Der Einfluss hoher oder niedriger Umgebungstemperaturen auf Rollenkettenmaterialien
In industriellen Anwendungen finden Rollenketten als wichtige Antriebskomponente breite Verwendung in verschiedenen Maschinen und Produktionslinien. Unterschiedliche Einsatzumgebungen stellen jedoch unterschiedliche Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Rollenketten. Insbesondere bei hohen oder niedrigen Temperaturen verändern sich die Eigenschaften der Werkstoffe erheblich, was sich direkt auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Ketten auswirkt. Dieser Artikel untersucht daher eingehend die Auswirkungen hoher und niedriger Temperaturen auf die Werkstoffe von Rollenketten und bietet internationalen Großhändlern eine Orientierungshilfe bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe.
1. Überblick über Werkstoffe für Rollenketten
Rollenketten werden üblicherweise aus Kohlenstoffstahl, legiertem Stahl, Edelstahl und anderen Werkstoffen gefertigt. Kohlenstoffstahl zeichnet sich durch niedrige Kosten und hohe Festigkeit aus, weist jedoch eine geringe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf. Legierter Stahl verbessert Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit durch die Zugabe von Legierungselementen wie Chrom, Nickel, Molybdän usw. Edelstahl bietet hervorragende Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie hohe Festigkeit und eignet sich für raue Einsatzumgebungen.
2. Der Einfluss hoher Umgebungstemperaturen auf Rollenkettenmaterialien
(I) Änderungen der Materialfestigkeit
Mit steigender Temperatur nimmt die Festigkeit von Rollenkettenmaterialien allmählich ab. Beispielsweise beginnt die Festigkeit einer herkömmlichen Kohlenstoffstahlkette ab einer Temperatur von 200 °C deutlich zu sinken. Bei Temperaturen über 300 °C ist der Härte- und Festigkeitsverlust noch ausgeprägter, was die Lebensdauer der Kette verkürzt. Dies liegt daran, dass hohe Temperaturen die Gitterstruktur des Metalls verändern, die Bindungskräfte zwischen den Atomen schwächen und somit die Tragfähigkeit des Materials verringern.
(ii) Einfluss der Oxidationsbeständigkeit
In Umgebungen mit hohen Temperaturen neigen Rollenkettenmaterialien zu Oxidationsreaktionen. Kohlenstoffstahlketten reagieren bei hohen Temperaturen leicht mit Sauerstoff und bilden Eisenoxid. Dieses verbraucht nicht nur das Material selbst, sondern bildet auch eine Oxidschicht auf der Kettenoberfläche. Dies führt zu einem Anstieg des Reibungskoeffizienten und damit zu erhöhtem Verschleiß. Edelstahlketten hingegen bilden aufgrund ihres Legierungsanteils, beispielsweise durch Chrom, einen dichten Chromoxidfilm auf der Oberfläche. Dieser verhindert wirksam die weitere Korrosion des Materials durch Sauerstoff und verbessert so die Oxidationsbeständigkeit der Kette.
(iii) Schmierprobleme
Hohe Temperaturen können die Eigenschaften von Schmierölen und -fetten verändern. Zum einen sinkt die Viskosität des Schmieröls, die Schmierwirkung verschlechtert sich, und es kann kein wirksamer Schmierfilm auf der Reibfläche der Kette gebildet werden. Dies führt zu erhöhter Reibung und verstärktem Verschleiß. Zum anderen kann das Fett schmelzen, verdampfen oder sogar verbrennen, seine Schmierwirkung verlieren und den Kettenverschleiß weiter beschleunigen. Daher ist es bei der Verwendung von Rollenketten in Umgebungen mit hohen Temperaturen notwendig, für hohe Temperaturen geeignete Schmierstoffe auszuwählen und die Schmierintervalle zu erhöhen.
III. Der Einfluss niedriger Temperaturen auf Wälzkettenmaterialien
(I) Erhöhte Sprödigkeit des Materials
Mit sinkender Temperatur nimmt die Zähigkeit von Rollenkettenmaterialien ab und die Sprödigkeit zu. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen verringert sich die Schlagfestigkeit der Materialien deutlich, und es kommt häufiger zu Sprödbrüchen. Beispielsweise verschlechtert sich die Schlagfestigkeit einiger Standardstahlketten erheblich, wenn die Temperatur unter -20 °C sinkt. Dies liegt daran, dass die atomare thermische Bewegung des Materials bei niedrigen Temperaturen geschwächt ist, die Versetzungsbewegung erschwert wird und die Fähigkeit des Materials, äußere Einwirkungen zu absorbieren, abnimmt.
(II) Verfestigung von Schmierstoffen
Niedrige Temperaturen erhöhen die Viskosität von Schmieröl oder -fett und können es sogar verfestigen. Dadurch wird die Kette beim Anlaufen nicht ausreichend geschmiert, was Reibung und Verschleiß erhöht. Verfestigte Schmierstoffe können zudem den normalen Betrieb der Kette beeinträchtigen und ihre Flexibilität mindern. Daher ist es bei der Verwendung von Rollenketten in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen notwendig, Schmierstoffe mit guten Tieftemperatureigenschaften zu wählen und die Kette vor dem Einsatz vollständig vorzuwärmen und zu schmieren.
(III) Kontraktion und Deformation der Kette
Bei niedrigen Temperaturen schrumpft das Material der Rollenkette, was zu Größenänderungen der Kette und damit zu einer Beeinträchtigung der Passgenauigkeit zum Kettenrad führen kann. Zudem können niedrige Temperaturen die Eigenspannungen in der Kette erhöhen, wodurch sich die Kette im Betrieb verformt und die Laufruhe und Genauigkeit des Antriebs beeinträchtigt werden.
IV. Leistungsfähigkeit von Rollenketten aus verschiedenen Materialien bei hohen und niedrigen Temperaturen
(I) Rollenketten aus Edelstahl
Rollenketten aus Edelstahl bewähren sich sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen. Bei hohen Temperaturen bleiben Oxidationsbeständigkeit und Festigkeit erhalten, sodass sie problemlos bis 400 °C und darüber hinaus eingesetzt werden können. Auch bei niedrigen Temperaturen zeichnen sich Edelstahlketten durch hervorragende Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus und sind bis -40 °C und darunter einsetzbar. Darüber hinaus bieten sie eine gute Korrosionsbeständigkeit und eignen sich für anspruchsvolle Umgebungen wie Feuchtigkeit, Säuren und Laugen.
(II) Rollenkette aus legiertem Stahl
Durch die Zugabe von Legierungselementen verbessert sich die Gesamtleistung von Rollenketten aus legiertem Stahl. Bei hohen Temperaturen weisen sie eine höhere Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit als Kohlenstoffstahlketten auf und können im Temperaturbereich von 300 °C bis 450 °C eingesetzt werden. Auch bei niedrigen Temperaturen ist die Zähigkeit von legiertem Stahl besser als die von Kohlenstoffstahl, und er bietet einen gewissen Schutz vor Sprödbruch. Allerdings sind Rollenketten aus legiertem Stahl vergleichsweise teuer.
(III) Rollenkette aus Kohlenstoffstahl
Rollenketten aus Kohlenstoffstahl sind zwar kostengünstig, weisen aber bei hohen und niedrigen Temperaturen eine geringe Leistungsfähigkeit auf. Bei hohen Temperaturen nehmen Festigkeit und Härte deutlich ab, wodurch die Kette leicht verformt und verschleißt. Bei niedrigen Temperaturen steigt die Sprödigkeit des Kohlenstoffstahls, die Schlagfestigkeit verschlechtert sich, und die Kette bricht leichter. Daher eignen sich Rollenketten aus Kohlenstoffstahl eher für den Einsatz bei normalen Temperaturen.
V. Gegenmaßnahmen
(I) Materialauswahl
Wählen Sie das Material der Rollenkette entsprechend den Temperaturbedingungen der Arbeitsumgebung. Für hohe Temperaturen empfiehlt sich die Verwendung von Rollenketten aus Edelstahl oder legiertem Stahl; für niedrige Temperaturen können Sie speziell behandelte Rollenketten aus legiertem Stahl oder Edelstahl wählen, die ihre Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen verbessern.
(II) Wärmebehandlungsverfahren
Die Leistungsfähigkeit von Rollenkettenmaterialien lässt sich durch geeignete Wärmebehandlungsverfahren verbessern. So kann beispielsweise das Härten und Anlassen von legierten Stahlketten deren Festigkeit und Zähigkeit erhöhen; die Lösungsglühung von Edelstahlketten kann deren Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit verbessern.
(III) Schmierstoffmanagement
Bei hohen und niedrigen Temperaturen ist auf die Schmierung von Rollenketten zu achten. Wählen Sie für die jeweilige Betriebstemperatur geeignete Schmierstoffe und führen Sie regelmäßige Schmierungswartungen durch, um einen stets ausreichenden Schmierfilm auf der Oberfläche der Kettenreibungspaare zu gewährleisten. Bei hohen Temperaturen können hochtemperaturbeständige Fette oder Festschmierstoffe verwendet werden; bei niedrigen Temperaturen sollten Schmierstoffe mit guten Tieftemperatureigenschaften gewählt und die Kette vor dem Einsatz vorgewärmt werden.
VI. Praktische Anwendungsfälle
(I) Anwendungsfälle in Hochtemperaturumgebungen
In der metallurgischen Industrie werden Rollenketten aus Edelstahl in Hochtemperatur-Ofenantriebssystemen eingesetzt. Dank der hervorragenden Oxidationsbeständigkeit und Festigkeitserhaltung des Edelstahls arbeitet die Kette auch bei hohen Temperaturen stabil und reduziert so Produktionsausfälle durch Kettenschäden. Regelmäßige Hochtemperaturschmierung verlängert die Lebensdauer der Kette zusätzlich.
(II) Anwendungsfälle in Tieftemperaturumgebungen
In den Förderanlagen der Kühlkettenlogistik werden Rollenketten aus legiertem Stahl eingesetzt, die einer speziellen Tieftemperaturbehandlung unterzogen wurden. Diese Ketten zeichnen sich durch hohe Zähigkeit und Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen aus und sind für die kalten Umgebungsbedingungen in Kühlhäusern geeignet. Durch den Einsatz von Tieftemperaturschmierstoffen werden zudem ein reibungsloser Lauf und geringer Verschleiß der Kette bei niedrigen Temperaturen gewährleistet.
VII. Schlussfolgerung
Hohe und niedrige Temperaturen beeinflussen die Eigenschaften von Rollenkettenmaterialien erheblich. Dies äußert sich unter anderem in veränderter Festigkeit, unterschiedlicher Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, Schmierproblemen und erhöhter Sprödigkeit. Bei der Auswahl von Rollenkettenmaterialien müssen die Temperaturbedingungen der Einsatzumgebung unbedingt berücksichtigt werden. Verschiedene Werkstoffe wie Edelstahl, legierter Stahl oder Kohlenstoffstahl sollten sorgfältig ausgewählt und entsprechende Wärmebehandlungsverfahren sowie Schmierungsmaßnahmen durchgeführt werden, um einen zuverlässigen Betrieb und eine lange Lebensdauer der Rollenkette in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Für internationale Großhändler ist das Verständnis dieser Einflussfaktoren und Gegenmaßnahmen hilfreich, um beim Kauf von Rollenketten die richtigen Entscheidungen zu treffen und den Bedürfnissen verschiedener Kunden in unterschiedlichen Einsatzumgebungen gerecht zu werden.
Veröffentlichungsdatum: 12. März 2025