Korrosionsfest und wartungsarm

Bernd Preuß

Upmann aus Rheine baut maßgeschneiderte Verpackungsanlagen für die Lebensmittelindustrie. In den Verpackungsanlagen wird das Produkt, beispielsweise gefrorener Fisch, zunächst auf modernen Wägemaschinen per Computer gewogen und dann dem Verschließgerät über Förderbänder zugeführt. Dort erfolgt die Verpackung des Produktes in Papiertüten, Netze oder Folien.

Mit den Anlagen von Upmann kann der Anwender den gesamten Prozessablauf von der Produktzuführung bis zur Endverpackung abdecken. Dabei kommt der Qualität der Transportketten eine große Bedeutung zu. Denn in der gesamten Fertigungsstrecke übernehmen Ketten den reibungslosen Lauf der Förderbänder. Zwei Kettenarten kommen in den Maschinen zum Einsatz:

• 3/80-Ketten zum Anheben eines Stützbandes

• ½0- und ¼0-Ketten vom Typ 1203 zum Antrieb des Mitnehmerrings.

Damit die Ketten ständig gleichmäßig gespannt sind, werden Spannringe eingesetzt.

Die Glieder der Transportketten setzen sich aus einer Vielzahl von Einzelelementen zusammen. Buchsen, Innenlaschen und Rollen sind die Bestandteile der Innenglieder. In den Buchsen sind die Bolzen gelagert, die zusammen mit den Außenlaschen das Außenglied bilden.

Standardbolzen, in der Regel aus kalt gezogenem Einsatzstahl gefertigt, werden von Drahtrollen auf Hochgeschwindigkeitsabschermaschinen geschnitten. Scharfe Kanten, die dabei entstehen, werden durch Kaltverformen oder Gleitschleifen gerundet. Dagegen entstehen Spezialbolzen auf Dreh-automaten. Der sich anschließende Härteprozess, das Schleifen und das Polieren erhöhen den Verschleißwiderstand der Oberfläche.

Für die Fertigung der Kettenlaschen verwendet man hochwertige Vergütungsstähle. Das Laschenband wird über Abroll- und Richtgeräte den automatischen Stanz- und Lochpressen zugeführt und mit höchster Präzision in Bezug auf Teilung und Lochdurchmesser bearbeitet.

Nahtlose, hochfeste Rollen und Buchsen entstehen im Kaltfließpressverfahren. Hierzu werden Drahtabschnitte in mehreren Stufen zu einem zylindrischen Hohlkörper umgeformt. Die so gefertigten Bauteile zeichnen sich auch bei schnell laufenden Kettenantrieben durch eine hohe Lebensdauer aus, was durch eine gleichmäßige Wandstärke und einen der Produktform optimal angepassten Faserverlauf bedingt ist. Ferner sichert ein spezieller Härteprozess eine hohe Funktionalität der Ketten. Eine spezielle Wärmebehandlung liefert zähes Kernmaterial und gleichzeitig eine hohe Oberflächenhärte. Dadurch werden die Rollen unempfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und Verschleiß.

Die geräuscharmen und weitgehend wartungsfreien Rollenketten haben sich in den Upmann-Verpackungsmaschinen bewährt. Allerdings bereitete die Verpackung von gefrorenen Fischprodukten Probleme: Die Kettenglieder verklebten. Innerhalb weniger Wochen wurden die Ketten unbeweglich und rosteten. Um dieses Problem zu lösen, untersuchte man galvanisch verzinkte Ketten. Das Ergebnis war unbefriedigend, denn die Zinkschicht wurde unterwandert und rostete nach nur unwesentlich längerer Standzeit. Auch der Einsatz von doppelten Synchronriemen an Stelle der Ketten führte nicht zum Erfolg. Erst die chemische Vernickelung der verschiedenen Kettenbauteile wie Rollen, Buchsen, Laschen und Hülsen brachte die Lösung.

Wichtig für die Haftung der dünnen Nickelschichten auf der Oberfläche der Ketten-Rohbauteile ist eine auf das Beschichtungsverfahren abgestimmte Vorbehandlung. Sie variiert mit den Eigenschaften des Basismaterials. Die Bauteile werden in zwei Stufen entfettet und mit vollentsalztem Wasser gespült. Eine Säureaktivierung entfernt eventuell vorhandene Oxide von der Oberfläche und sorgt so für eine sehr gute Haftung der Nickelschichten. Eine abschließende erneute Spülung mit vollentsalztem Wasser rundet den Prozess ab.

Nickel kann aus seinen Salzlösungen chemisch abgeschieden werden, ohne dass eine Stromquelle notwendig ist. Die Abscheidung des Nickels auf der Eisenoberfläche beruht auf der elektrochemischen Spannungsreihe. Die Potenzialdifferenz zwischen beiden Metallen sorgt dafür, dass sich das edlere Nickel auf dem unedleren Eisen abscheidet.

Vernickelungsbäder bestehen im Wesentlichen aus einer Nickelsulfatlösung, organischen Salzen als Puffer und Komplexbildner sowie einem Reduktionsmittel. Letzteres unterstützt die Umwandlung der Nickelionen in elementares Nickel. Das Natriumhypophosphit in der Lösung leistet gleichzeitig einen wesentlichen Beitrag zum Korrosionsschutz. Die chemische Vernickelung findet bei einem pH-Wert von 4,5 statt. Dieser pH-Wert muss konstant gehalten werden, weil er einen wesentlichen Einfluss auf die Abscheidungsgeschwindigkeit und somit auf die Qualität der Beschichtung hat.

Zur Kontrolle der Schichtqualität laufen Probeteile mit. Sie befinden sich für eine genau definierte Zeit im Bad. Vor und nach der Beschichtung werden sie gewogen. Aus der Gewichtsdifferenz kann mit Hilfe einer speziellen Berechnungsformel die Schichtstärke genau ermittelt werden.

Ob Hinterschneidungen, tiefe Sacklöcher, scharfe Kanten oder Hohlkehlen, die abgeschiedene Nickelschicht auf den Bauteilen ist immer gleich stark – unabhängig von ihrer Geometrie. Die Nickelschicht auf den Kettenbauteilen hat eine konstante Dicke von 10 mm. Allerdings müssen alle Bauteile dieselbe Behandlung im Nickelbad erfahren.

Nach der Montage in Teilstücke werden die Ketten mit einem Drittel ihrer Bruchkraft belastet, vorgereckt und danach gemessen. Daran schließt sich die Montage der Teilstücke an. Die montierten Ketten werden vorgewärmt und in flüssiges Fett getaucht; so erhalten sie eine dauerhafte Schmierung. Die Fettschicht verbessert die Gleiteigenschaften und dient der Schwingungs- und Geräuschdämpfung. Eine mechanische Nach-arbeit der Kettenbauteile ist nicht erforderlich.

Nickelschichten weisen in der Regel eine gewisse Sprödigkeit auf. Um diese zu reduzieren werden die chemisch vernickelten Bauteile drei Stunden bei 180 °C getempert, um den in der Oberfläche eingelagerten Wasserstoff auszutreiben. Die Nickelschichten haben dann eine Vickers-Härte von mindestens 540 HV. Erhöht man die Temperatur weiter, sind Vickers-Härten von 650 bis 700 HV und damit ausgezeichnete Verschleiß- und Korrosionsschutzwerte erreichbar. Auf diese Weise lassen sich bei entsprechenden Temperaturen und Temperzeiten Nickelschichten erzeugen, deren Härtewerte vergleichbar sind mit denen von Hartchromschichten.

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