Besonders dünne Wälzlager für Vakuum- und Reinraumanwendungen

Trockene Zeiten

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Die Ultra-Slim, Metrischen Dünnring- und Edelstahl- Hybrid-Lager sind speziell für Präzisionsanwendungen verschiedener innovativer, automatisierter Maschinen und Anlagen entwickelt worden und heute weltmarktführend und richtungsweisend. Besonders mit Edelstahl-Hybrid-Lagern sind trockene Zeiten im Maschinenbau angesagt. Diese Lagerversion läuft nicht nur trocken, d. h. ohne Schmiermittel, sondern eignet sich außerdem bestens für Reinraum- und Vakuumanwendungen.

Der Autor Gunther Schulz ist Geschäftsführer der R.A. Rodriguez GmbH, Eschweiler

Konventionelle Stahllager können in den meisten Anwendungen ihren Dienst über Jahre störungsfrei verrichten. Sie weisen jedoch bei entsprechenden Einsatzbedingungen, wie in der Halbleiterindustrie, bedeutend geringere Lebenserwartungen auf. So greifen z. B. Schwefelsäure und andere Materialien, die zum Ätzen der „wafer“ verwendet werden, die Lager an. Lager in Hochvakuumanwendungen können die Wärme nicht ableiten, da solche Bedingungen die Oberfläche zerstören und in Verbindung mit den Schmierstoffen abrasive Partikel enthalten. Diese Fremdkörper können das gesamte Vakuumsys-tem verunreinigen.
Auch die Schmierstoffe haben meist leicht flüchtige Inhaltsstoffe, die im Vakuum ausgasen. Spezielle Schmierstoffe wie Perflourpolyether-Vakuumfette (PFPE) gasen zwar nicht so stark aus, polimerisieren dafür jedoch leichter. Die gelösten Metallpartikel reagieren chemisch mit dem Fluoranteil des Schmierstoffes und es entstehen gummiartige Rückstände, die die freie Lagerbewegung verhindern. Die hohe Viskosität von PFPE erfordert höhere Start- und Laufmomente als bei konventionell gefetteten Lagern – insbesondere bei überfetteten Lagern.
Reduziert man das Schmierlevel auf 15 Prozent der Kapazität, verringert das die Momente und die Anzahl der für die Kontamination verantwortlichen Partikel. Die Lager schmierfrei zu betreiben, löst dieses Problem komplett; aber es entstehen noch andere Probleme: Die ungeschmierte Oberfläche erfährt bereits bei geringen Umlaufgeschwindigkeiten eine erhöhte Abnutzung durch die mikroskopische Oberflächenrauheit der Kugeln und Laufbahnen. Die daraus entstehenden Partikel verursachen wiederum eine Kontamina-tion. Eine mögliche Lösung ist der Einsatz von Festschmierstoffen. Eine andere Lösung sind die Keramik-Hybrid-Lager. Sie kombinieren Edelstahlringe mit Keramikkugeln, z. B. aus Silikonnitrit.
Kein Abrieb
Im Gegensatz zu Vollstahllagern vermeiden Keramikkugeln den unerwünschten Abrieb auch bei ungeschmiertem Einsatz. Keramikkugeln haben ein höheres Elastizitätsmodul als Stahl und machen dadurch das Lager steifer, weniger anfällig gegen Vibrationen und genauer. Zusätzlich sind die Kugeln chemisch stabil, korrosionsbeständig, leichter und besitzen einen wesentlich besseren Reibkoeffizienten. Der nächste Schritt des Hybrid-Konzepts sind Vollkeramiklager. Sie werden ihre Anwendung in der Halbleiterfertigungen finden, wo keine Verunreinigungen der Umgebung akzeptiert werden können. Vollkeramiklager sind heute noch nicht im Einsatz. Fortschritte bei den Keramikwerkstoffen werden sie aber bald möglich machen.
Mehr Dünnringlager
Das Produktprogramm der Dünnringlager in Zolll-Abmessungen wurde um metrische Dünnringlager erweitert. Jede Serie basiert auf einem einzigen Querschnitt, der mit steigendem Bohrungsdurchmesser konstant bleibt. Bei den metrischen Lagern kommt hinzu, dass die Anschlusskons-truktionen einfacher werden.
Als Reaktion auf die Forderung nach immer kleineren und leichteren Lagern hat Kaydon die Ultra Slim Serie vorgestellt. Der Querschnitt dieser Lager von nur 2,5 mm ermöglicht den Einsatz in kleinsten, beengten Umgebungen. Sie ergänzen die umfangreiche Reali Slim Dünnringlagerserie und stehen als Schrägkugellager, Rillenkugellager und Vierpunktlager zur Verfügung. Die mit Keramikkugeln ausgestatteten Ultra Slim Lager gibt es in 14 verschiedenen Abmessungen mit Durchmessern von 35 bis 170 mm. Durch die Verwendung von Edelstahl sind sie korrosionsbeständig. Als Platzhalter zwischen den vollkugeligen Keramikkugeln sitzen im Durchmesser einige µm kleinere Edelstahlkugeln. Auf Grund dieser Anordnung können die Lager problemlos im UHV-Bereich eingesetzt werden.
Ausführliche Informationen
Edelstahl-Hybrid-Lager
Metrische Dünnringlager
Ultra Slim Dünnringlager
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