Einige Industriebereiche werden durch sogenannte „harte” Umgebungsbedingungen mit extrem hohen oder niedrigen Temperaturen gekennzeichnet.
In diesen Umfeldern mit außergewöhnlichem Mikroklima ist vor allem auf den „thermischen Stress” zu achten.
Wir beziehen uns im begrenzten Rahmen auf die Werkstoffe und, im Spezifischen, auf Räder für industriellen Einsatz, insbesondere auf die Räder für hohe Temperaturen und ihre Beständigkeit bei harten Umgebungsbedingungen.
Mikroklimatische Bedingungen im Industrieumfeld
Die mikroklimatischen Bedingungen der Arbeitsbereiche sind je nach
verschiedenen Faktoren unterschiedlich:
- Produktionszyklus (bei besonderen Temperaturen stattfindende Produktionen);
- Raumeigenschaften (Arbeiten unter Tage, in Höhenlagen etc.);
- strukturelle Eigenschaften der Arbeitsorte (Baumaterialien, thermische Eigenschaften etc.);
- Anlagen mit Kontrollfunktionen der Klimabedingungen (Lüfter, Klimatisierungsgeräte etc.).
Auswirkungen des Thermoschocks auf die Werkstoffe
Eine plötzliche Temperaturänderung kann hohe Temperaturgradienten mit verschiedenen Graden der Verformung und der folglichen Spannung verursachen. Überschreiten diese Spannungen die Grenzwerte, kann es zu einem Materialbruch kommen.
Die Thermoschockbeständigkeit (RST) ergibt sich aus folgender Formel:
RST= σ κ/ E α (10.33)
Die Thermoschockbeständigkeit ist direkt proportional mit der Bruchfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Folglich: Je höher die Wärmeleitfähigkeit ist, desto größer ist die Fähigkeit des Werkstoffs, Hitze abzubauen und den Temperaturgradient zu verringern.
Die Thermoschockbeständigkeit ist umgekehrt proportional mit dem Youngscher Modul, bei dessen Anstieg höhere Spannungen mit dementsprechender Verformung einhergehen, und Dehnungskoeffizient, bei dessen Anstieg die Verformungen aufgrund der Temperaturänderungen zunehmen.
Metalle und Glas haben hohe Thermoschockbeständigkeitswerte: Die Metalle aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, während Glas einen niedrigen Dehnungskoeffizient aufweist. Die Technologie ermöglichte die Entwicklung vieler Harze mit spezifischen Widerstandsfähigkeiten, auch und vor allem in Bezug auf die Räder für hohe Temperaturen.
Werkstoffe für Räder für hohe Temperaturen
Die Werkstoffe, aus denen Räder für industriellen Einsatz und die entsprechenden Gehäuse bestehen, sind normalerweise für den Einsatz bei Raumtemperatur (von 0 °C bis +40 °C) geeignet.
Für den Einsatz bei niedrigeren oder höheren Temperaturen ist vor allem auf die Werkstoffe der Räder und Gehäuse zu achten.
Die geeignetsten Werkstoffe für den Einsatz unter harten Umgebungsbedingungen sind:
- Silikongummi,
- Hitzebeständige Phenolharz,
- mechanisches Gusseisen,
- mit Glasfaser verstärktes Polyamid 6.
Diesem Artikel können die spezifischen Eigenschaften der für die verschiedenen Anwendungen geeigneten Räder für industriellen Einsatz entnommen werden.
Schlussfolgerungen
Für eine effiziente Thermoschockbeständigkeit ist es also ausschlaggebend, dass für die unter harten Umgebungsbedingungen (mit extrem heißen oder kalten Temperaturen) verwendeten Räder für industriellen Einsatz die richtigen Werkstoffe gewählt werden.
(Bilderquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)
