist die Verwendung eines Linearumlauflagers mit einem Gehäuse aus Aluminium. Diese Konstruktion eignet sich möglicherweise für Anwendungen, bei denen feuchte oder korrosive Bedingungen möglich, aber unwahrscheinlich sind oder die Komponenten nicht direkt korrosiven Einflüssen ausgesetzt sind. Aluminiumlager sind leichter und oft günstiger als andere korrosionsbeständige Optionen, werden aber typischerweise nur in einer begrenzten Auswahl an Größen, Vorspannungen und Genauigkeitsklassen angeboten und haben eine geringere statische Tragfähigkeit als Stahl- oder Edelstahlausführungen.

Zwei weitere korrosionsbeständige Optionen für Linearführungen – insbesondere für Anwendungen, die FDA- oder USDA-Konformität erfordern – sind chemische Nickel- und Nickel-Kobalt-Beschichtungen. Beide Beschichtungen erfüllen nicht nur die Standards von USDA und FDA, sondern bieten auch hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Härte und können auf Stahl- und Edelstahlkomponenten verwendet werden.