Hitzefest und gut gelagert

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Wälzlager – Bei extremen Temperaturen geraten Wälzlager oft an ihre Grenzen. Durch eine maßgeschneiderte Optimierung von Werkstoff, Schmierung und Dichtung lassen sich Lebensdauer und Leistung von Standard-Lagern deutlich verbessern.

26. August 2013

Ein Problem beim Einsatz von Standardwälzlagern der unterschiedlichen Hersteller ist, dass solche Lager sich meist nicht für extreme Einsatzbedingungen wie besonders hohe Lasten, Drehzahlen oder Temperaturen eignen, sodass stattdessen oft teure Sonderanfertigungen benötigt werden.

Einen anderen Weg geht hier der Wälzlagerspezialist Findling mit Sitz in Karlsruhe: Das Unternehmen bietet unter der Bezeichnung Xtreme bewährte Lagertechnik, die jedoch auf die jeweiligen Anforderungen hin speziell optimiert wird. Dieses Konzept verbindet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis mit kurzfristiger Verfügbarkeit.

Maßgeschneidert angepasst

Bisher führte das Unternehmen in dieser Produktreihe die Serien Xforce, Xspeed und Xclean, die speziell für Anwendungen unter besonders hohen Lasten, höchsten Drehzahlen oder mit höchsten Ansprüchen an die Robustheit für Washdown-Anwendungen sowie als Spezialausführungen für Reinraumapplikationen gedacht sind. Jetzt sind mit der Serie Xtemp zusätzlich auch spezielle Lager für Einsätze bei große Kälte und Hitze verfügbar.

Anwendungsgebiete finden sich zum Beispiel in Kühlhäusern, Lackieranlagen oder Ziegelbrennereien, in Photovoltaik-Anlagen oder in Wasseraufbereitungsanlagen in der Wüste. Hier werden Speziallösungen benötigt, weil es bei extremen Temperaturen zum Beispiel zu Wärmeausdehnungen oder zum Auslaufen des Schmierstoffs kommt, was die Laufleistung und Lebensdauer des Lagers beeinträchtigt und auch andere Maschinenelemente beschädigen kann. Die Xtemp-Lager dagegen sind je nach Ausführung für einen Temperaturbereich von –54 bis zu mehr als 1.000 Grad Celsius konstruiert, optional sind daneben auch stromisolierende Varianten verfügbar.

Die Basis für alle Ausführungen sind Rillenkugellager, an denen spezielle Modifikationen vorgenommen wurden; dazu gehören unter anderem die Wahl des geeigneten Werkstoffes, die Optimierung der Lagerluft, spezielle Fette sowie, wenn nötig, eine Wärmestabilisierung. Welcher Werkstoff zum Einsatz kommt, ist von der Temperaturspanne des Einsatzbereichs abhängig. Bei Lagern aus normalem Wälzlagerstahl (100Cr6) bleibt die volle Leistungsfähigkeit bis maximal 150 Grad Celsius erhalten, bei Edelstahllagern bis maximal 180 Grad Celsius.

Bei noch größerer Hitze wird auf Keramiklager zurückgegriffen, bei denen zudem weder Korrosion noch Verschleiß auftreten. Hier bewährt sich zum Beispiel Siliciumnitrid (Si3N4), das einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und zusätzlich chemisch äußerst beständig ist. Bei extrem hohen Ansprüchen an die Wärmebeständigkeit nutzt Findling Lager aus Siliciumcarbid, dessen Werkstoffeigenschaften bis über 1.000 Grad Celsius konstant bleiben.

In extremen Temperaturbereichen muss zudem die Lagerluft so ausgelegt sein, dass bei einer Wärmeausdehnung der Komponenten die Funktionsfähigkeit des Lagers erhalten bleibt. Eine spezielle Wärmebehandlung des Werkstoffs nach dem Härten der Lager stellt eine Stabilisierung der Werkstoffeigenschaften sicher.

Angepasste Schmierung

Auch der verwendete Schmierstoff wird von Findling gezielt an die jeweiligen thermischen Einflüsse angepasst. Für Temperaturen bis zu 160 Grad Celsius beispielsweise kommt in Gehäuselagern das Lithium-Komplex-Fett ABEG LBG zum Einsatz, das sehr resistent ist gegen Feuchtigkeit und Chemikalien sowie gegen ein Auswaschen des Fettes und sich außerdem auch bei starken Vibrationen, hohen Belastungen oder Stoßbeanspruchungen verwenden lässt.

Bei noch höheren Temperaturen bis zu 450 Grad Celsius, bei denen eine konventionelle Schmierung mit Fett nicht mehr möglich ist, sind Festschmierstoffe eine Alternative. Gebräuchlich sind hier vor allem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit. Im Programm von Findling finden sich deshalb auch Keramiklager, deren Wälzkörper in einem speziellen Graphitkäfig geführt werden, dessen Abrieb von Graphit in Kleinstmengen zur Schmierung des Lagers ausreicht.

Bei noch extremeren Einsatzbedingungen mit Temperaturen bis über 1.000 Grad Celsius dagegen müssen die (dann offenen) Lager allerdings extern geschmiert werden. Daneben liefert Findling auch Sonderbaureihen wie Axial-, Pendelkugel- und Zylinderrollenlager in hitzeresistenten Vollkeramik- und Hybrid-Ausführungen.

Dicht bei großer Hitze

Ein weiterer lebensdauerrelevanter Bestandteil der Wälzlagerkonstruktion neben der Befettung sind die Dichtungen, die das Eindringen von Verunreinigungen verhindern und den Schmierstoff bei hohen Belastungen zuverlässig im Lager halten. Für Hochtemperaturanwendungen nutzt Findling dazu meistens Dichtungen aus dem Fluor-Kautschuk-Elastomer Viton, die von –20 bis +200 Grad Celsius einsetzbar sind.

Alternativ sind auch andere Werkstoffe wie Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, Methyl-Polysiloxan, hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder Acrylat-Kautschuk verfügbar. Bei Temperaturen über 200 Grad Celsius lassen sich Verunreinigungen des Lagers mit Schutzdeckeln aus Metall oder PEEK vermeiden.

Wartungsfreundlich und langlebig

Insgesamt bewirkt die optimierte Konstruktion der Xtemp-Lager in Verbindung mit der richtigen Befettung und Dichtungstechnik bei einer Einsatztemperatur von 120 Grad Celsius eine Verlängerung der Lebensdauer im Vergleich zu Standard-Lagern des Typs Supra um das 1,2- bis 1,5-Fache. Zudem bieten die optimierten Lager in vielen Fällen besonders lange Wartungsintervalle bis hin zur völligen Wartungsfreiheit.

Auf einen Blick

- Die Findling Wälzlager GmbH in Karlsruhe ist ein führender familiengeführter Lieferant von Wälzlagern unterschiedlicher Hersteller.

- Die Spezialität des Unternehmens ist die Suche der optimalen Wälzlager für anspruchsvolle Einsatzgebiete und die Anpassung ihrer Komponenten wie beispielsweise Werkstoff, Schmierung oder Dichtung.

- Ein eigenes Prüflabor ermöglicht dabei die weltweite Recherche des optimalen Wälzlagers.

Erschienen in Ausgabe: 06/2013