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Nov 15, 2023

Stahllager kommen zwar am häufigsten vor, sind aber nicht immer geeignet

Nichtmetallische Lager sind möglicherweise nicht für jeden geeignet

Nichtmetallische Lager sind möglicherweise nicht für jede Anwendung geeignet, für einige jedoch ideal. Eine davon ist in Unterwasser- oder Salzwasserumgebungen, wo Metallalternativen anfällig für Korrosion sind.

Kunststofflager bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und die meisten sind auch chemisch beständig. Diese werden häufig aus Acetalharz (POM) hergestellt, für stärkere Säuren und Laugen stehen jedoch auch andere Materialien wie PEEK, PTFE und PVDF zur Verfügung. Diese Kunststoffe weisen außerdem eine gute Chlorbeständigkeit auf und werden häufig in Schwimmbadausrüstungen verwendet. Diese sollten jedoch nur bei Anwendungen mit geringer Last und geringer Präzision verwendet werden. Ebenso müssen Lager, die in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden, regelmäßigen Abwaschungen und Dampfreinigung sowie potenziell korrosiven Flüssigkeiten und Materialien standhalten und gleichzeitig die Hygienestandards der Branche erfüllen.

Kunststoff kann sogar in Wasser und Salzwasser effektiv funktionieren. Darüber hinaus bleibt die Lagerleistung im Gegensatz zu Edelstahlvarianten auch bei vollständigem Eintauchen unbeeinträchtigt. Bei Verwendung mit PA66-Käfigen – einer Art verstärktem Nylon – nimmt der Käfig jedoch nach längerer Einwirkung Wasser auf, was zu einem Verlust der Zugfestigkeit des Lagers führt.

Es besteht ein weit verbreitetes Missverständnis, dass alle korrosionsbeständigen Lager für den Einsatz unter Wasser geeignet sind. Dies ist jedoch nicht der Fall. Es ist wichtig, jeden Aspekt des Lagers zu berücksichtigen, bevor es für den Einsatz in nassen Umgebungen als sicher erklärt wird. Für Kunststofflager gibt es mehrere alternative Materialien für Ringe, Käfige und Kugeln, wenn PA66-Käfige nicht ausreichen. Welche Wahl am besten geeignet ist, hängt jedoch von der erforderlichen Anwendung des Lagers ab.

Vollkeramiklager aus Zirkonoxid oder Siliziumnitrid mit PEEK-Käfigen und -Dichtungen werden durch Meerwasser nicht angegriffen und können daher in Meeresumgebungen eingesetzt werden, selbst wenn sie vollständig untergetaucht sind. Allerdings handelt es sich bei den meisten „Keramiklagern“ um Hybridlager – die Innen- und Außenringe der Lager bestehen aus Stahl, die Wälzkörper des Lagers sind jedoch aus Keramik.

Bei der Verwendung eines Hybridlagers ist zu beachten, dass die Edelstahlelemente auch beim Einsatz in Unterwasserumgebungen rosten und korrodieren.

Keramiklager aus Zirkonoxid oder Siliziumnitrid können vollständig untergetaucht betrieben werden und sind die beste Option, wenn Sie ein vollständiges „Unterwasserlager“ suchen. Diese Lager sind unempfindlich gegenüber Meerwasser und funktionieren auch unter ständigem Wassereinfluss einwandfrei. Für eine vollständige Unterwasserkorrosionsbeständigkeit muss das Lager jedoch möglicherweise mit einem besser geeigneten Öl oder Fett nachgeschmiert werden.

Bei der Suche nach einem Lager ist Korrosionsbeständigkeit eindeutig ein weitgefasstes Kriterium. Ganz gleich, ob es sich um eine Anwendung in der Lebensmittelverarbeitung, der chemischen Fertigung oder in der Schifffahrt handelt, die Wahl des richtigen Lagers ist keine leichte Aufgabe. Tatsächlich hängen Material, Käfig und Schmierung von der genauen Anwendung des Lagers ab.

„Unser Sortiment an Kunststofflagern ist ideal für diese Art von Anwendungen“, sagte Chris Johnson, Geschäftsführer von SMB Bearings. „Kunststofflager sind nicht korrodierend und in der Regel ungeschmiert, was sie ideal für gewerbliche Lebensmittelgeräte macht. Acetalharz ist das Standardmaterial, es sind jedoch Alternativen für eine höhere Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen wie der chemischen Industrie erhältlich. Das Standardsortiment an Kunststofflagern ist Erhältlich mit Kugeln aus Glas oder Edelstahl 316. Letzteres ist bei Lebensmittelanwendungen beliebter, da die Kugeln bei einem Lagerausfall leicht erkannt werden.

„Obwohl Kunststofflager für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind, haben sie doch Einschränkungen“, erklärt Johnson. „Da das Material viel weicher als Stahl ist, sollten Kunststofflager nur bei Anwendungen mit geringer Belastung verwendet werden. Allerdings ist vielen Herstellern nicht bewusst, dass die Lager gepaart werden können, um ihre Gesamtbelastbarkeit zu erhöhen.“

Das von SMB Bearings angebotene Sortiment an Kunststofflagern ist ideal für Anwendungen mit geringerer Präzision, wie z. B. Förderrollen und Trolleys. Sie können auch mit Flanschen geliefert werden, um die Montage in einem Gehäuse zu erleichtern.

In einem aktuellen Experiment im Dry-Tech-Testlabor des Unternehmens in Köln verglich Igus die Widerstandsfähigkeit seines Xiros-Flanschkugellagers mit einem herkömmlichen Metalllager in Salzwasser. Die Ergebnisse belegen, dass durch den Einsatz von schmier- und wartungsfreien Tribokunststoffen das xiros-Lager völlig unbeschadet bleibt.

Für den Versuch füllten die Igus-Ingenieure einen Behälter mit Salzwasser aus dem Meer und erhitzten ihn auf 80 °C. Anschließend kamen zwei Lager für 120 Stunden hinein: ein klassisches 2-Loch-Flanschlager aus Metall und ein xiros-Flanschlager aus xirodur B180. Beide Lager wurden im Test nicht vollständig abgedeckt, sondern der Luft ausgesetzt, um den Korrosionseffekt auszulösen.

„Das Testergebnis hat am Ende eindeutig gesprochen“, sagt Robert Dumayne, Dry-Tech-Direktor bei igus. „Bereits nach wenigen Stunden begann das Metalllager zu korrodieren.“ Am Ende des Experiments waren an allen metallischen Lagerkomponenten deutliche Rostspuren sichtbar. Das xiros-Flanschkugellager blieb auch nach 120 Stunden im erhitzten Salzwasser unangetastet – Korrosionsfreiheit ist ein klarer Vorteil für Maschinenbauer, die Geräte für den Einsatz in Reinräumen, der Lebensmittel- und Medizintechnik konstruieren, wo Rost ein Hygienerisiko darstellt.

Die Xiros-Kugellager bestehen in der Regel aus vier Komponenten: den Innen- und Außenringen sowie den Käfigen aus Kunststoff und den Kugeln aus Edelstahl oder Glas. Im Gegensatz zu Metalllagern ermöglichen die verschleißfesten Polymerlager einen sehr ruhigen und hygienischen Trockenlauf ohne einen einzigen Tropfen Schmieröl und sind wartungsfrei. Ihre lange Lebensdauer lässt sich ganz einfach online berechnen.

Zudem sind die Kunststofflager elektrisch isolierend, temperaturbeständig von -40 bis 80°C, unmagnetisch und 60 % leichter und bis zu 40 % kostengünstiger als vergleichbare Metalllager. Sie eignen sich zur Aufnahme mittlerer Belastungen und werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit häufig in Förderbändern, Etikettier-, Handhabungs- und Verpackungsmaschinen sowie in Abfüllmaschinen eingesetzt.