Jaka jest odporność chemiczna wału liniowego? Przewodnik po materiałach i korozji

Wał liniowy nie ma jednej uniwersalnej oceny „odporności chemicznej”. Rzeczywista odporność na korozję zależy odmateriał wału, obróbka powierzchni, rodzaj substancji chemicznej, stężenie, temperatura, czas ekspozycji i warunki konserwacji.

Na przykład standardowy wał ze stali hartowanej może niezawodnie pracować przez lata w suchej maszynie automatycznej, ale szybko rdzewieje pod wpływem ciągłego wystawienia na działanie wody lub agresywnego roztworu czyszczącego. Wał ze stali nierdzewnej ogólnie zapewnia lepszą odporność na korozję, ale nawet stal nierdzewna nie jest odporna na każdy kwas, zasadę, chlorek lub chemikalia przemysłowe.

Dlatego też odporność chemiczną należy oceniać w oparciu o rzeczywiste środowisko pracy, a nie po prostu wybierać wał o najtwardszej lub najjaśniejszej powierzchni.

Co określa odporność chemiczną wału liniowego?

Materiał jest ważny, ale to tylko jedna część problemu.

Oceniając wał liniowy narażony na działanie środków chemicznych, inżynierowie powinni sprawdzić:

• Typ chemiczny:woda, płyn chłodzący, detergent, roztwór soli, kwas, zasada, rozpuszczalnik lub inna chemikalia procesowe;
• Stężenie:rozcieńczony roztwór czyszczący może zachowywać się zupełnie inaczej niż stężony środek chemiczny;
• Temperatura:korozja może znacznie wzrosnąć wraz ze wzrostem temperatury;
• Czas narażenia:sporadyczne rozpryskiwanie różni się od ciągłego zanurzenia;
• Częstotliwość czyszczenia:wielokrotne mycie może usunąć olej ochronny i smar;
• Zawartość chlorków:chlorki mogą powodować ryzyko wżerów i korozji szczelinowej nawet w przypadku stali nierdzewnej;
• Stan powierzchni:zadrapania, uszkodzone powłoki i zanieczyszczenia mogą zmniejszyć ochronę;
• Geometria maszyny:ciecz uwięziona wokół podpór lub obudów łożysk może spowodować poważniejszą lokalną korozję.

Jak porównują się popularne materiały na wały liniowe?

Wały liniowe DLY są dostępne w kilku wersjach materiałowych i obróbce powierzchni, w tym wałów z hartowanej stali łożyskowej GCr15, stali C45, stali nierdzewnej i wałów chromowanych.

Ich zachowanie korozyjne jest inne:

Tabela ta stanowi jedynie ogólny kierunek wyboru. Nie należy go używać jako certyfikatu zgodności chemicznej.

Rozsądne jest na przykład stwierdzenie, że wał ze stali nierdzewnej ma lepszą odporność na korozję niż standardowy wał ze stali węglowej. Twierdzenie, że jest „odporny na kwasy i zasady” bez określenia warunków chemicznych nie jest prawdą.

Jak odporne chemicznie są wały liniowe GCr15 i C45?

GCr15 i C45 są szeroko stosowane w przemysłowych wałach liniowych, ponieważ mogą zapewnić odpowiednią twardość, odporność na zużycie, obrabialność i wydajność kosztową.

Jednakże żadnego materiału nie należy wybierać przede wszystkim ze względu na odporność chemiczną.

Bez odpowiedniego zabezpieczenia powierzchni wilgoć może powodować utlenianie i rdzę. Narażenie na żrące ciecze może jeszcze szybciej uszkodzić precyzyjnie oszlifowaną powierzchnię.

Ma to znaczenie, ponieważ korozja wału liniowego to nie tylko problem związany z wyglądem.

Kiedy łożysko liniowe kulkowe wielokrotnie przemieszcza się po skorodowanym obszarze:

• wzrasta chropowatość powierzchni;
• opór toczenia może się zmienić;
• wżery mogą uszkodzić ścieżkę styku łożyska;
• cząstki rdzy mogą przedostać się do łożyska;
• hałas i wibracje mogą wzrosnąć;
• żywotność wału i łożyska może się zmniejszyć.

Dlatego standardowe wały GCr15 lub C45 są zwykle lepiej dostosowane do kontrolowanych środowisk przemysłowych, chyba że zapewniona jest odpowiednia ochrona przed korozją.

Jaką ochronę zapewnia chromowanie?

Chromowanie tworzy ochronną warstwę powierzchniową i może poprawić odporność na korozję w porównaniu z nieobrobionym wałem ze stali węglowej lub stali łożyskowej.

Jest to często przydatne, gdy wał pracuje w:

• wilgotne warsztaty;
• sprzęt narażony na sporadyczne działanie wody;
• maszyny pakujące;
• lekko korozyjne środowiska przemysłowe;
• zastosowań wymagających większej trwałości powierzchni.

Chromowania nie należy jednak traktować jako uniwersalnej bariery chemicznej.

Jego wydajność zależy od takich czynników jak:

• jakość powłoki;
• grubość powłoki;
• przygotowanie powierzchni;
• środowisko chemiczne;
• zużycie mechaniczne;
• czy platerowana powierzchnia została zarysowana lub uszkodzona.

Po uszkodzeniu warstwy ochronnej i odsłonięciu znajdującej się pod nią stali może rozpocząć się miejscowa korozja.

Dlatego chromowany wał może być dobrym ulepszeniemwilgoć i warunki korozji świetlnej, ale nie należy go automatycznie określać dla agresywnych kwasów, roztworów o wysokiej zawartości chlorków lub trudnych środowisk przetwarzania chemicznego.

Bardziej szczegółowe porównanie zobChromowany wał liniowy vs zwykły wał liniowy.

Czy stal nierdzewna jest odporna na wszystkie chemikalia?

NIE.

Stal nierdzewna zapewnia odporność na korozję, ponieważ chrom zawarty w stopie pomaga utworzyć na powierzchni cienką ochronną warstwę pasywną. Jeśli warstwa ta pozostanie stabilna, stal będzie w wielu środowiskach znacznie bardziej odporna na korozję niż zwykła stal węglowa.

Jednakże w pewnych warunkach folia ochronna może pęknąć.

Do ważnych zagrożeń należą:

• woda zawierająca chlorki;
• roztwory soli;
• mocne kwasy;
• chemikalia wysokotemperaturowe;
• szczeliny, w których gromadzi się chemikalia;
• osady uniemożliwiające utrzymanie powierzchni w czystości;
• nieprawidłowy wybór gatunku stali nierdzewnej.

Różne gatunki stali nierdzewnej mają również różne właściwości korozyjne. Materiał, który dobrze sprawdza się w słodkiej wodzie, może nie działać równie dobrze w wodzie morskiej, roztworze kwaśnym lub w procesie czyszczenia na gorąco.

Dlaczego chlorki są ważne?

Chlorki zasługują na szczególną uwagę, ponieważ mogą powodować miejscową korozję stali nierdzewnej.

Zamiast tworzyć jednolitą rdzę na całym wale, atak chlorków może spowodować powstanie małych wżerów na powierzchni. W przypadku wału łożyska liniowego nawet miejscowe uszkodzenie powierzchni może mieć znaczenie, ponieważ kulki łożyska wielokrotnie poruszają się po tej samej drodze ruchu.

Ryzyko zależy od kilku czynników współdziałających ze sobą:

• stężenie chlorków;
• gatunek stali nierdzewnej;
• temperatura;
• pH;
• tlen i środki utleniające;
• szczeliny lub uwięziona ciecz;
• czystość powierzchni.

W przypadku sprzętu znajdującego się w pobliżu wody morskiej, mgły solnej, solanki, środków czyszczących zawierających chlor lub podobnych środowisk, należy potwierdzić gatunek stali nierdzewnej specjalnie dla danego zastosowania.

A co z kwasami i zasadami?

Klasyfikowanie wału liniowego jako „odpornego na kwasy” lub „odporne na zasady” nie jest technicznie dokładne.

Stężenie substancji chemicznych i temperatura mogą całkowicie zmienić wynik.

Na przykład materiał może tolerować rozcieńczony roztwór w temperaturze pokojowej, ale ulegać znacznie szybszej korozji, gdy ta sama substancja chemiczna jest stężona lub podgrzana.

Jeżeli wał jest wystawiony na działanie kwaśnej lub zasadowej cieczy procesowej, należy zapewnić:

• nazwa chemiczna;
• stężenie;
• maksymalna temperatura;
• narażenie ciągłe lub przerywane;
• zanurzenie, rozpryski lub narażenie na opary;
• metoda czyszczenia i płukania.

Dane dotyczące kompatybilności materiałów lub badania aplikacji należy sprawdzić, gdy środowisko chemiczne jest krytyczne.

Czy można stosować wały liniowe w pobliżu przemysłowych chłodziw?

Tak, ale nadal należy ocenić ekspozycję na chłodziwo.

Chłodziwa do obrabiarek mogą zawierać wodę, oleje i dodatki chemiczne. Ich wpływ na wał liniowy zależy od składu chłodziwa, jego stężenia, zanieczyszczenia i konserwacji.

Potencjalne problemy obejmują:

• płyn chłodzący na bazie wody powodujący korozję po usunięciu oleju ochronnego;
• chłodziwo wpływające do łożyska liniowego;
• wióry lub cząstki ścierne przyklejone do mokrej powierzchni wału;
• lubrykant jest rozcieńczany lub zmywany;
• korozja rozpoczynająca się pod osadami pozostającymi na wale.

W środowiskach CNC i obróbki skrawaniem osłony ochronne, uszczelki, wycieraczki i regularne smarowanie mogą być tak samo ważne jak sam materiał wału.

A co ze środkami czyszczącymi i dezynfekującymi?

Sprzęt używany w przetwórstwie żywności, pakowaniu, zastosowaniach medycznych lub laboratoryjnych można wielokrotnie czyścić detergentami lub środkami dezynfekującymi.

Powtarzające się czyszczenie tworzy inne środowisko niż sporadyczne przypadkowe rozpryski.

Czyszczenie może:

• usuń olej ochronny;
• umyć smar z łożysk liniowych;
• pozostawiać pozostałości środków chemicznych w spoinach i zagłębieniach;
• zwiększyć korozję na uszkodzonych powierzchniach;
• narażać uszczelki i elementy polimerowe na działanie niezgodnych substancji chemicznych.

Z tego powodu przy wyborze wału należy wziąć pod uwagę całą procedurę czyszczenia, a nie skupiać się wyłącznie na stężeniu środka chemicznego podczas jednego cyklu czyszczenia.

Łożysko liniowe może ulec awarii przed wałem

Odporność chemiczną należy ocenić dla całego układu ruchu liniowego.

Wał ze stali nierdzewnej może pozostać wizualnie czysty, podczas gdy inny element systemu jest już atakowany.

Kompletny system może obejmować:

• kulki łożysk liniowych;
• tuleja zewnętrzna łożyska;
• uchwyt piłki;
• uszczelki;
• smar;
• podpory wału;
• elementy złączne;
• obudowy łożysk;
• płyty montażowe.

Na przykład rozpuszczalniki organiczne mogą mieć niewielki natychmiastowy wpływ na metalowy wał, ale nadal mogą uszkodzić niektóre uszczelki, plastikowe elementy ustalające lub smary.

Dlatego wybór wału odpornego na korozję, pomijając łożysko, uszczelkę i smar, nie jest rozwiązaniem kompletnym.

Jak korozja wpływa na dokładność ruchu liniowego?

Korozja chemiczna nie musi usuwać dużej ilości metalu, zanim zacznie wpływać na układ łożysk liniowych.

Wał jest precyzyjną powierzchnią nośną. Miejscowe wżery lub szorstkość mogą zakłócać gładki kontakt z piłką.

Możliwe objawy obejmują:

• zwiększony opór jazdy;
• szorstki ruch w określonych pozycjach;
• nietypowy hałas łożyska;
• widoczne ślady rdzy;
• uszkodzone uszczelki;
• przedwczesne zużycie łożysk;
• zwiększony luz po dalszej pracy.

Dlatego kontrola korozji jest częścią utrzymania wydajności ruchu, a nie tylko utrzymania wyglądu wału.

Jak wybrać wał liniowy dla środowiska chemicznego

Praktyczny proces selekcji polega na:

1. Zidentyfikuj substancję chemiczną.Nie używaj wyłącznie określeń typu „płyn czyszczący” czy „kwas”.
2. Potwierdź stężenie.Podaj stężenie normalne i maksymalne.
3. Potwierdź temperaturę.Uwzględnij temperaturę pracy i czyszczenia.
4. Określ rodzaj ekspozycji.Czy wał jest zanurzony, zachlapany, wystawiony na działanie oparów lub po prostu znajduje się w pobliżu?
5. Określ częstotliwość ekspozycji.Ciągłe narażenie i okazjonalny kontakt to różne warunki projektowe.
6. Wybierz materiał wału.Porównaj standardową stal hartowaną, stal chromowaną i stal nierdzewną.
7. Sprawdź łożysko i uszczelki.Muszą tolerować to samo środowisko.
8. Przegląd smarowania.Określ, czy substancja chemiczna usuwa, rozcieńcza lub zanieczyszcza smar.
9. Sprawdź drenaż maszyny.Unikaj miejsc, w których chemikalia pozostają uwięzione wokół wału lub podpory.
10. Potwierdź kompatybilność.W przypadku agresywnych chemikaliów należy uzyskać informacje na temat kompatybilności materiałowej lub przeprowadzić testy zastosowania przed ostatecznym wyborem.

Ogólny wybór według środowiska pracy

Jak można zmniejszyć korozję wałów liniowych?

Wybór materiału to pierwszy krok, ale projekt maszyny i konserwacja również mają znaczenie.

Przydatne środki obejmują:

• utrzymywanie wału w czystości i odpowiednim smarowaniu;
• usuwanie pozostałości chemicznych po ekspozycji, jeśli pozwala na to proces;
• zapobieganie zatrzymywaniu się wody lub chemikaliów wokół podpór szybu;
• stosowanie osłon lub miechów, gdy można uniknąć bezpośredniego narażenia;
• sprawdzenie wałów chromowanych pod kątem zarysowań lub uszkodzeń powłoki;
• sprawdzanie wałów ze stali nierdzewnej pod kątem wżerów lub plam;
• konserwacja uszczelek łożysk i wycieraczek;
• stosowanie kompatybilnych smarów;
• wymianę uszkodzonych elementów, zanim korozja rozprzestrzeni się na obszar roboczy łożyska.

W wielu zastosowaniach odizolowanie układu ruchu od środowiska chemicznego jest bardziej niezawodne niż poleganie wyłącznie na materiałach odpornych na korozję.

Jakie informacje należy przesłać do DLY?

Jeśli wał liniowy będzie działał w środowisku substancji chemicznych, należy podać większą średnicę i długość wału.

Przydatne informacje obejmują:

• średnica wału;
• długość wału;
• ilość;
• model łożyska liniowego;
• nazwa chemiczna;
• stężenie chemiczne;
• maksymalna temperatura robocza;
• metoda narażenia: rozpryski, para, zanurzenie lub zmycie;
• częstotliwość ekspozycji;
• wymagany materiał wału;
• wymagana obróbka powierzchni;
• warunki smarowania;
• rysunek maszyny lub zdjęcie instalacyjne;
• wszelkie wymagane materiały lub dokumentacja testowa.

DLY może następnie pomóc w porównaniu dostępnychwał liniowymateriały i opcje obróbki powierzchni w zależności od zastosowania.

Wniosek

Odporności chemicznej wału liniowego nie można opisać jedną liczbą ani samą nazwą materiału.

Wały hartowane GCr15 i C45 zapewniają dobrą odporność na zużycie w standardowych przemysłowych układach ruchu liniowego, ale wymagają ochrony w środowiskach korozyjnych. Chromowanie może poprawić odporność na wilgoć i lekką korozję, ale uszkodzona powłoka może odsłonić stal pod spodem. Stal nierdzewna ogólnie zapewnia lepszą odporność na korozję, ale jej działanie nadal zależy od konkretnego gatunku i środowiska chemicznego.

Prawidłowy wybór powinien zatem uwzględniać:

W przypadku agresywnych kwasów, zasad, roztworów chlorków lub innych agresywnych substancji chemicznych należy konkretnie potwierdzić zgodność materiałową, a nie polegać na ogólnym stwierdzeniu, takim jak „stal nierdzewna jest odporna chemicznie”.

← Powrót do bloga DLY