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Temperatur und dryspin Gewindetechnik
Gewindetriebe werden in Maschinen in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Somit unterscheiden sich auch die Anforderungen an die Standhaltung verschiedener Temperaturbereiche, wie z.B. große Temperaturspannen oder dauerhaften Temperaturen um die 200 °C. Auch hier sollen die Gewindemuttern und Spindeln einwandfrei performen. Im weiteren Verlauf widmen wir uns den trockenlaufenden Kunststoff-gewindemuttern aus iglidur Materialien.
Übersicht:
Die Materialien und ihre Temperaturbereiche
Gewindemuttern, die aus dem Hochleistungspolymer iglidur J350 gefertigt sind, können Langzeit in Temperaturbereichen bis zu +150° C eingesetzt werden. Das Hochtemperaturmaterial sollte auch bei hohen Temperaturen zum Einsatz kommen. Andernfalls ist zu empfehlen ein Standardmaterial wie zum Beispiel iglidur J zu verwenden, da iglidur J350 lediglich bei entsprechenden Temperaturen seine wahre Performance entwickelt.
Aber nicht nur bei hohen, sondern auch bei niedrigen Temperaturen müssen die Gewindemuttern einsetzbar sein. All unsere Gewindemuttermaterialien sind für Anwendungen in unteren Temperaturbereichen bis zu -20 °C im Standard ausgelegt. Bei Temperaturen unterhalb oder mit einer hohen Temperaturspanne ist immer eine detaillierte Analyse der Anwendung erforderlich. Kommen Sie diesbezüglich einfach auf uns zu.
Welche Materialien bietet dryspin?
Die dryspin Gewindetechnik bietet Gewindemuttern aus 6 verschiedenen Standardmaterialien an. Jedes Material hat seine eigenen optimalen Anwendungsfälle. Als Allrounder sind unsere Gewindemuttern aus iglidur J für fast jede Anwendung denkbar. Doch ist auch dieses Material in der Anwendung befindlichen Temperatur beschränkt. Zur besseren Übersicht haben wir die Unterschiede der einzelnen Standardmaterialien für Gewindemuttern tabellarisch zusammengefasst:
| Einheit | iglidur J | iglidur J350 | iglidur R | iglidur A180 | iglidur E7 | iglidur J200 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Obere langzeitige Anwendungstemperatur | [°C] | + 90 | + 150 | + 90 | + 90 | + 70 | + 90 |
| Obere kurzzeitige Anwendungstemperatur | [°C] | + 120 | + 150 | + 90 | + 90 | + 70 | + 90 |
| Untere Anwendungstemerpatur | [°C] | - 20 | - 20 | - 20 | - 20 | - 20 | - 20 |
iglidur J350: Zertifizierbarkeit nach Brandnorm EN45545 Hazardlevel 3
Unsere J350 Muttern erfüllen die strengen Anforderungen der EN45545 Hazardlevel 3 und sind somit ideal für den Einsatz in Schienenfahrzeugen geeignet – ganz ohne zusätzlichen Dokumentationsaufwand. Dies ermöglicht eine einfache und effiziente Integration in Ihre Projekte. Das umfassende Abmessungsprogramm ist speziell für Bauteile bis 500 Gramm ausgelegt und getestet nach dem Anforderungssatz R24. Damit erfüllen sie alle wichtigen Kriterien für den sicheren und nachhaltigen Einsatz in Schienenfahrzeugen.
Dank ihrer hohen Wirtschaftlichkeit bieten unsere J350 Muttern klare Kostenvorteile im Vergleich zu metallischen Lösungen. Ihre Eignung für die Gefährdungsklasse HL 3 und die berechenbare Lebensdauer garantieren zuverlässige und planbare Einsätze – auch unter anspruchsvollen Bedingungen.
| Eigenschaften | iglidur J350 |
|---|---|
| Dichte | 1,44 g/cm³ |
| Farbe | gelb |
| Max. Feuchtigkeitsaufnahme bei +23°C/50% r.F | 0,3 Gew.-% |
| Max. Wasseraufnahme | 1,6 Gew.-% |
| Spezifischer Durchgangswiderstand | >1013 Ωcm |
| Oberflächenwiderstand | >1013 Ω |
| Shore-D-Härte | 80 |
| Max. empf. Flächenpressung im Gewinde bei +20 °C | 3 MPa |
| Obere langzeitige Anwendungstemperatur | + 150 °C |
| Obere kurzzeitige Anwendungstemperatur | + 150 °C |
| Untere Anwendungstemperatur | - 20 °C |
| Wärmeleitfähigkeit [W/m · K] | 0,24 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient bei +23 °C [K-1 · 10-5] | 7 |
Definition der Anwendungstemperatur
Die untere Anwendungstemperatur gibt an, ab welcher Temperatur ein Material so steif und hart wird, dass es für normale Anwendungen zu spröde ist. In diesem Zustand fehlt dem Material die notwendige Flexibilität, um Belastungen standzuhalten.
Die obere, dauerhafte Anwendungstemperatur hingegen beschreibt den maximalen Temperaturbereich, in dem ein Material über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden kann, ohne dass sich seine Eigenschaften erheblich verändern.
Die obere, kurzzeitige Anwendungstemperatur ist die maximale Temperatur, die ein Material für einen kurzen Zeitraum aushalten kann, bevor es so weich wird, dass es unter Belastungen nachgibt. Dieser Wert ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen kurzfristige Temperaturschwankungen auftreten können.
Wie wirkt sich die Temperatur auf das Axialspiel aus?
Neben dem durch die Fertigungstoleranzen verursachten Axialspiel sind auch die anwendungsspezifischen Einflüsse zu berücksichtigen. Das in der Anwendung zu berücksichtigende Mindestspiel muss neben thermischen und hygroskopischen Umwelteinflüssen auch die in der Anwendung entstehende Reibungswärme mit einbeziehen. Diese spielt eine entscheidende Rolle in Verbindung mit dem Ausdehnungsverhalten des verwendeten Kunststoffmaterials. Somit kann sich das im System vorliegende Axialspiel bei Temperaturschwankungen ändern. Zudem kann es je nach Art der Anwendung auch sein, dass auch die Wärmeleitfähigkeit und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gewindemuttermaterials benötigt werden.
Die Wärmeleitfähigkeit im Detail
Die Stoffeigenschaft Wärmeleitfähigkeit bestimmt den Wärmestrom eines Materials auf Grund der Wärmeleitung. Das bedeutet, die Wärmeleitfähigkeit gibt an, wie sich ein Material zur Wärmedämmung eignet und wie gut es die Wärme leitet. Die Grundregel lautet: je niedriger die Wärmeleitfähigkeit, desto besser die Wärmedämmung. Als Einheit wird die Wärmeleitfähigkeit [W/m x K] angegeben. Unsere Gewindemuttermaterialien haben Wärmeleitfähigkeiten von 0,24 – 0,25 [W/m x K].
Der Materialkennwert Wärmeausdehnungskoeffizient, auch thermischer Ausdehnungskoeffizient genannt, beschreibt das Verhalten eines Stoffes, wenn sich Veränderungen in der Abmessung durch Temperaturunterschiede ergeben. Dieser Wert beschreibt direkt das Wärmeausdehnungsverhalten des Materials. Dieses ist abhängig vom verwendeten Material und erfolgt nicht in allen Temperaturbereichen gleichermaßen. Das bedeutet, der Wärmeausdehnungskoeffizient ist abhängig von der Temperatur und wird deshalb für eine bestimmte Bezugstemperatur angegeben. Wir geben den Wärmeausdehnungskoeffizienten bei +23° C an.
Auch für die Werte der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeausdehnungskoeffizienten unserer Gewindemuttern haben wir für Sie eine Übersicht erstellt:
| Die Einheit | iglidur J | iglidur J350 | iglidur R | iglidur A180 | iglidur E7 | iglidur J200 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit | [W/m * K] | 0,25 | 0,24 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,24 |
| Wärmeausdehnungs- koeffizient bei + 23 °C | [K-1 · 10-5] | 10 | 7 | 11 | 11 | 11 | 9 |
Kunststoffe und Thermoplasten im Allgemeinen
Unter Kunststoffen verstehen wir sehr lange Ketten, die aus kleinen Bausteinen (= den Monomeren) bestehen. Um einen Kunststoff aus einer Vielzahl an Polymeren aufzubauen, gibt es im Wesentlichen drei Herstellungsverfahren: Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation.
Dabei können die Monomere selbst lineare oder verzweigte Moleküle sein, so dass in einem Polymer die einzelnen Strukturteile vernetzt oder unvernetzt vorliegen können. Je nach Verzweigungsgrad des Polymers unterscheidet man Thermoplasten und Duroplasten. Allerdings gibt es zwischen den beiden Vernetzungsgraden noch einen weiteren Vernetzungszustand. Er zeigt nur wenig Vernetzungspunkte und solche Polymere werden als Elastomere bezeichnet. Die Struktur des Polymers hat damit erhebliche Auswirkung auf das Temperaturverhalten des Kunststoffs.
Dementsprechend spielt die Auswahl des richtigen Gewindemuttermaterials eine große Rolle. Auch kurzzeitige Temperaturunterschiede, wie z.B. durch die intensive Reinigung mit Heißdampf, sollten bei der Materialauswahl beachtet werden. So können bereits kleine Änderungen der Temperatur zu deutlichen Änderungen der mechanischen Eigenschaften führen. Wie bei anderen Materialstoffklassen auch, kann man feste Stoffe danach einteilen, ob sie beim Erwärmen formbar werden oder nicht. Dies hängt in der Regel an der Verbindung der einzelnen Atome bzw. Atomgruppen (Primärbindung) und der “Verknüpfung” einzelner Polymerketten zu einem sogenannten Makromolekül. Beim Erwärmen des Materials können Sekundärbindungen überwunden werden, wodurch es verformbar wird. Primärbindungen können durch Erwärmen lediglich irreversibel zerstört werden, in diesem Fall würde sich das Material beim Erhitzen zersetzen.
Thermoplaste
Thermoplaste sind Polymere, die aus langen linearen oder leicht verzweigten Polymerketten bestehen. Die einzelnen Polymerketten sind durch Van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrücken “verknüpft”. Durch die Zuführung von Energie, meist in Form von Wärme oder Friktion können diese formbar gemacht werden (Überwindung der Sekundärbindung). Somit können sie durch verschiedene Ur- und Umformverfahren in die gewünschte Form gebracht werden. Nachdem das jeweilige Bauteil wieder abgekühlt ist, behält es seine Form bei. Grundsätzlich ist dieser Prozess in der Regel reversibel.
Verknüpfung der Ketten durch Van-der-Waals-Kräfte oder Wasserstoffbrücken
Verformung durch Überwindung von Sekundärbindungen (z. B. Wärme, Friktion)
Prozess ist reversibel – nach Abkühlung behält das Material seine Form
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