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Stahl


SAE52100 Chromstahl (kein Präfix)


  • Höhere Härte für längere Lebensdauer rating
  • Niedrigere Kosten
  • Gut für Temperaturen von 120°C konstant bis 150°C intermittierend
  • Schlechte Korrosionsbeständigkeit


Dies ist der Standardstahl für die meisten Kugellager. Es ist härter als Edelstahl, was eine höhere Lebensdauer bedeutet. Es hat auch überlegene geräuscharme Eigenschaften gegenüber Standard-Edelstahl der Güteklasse 440. Chromstahl hat eigentlich einen geringen Chromgehalt und ist nicht korrosionsbeständig. Chromstahl verträgt Dauertemperaturen bis 120°C. Oberhalb dieser Temperatur ändert es sich stärker in seinen Maßen und die Härte wird beeinflusst, wodurch die Belastbarkeit verringert wird. Es hält zeitweise bis zu 150°C stand, aber oberhalb dieser Temperatur wird die Lagerlebensdauer erheblich reduziert.


440er martensitischer Edelstahl (Präfix "S")


  • Gute Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser und viele schwache Chemikalien
  • Gut für Temperaturen von -70°C bis 250°C konstant oder 300°C intermittierend
  • Etwas weicher als Chromstahl, dadurch geringere Tragzahlen
  • Korrosionsbeständig in Salzwasser oder Salzsprühnebel und schlechte Beständigkeit gegen Säuren/Laugen
  • Teurer als Chromstahl


Aufgrund des höheren Chromgehalts und der Zugabe von Nickel korrosionsbeständiger, wird Edelstahl der Güteklasse 440 am häufigsten für korrosionsbeständige Kugellager verwendet. Das Chrom reagiert mit dem Luftsauerstoff und bildet auf der Stahloberfläche eine Chromoxidschicht, den sogenannten Passivfilm. Es wird durch Wärmebehandlung gehärtet und bietet eine gute Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Dieser Stahl ist im Gegensatz zu austenitischem Stahl der Güteklasse 300 magnetisch.


Die Tragfähigkeit der Sorte AISI440 ist ca. 20 % geringer als die von Chromstahl, so dass die Lebensdauer leicht reduziert wird. Diese Sorte weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, wenn sie Süßwasser und einigen schwächeren Chemikalien ausgesetzt wird, korrodiert jedoch in Meerwasserumgebungen oder in Kontakt mit vielen aggressiven Chemikalien. 440er Edelstahl hält auch höheren Temperaturen als Chromstahl stand und hält bis zu 250°C konstant und bis zu 300°C intermittierend mit reduzierter Belastbarkeit stand. Über 300°C kann die Lagerlebensdauer erheblich verkürzt werden.


Austenitischer Edelstahl AISI316 (Präfix "S316")


  • Sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und viele Chemikalien
  • Als vollrolliger Typ geeignet für Temperaturen bis 500°C
  • Geeignet für kryogene Anwendungen bis -250°C
  • Vernachlässigbare Reaktion auf Magnetfelder
  • Teurer als Sorte 440 aufgrund geringer Produktionsmengen.
  • Nur für sehr geringe Last und niedrige Geschwindigkeit geeignet
  • Nicht geeignet für geräuscharme Anwendungen


Lager aus Edelstahl der Güteklasse 316 werden für eine höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser, Salzsprühnebel und einigen Säuren/Laugen verwendet. Sie eignen sich für Anwendungen bei sehr hohen Temperaturen, da der Stahl bei Temperaturen bis zu 500°C einsetzbar ist. Sie können auch in kryogenen Anwendungen eingesetzt werden, da der Stahl seine Zähigkeit bis -250°C behält. Im Gegensatz zu Lagern der Güteklasse 440 werden Lager aus Edelstahl 316 aufgrund ihrer vernachlässigbaren Reaktion auf ein Magnetfeld als nicht magnetisch eingestuft, obwohl Edelstahl 316 nach der Kaltbearbeitung magnetischer werden kann.


Edelstahl der Güteklasse 316 kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden und hält nur geringen Belastungen und niedrigen Drehzahlen stand. Die Belastungs- und Drehzahlwerte von Kugellagern aus Edelstahl 316 liegen deutlich unter denen der entsprechenden Lager der Güteklasse 440. Edelstahl der Güteklasse 316 weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in Meeresumgebungen auf, wenn er über der Wasserlinie verwendet wird oder wenn er vorübergehend mit sauberem Wasser untergetaucht wird. Es ist weniger geeignet, wenn es ständig untergetaucht ist, es sei denn, es fließt regelmäßig viel Wasser über das Lager. Dies liegt daran, dass der Passivfilm auf der Oberfläche von Edelstahl auf die Anwesenheit von Sauerstoff angewiesen ist, um sich selbst zu regenerieren. In einer Unterwasser-Meeresumgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt (z. B. stehendes Meerwasser oder unter Schlamm/Schluff) kann der Stahl anfällig für Lochfraß oder Spaltkorrosion sein. Edelstahl 316 ist weniger beständig gegen warmes Meerwasser. Lochkorrosion ist in Meerwasser über 30°C ein Risiko, während Spaltkorrosion bereits bei 10-15°C auftreten kann. Die Sorte 316 ist immer noch viel korrosionsbeständiger als die Sorte 440.


Lager aus Edelstahl 316 können bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, sofern ein geeignetes Käfigmaterial verwendet wird oder die Lager vollrollig sind. Polyethylen, PEEK oder PTFE werden häufig für Käfige in Lagern aus Edelstahl 316 verwendet.


Kunststoffe


Acetalharz / POM-C (AC)


  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und schwache Chemikalien
  • Nicht magnetisch
  • Nur Semi-Precision Grade möglich
  • Temperaturbereich -40°C bis +110°C
  • Nur für sehr geringe Last und niedrige Geschwindigkeit geeignet


PEEK (PK)


  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und die meisten Chemikalien
  • Gute Hochtemperaturleistung
  • Nicht magnetisch
  • Großer Temperaturbereich von -70°C bis +250°C
  • Nur Halbpräzision, aber höhere Festigkeit, daher für höhere Belastung und Geschwindigkeit geeignet als andere Kunststoffe


Polyethylen (PE)


  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und viele Chemikalien
  • Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
  • Nicht magnetisch
  • Temperaturbereich von -40°C bis +80°C
  • Nur für niedrige Last und niedrige Geschwindigkeit und Semi-Präzision geeignet


PTFE (PT)


  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und die meisten Chemikalien
  • Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
  • Gute Hochtemperaturleistung
  • Nicht magnetisch
  • Sehr weiter Temperaturbereich von -190°C bis +200°C
  • Geeignet für geringere Belastungen und Geschwindigkeiten als andere Kunststoffe und nur für Semi-Präzision


PVDF (PV)


  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser und die meisten Chemikalien
  • Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
  • Hält höheren Temperaturen stand als Acetal und Polypropylen
  • Nicht magnetisch
  • Ziemlich weiter Temperaturbereich von -50°C bis +150°C
  • Nur für niedrige Last und niedrige Geschwindigkeit und Semi-Präzision geeignet


Unsere standardmäßigen korrosionsbeständigen Kunststofflager haben Ringe aus Acetalharz (POM-C), Käfige aus Nylon (PA66) und Kugeln aus Edelstahl 316 oder Glas. Sie sind auch für Lebensmittelanwendungen geeignet. Sie korrodieren jedoch in Gegenwart bestimmter Chemikalien und PA66-Käfige nehmen nach langer Einwirkung Wasser auf, was zu einem Verlust der Zugfestigkeit führt. Für Ringe, Käfige und Kugeln stehen eine Reihe alternativer Materialien wie Polypropylen, PTFE, PEEK oder PVDF zur Verfügung.


Alle Kunststofflager sind Halbpräzisionslager und sollten wie 316 Edelstahllager nicht für Präzisionsanwendungen verwendet werden. Aufgrund des weicheren Materials sind sie nur für geringe Belastungen und niedrige Drehzahlen geeignet, obwohl PEEK eine bessere Tragfähigkeit besitzt. Die Korrosionsbeständigkeit variiert zwischen den Materialien mit PTFE, PEEK und PVDF, was die beste allgemeine chemische Beständigkeit ergibt.


Bei der Verwendung von Kunststofflagern bei erhöhten Temperaturen ist auf die richtige Materialwahl zu achten. Acetallager sollten nicht bei Temperaturen über 110°C und Polypropylen nur bis 80°C verwendet werden, aber andere Materialien haben eine gute Hochtemperaturbeständigkeit, insbesondere PTFE und PEEK, die beide für Temperaturen bis . geeignet sind 250°C, obwohl PTFE niedrigere Tragzahlen hat. Im Allgemeinen werden Kunststofflager für Vakuumanwendungen nicht empfohlen. Ausnahme ist PEEK mit sehr guten Ausgaseigenschaften.


Keramik


Zirkonoxid / ZrO2 (Präfix "CCZR")


  • Hohe Korrosionsbeständigkeit gegen Säuren und Laugen, kann sich jedoch nach längerer Einwirkung von heißem Wasser oder Dampf verschlechtern. Es wurden auch Studien zum Niedertemperaturabbau von Zirkonoxid in Gegenwart von Feuchtigkeit oder Wasser durchgeführt. Es gibt Hinweise auf eine gewisse Oberflächenschwächung, aber die Auswirkungen auf die Lagerleistung sind nicht eindeutig und es wird nicht angenommen, dass sie Zirkoniumoxidlager bei niedrigen Temperaturen oder Raumtemperatur ernsthaft beeinträchtigen.
  • Großer Temperaturbereich von -190°C bis 400°C ohne Käfig
  • Nicht magnetisch und elektrisch isolierend
  • Geringere Geschwindigkeit und Belastung als Stahllager
  • Nicht geeignet für geräuscharme Anwendungen
  • 75% der Dichte von Stahl
  • Höhere Biegefestigkeit und niedrigerer Elastizitätsmodul als andere Keramiken, daher besser für kleine Stoßbelastungen und Presspassungen
  • Ausdehnung ähnlich wie bei Chromstahl und wie bei 440er Edelstahl, daher kein Problem bei der Verwendung mit Stahlwelle bei hohen Temperaturen


Siliziumnitrid / Si3N4 (Präfix „CCSI“)


  • Sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Salzwasser, Säuren und Laugen
  • Sehr weiter Temperaturbereich von -210°C bis 800°C ohne Käfig
  • Nicht magnetisch, elektrisch isolierend und für den Einsatz in Hochvakuumanwendungen geeignet
  • Niedrigere Drehzahl und Belastung als Präzisionsstahllager, aber Si3N4-Kugeln werden in Hochgeschwindigkeits-Hybridlagern verwendet
  • Nicht geeignet für geräuscharme Anwendungen
  • 40% der Dichte von Stahl
  • Sehr geringe Wärmeausdehnung, daher Wellen-/Gehäusepassungen für Hochtemperaturanwendungen berücksichtigen
  • Nicht empfohlen für Stoßbelastungen oder Presspassungen


Siliziumkarbid / SiC (Präfix "CCSC")


  • Beste Korrosionsbeständigkeit der Keramik
  • Beste Hochtemperaturleistung bis 1600°C ohne Käfig
  • Nicht magnetisch
  • Elektrisch leitfähig
  • 40% der Dichte von Stahl
  • Sehr geringe Wärmeausdehnung, daher Wellen-/Gehäusepassungen für Hochtemperaturanwendungen berücksichtigen
  • Sehr spröde, kann also keine Stoßbelastungen vertragen
  • Nicht ab Lager lieferbar


Vollkeramiklager sind viel teurer als Stahllager und werden daher normalerweise in Umgebungen verwendet, die für Stahllager zu feindlich sind. Sie haben je nach Material und eingesetzten Chemikalien eine gute bis sehr gute Korrosionsbeständigkeit und werden in der Regel ohne Schmierung geliefert. Sie sind nicht magnetisch und außer Siliziumkarbid elektrisch isolierend. Vollkeramiklager können mit PTFE- oder PEEK-Käfigen ausgestattet sein oder als vollrollige Ausführung, d. h. ohne Käfig, geliefert werden. Sie können bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden, wenn sie als Vollausstattung geliefert werden.


Da Keramik viel härter als Stahl ist, ist sie spröder. Stahl verträgt große Stöße durch plastische Verformung, während Keramik eher reißt. Aus diesem Grund werden Vollkeramiklager, insbesondere Siliziumnitrid und Siliziumkarbid, nicht empfohlen, wenn hohe Stoßbelastungen zu erwarten sind. Vollkeramiklager nehmen aufgrund der größeren Sprödigkeit etwa 65 bis 75 % der Belastung eines Stahllagers auf. Die Grenzdrehzahl eines Vollkeramiklagers beträgt wegen der geringeren Rundheit der Ringe und der größeren Gefahr eines plötzlichen Versagens aufgrund der geringeren Biegefestigkeit im Vergleich zu Stahl nur etwa 25% der Drehzahl des gleichen Stahllagers.


Die Verwendung von Siliziumnitrid- oder Siliziumkarbidlagern mit Stahlwellen oder -gehäusen in Hochtemperaturanwendungen kann aufgrund des großen Unterschieds im Ausdehnungskoeffizienten zu Montageproblemen führen. Wird die größere Ausdehnung einer Stahlwelle in einem keramischen Innenring bei hoher Temperatur nicht berücksichtigt, kann es zu Lagerschäden kommen. Bei Zirkonoxid gibt es weniger Probleme, da der Ausdehnungskoeffizient dem von Stahl viel ähnlicher ist. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Wellen-/Gehäusepassung.


Hybridlager (Präfix „CB“ oder „SCB“): Siliziumnitrid ist das beliebteste für die Kugeln in Hybridlagern, da es nur 40% der Dichte von Lagerstahl hat, aber viel härter ist und somit eine höhere Verschleißfestigkeit bietet. Hybridlager sind aufgrund der geringeren Zentrifugalkraft, die von den Keramikkugeln erzeugt wird, auch zu höheren Drehzahlen in der Lage. Aufgrund der geringeren Elastizität der Kugeln ist jedoch die Kontaktfläche zwischen Kugeln und Laufbahn kleiner, was zu einem höheren Anpressdruck führt. Dadurch können die Laufbahnen schneller verschleißen. Die Drehzahlerhöhung für Hybridlager beträgt bei ausreichender Schmierung ca. 30-40%. Hybridlager können auch bei begrenzter Schmierung besser funktionieren, aber die Laufgeschwindigkeit sollte reduziert werden. Sie sind auch weniger anfällig für Kugelrutschen bei hoher Beschleunigung mit geringer Last.

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