DE102013222244A1 - Chain link and method for the production of link plates - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kettenlasche (1) für eine Kette (100), mit Sequenzen von Kettenbolzen (10) und Kettenlaschen (1), mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen (2) für je einen Kettenbolzen (10). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kettenlaschen (1), mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen (2) zur Aufnahme je eines Kettenbolzens (10)The invention relates to a link plate (1) for a chain (100), with sequences of chain pins (10) and link plates (1), each having two receiving bores (2) for one chain pin (10). Furthermore, the invention relates to a method for producing link plates (1), each having two receiving bores (2) for receiving a respective chain pin (10)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kettenlasche für eine Kette mit Sequenzen von Kettenbolzen und Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen für je einen Kettenbolzen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens.The present invention relates to a chain link for a chain with sequences of chain pins and link plates, each with two receiving holes for each one chain pin. Furthermore, the invention relates to a method for producing link plates, each with two receiving holes for receiving a respective chain pin.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ketten, wie z. B. Bolzenketten, bestehen üblicherweise aus Kettengliedern, wie z. B. alternierend ineinandergreifende Kettenbolzen, und Kettenlaschen, die jeweils über eine Reibungsfläche gegeneinander beweglich sind. Für gewöhnlich werden sie zur Reibungsreduktion mit einem flüssigen Schmiermittel versehen. Bei technischen Anwendungen von Ketten, bei denen der Einsatz von flüssigem Schmierstoff technisch unvorteilhaft ist oder eine hinreichende Schmierung nur schwer zu bewerkstelligen ist, kann der Verschleiß bei hohen Belastungen zwischen Kettenbolzen und Kettenlaschen zu einer Kettenlängung führen und somit zum Ausfall der Kette beitragen. Diesem Problem wird oftmals durch eine Beschichtung der Kettenbolzen begegnet. Problematisch bei der Beschichtung von Kettenbolzen ist jedoch, dass die Kettenbolzen einer Beschichtungsvorrichtung gerichtet zugeführt werden müssen, um sie gleichmäßig über ihren gesamten Umfang beschichten zu können. Der damit einhergehende hohe apparative, zeitliche Aufwand bei der Herstellung von Ketten, umfassend Kettenbolzen mit reibungsreduzierter Beschichtung, ist ein erheblicher Kostentreiber.Chains, such as. B. bolt chains, usually consist of chain links, such. B. alternately interlocking chain pins, and link plates, which are each movable over a friction surface against each other. Usually, they are provided with a liquid lubricant for friction reduction. In technical applications of chains in which the use of liquid lubricant is technically disadvantageous or sufficient lubrication is difficult to achieve, the wear at high loads between the chain pin and chain straps can lead to chain elongation and thus contribute to the failure of the chain. This problem is often countered by coating the chain pins. However, a problem with the coating of chain pins is that the chain pins must be directed to a coating device in order to be able to coat them uniformly over their entire circumference. The associated high expenditure on equipment, time in the production of chains, including chain pins with friction-reduced coating, is a significant cost driver.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, Kettenlaschen für eine verschleißarme, kosteneffiziente und einfach herstellbare und zu wartende Kette zu schaffen.Object of the present invention is to provide link plates for a low-wear, cost-effective and easy to manufacture and maintain chain.
Diese Aufgabe wird durch eine Kettenlasche gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.This object is achieved by a link plate having the features of
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein kosteneffizientes und einfaches Verfahren zur Herstellung von Kettenlaschen für eine möglichst einfach zu wartende und verschleißarme Kette zu schaffen.It is another object of the invention to provide a cost-effective and simple method for the production of link plates for as easy to maintain and low-wear chain.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kette gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 4 umfasst.This object is achieved by a method for producing a chain comprising the features of
Die Erfindung betrifft eine Kettenlasche für eine Kette, die z. B. als Bolzenkette oder auch als Zahnkette ausgestaltet sein kann. Die Kette besteht aus Sequenzen mit Kettenbolzen und Kettenlaschen. Die Kettenlaschen weisen jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens auf. Zumindest an einer Innenfläche jeder Aufnahmebohrung der Kettenlaschen ist eine vorzugsweise abriebfeste und feststoffbasierte Beschichtung mit reibungsreduzierender Wirkung vorgesehen. Kettenbolzen und Kettenlaschen sowie die Kettenlaschen untereinander sind Reibungspartner. Eine reibungsreduzierende Beschichtung auf den entsprechenden Reibungsflächen auf ausschließlich einem Reibungspartner, reduziert auch den Verschleiß des nicht beschichteten Reibungspartners. Dadurch kann z. B. eine Beschichtung der Kettenbolzen entbehrlich werden.The invention relates to a link plate for a chain, the z. B. can be configured as a bolt chain or as a toothed chain. The chain consists of sequences with chain pins and link plates. The link plates each have two receiving bores for receiving a respective chain pin. At least on an inner surface of each receiving bore of the link plates a preferably abrasion-resistant and solid-based coating is provided with friction-reducing effect. Chain pins and link plates as well as the link plates among each other are friction partners. A friction-reducing coating on the corresponding friction surfaces on only one friction partner, also reduces the wear of the uncoated friction partner. As a result, z. B. a coating of the chain pin can be dispensed with.
Die reibungsreduzierende Beschichtung kann sich insbesondere auch über zumindest eine Seitenfläche der Kettenlasche erstrecken. So können Kettenlaschen in der Kette derart angeordnet werden, dass zwischen zwei Kettenlaschen zumindest eine beschichtete Seitenfläche liegt. Auf diese Weise wird die Reibung der Kettenlaschen untereinander reduziert.The friction-reducing coating may in particular also extend over at least one side surface of the link plate. Thus, link plates can be arranged in the chain such that at least one coated side surface lies between two link plates. In this way, the friction of the link plates is reduced with each other.
Die reibungsreduzierende Beschichtung ist vorteilhafterweise feststoffbasiert und abriebfest, zum Beispiel kohlenstoffbasiert. Insbesondere kann sie mehrlagig aufgebaut sein. Zur Erhöhung der Abriebfestigkeit kann sie beispielsweise zumindest teilflächig von einer harten und korrosionsbeständigen Deckschicht, z. B. aus Chrom oder Chromnitriden (CrxN), überdeckt sein.The friction-reducing coating is advantageously solid-based and abrasion-resistant, for example carbon-based. In particular, it may be multi-layered. To increase the abrasion resistance, it may, for example, at least part of a hard and corrosion-resistant cover layer, for. B. of chromium or chromium nitrides (Cr x N), be covered.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung von Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens. In einem ersten Schritt werden Kettenlaschen mit einer ihrer Seitenflächen auf eine Unterlage, wie z. B. einem Laufband, einer Beschichtungsvorrichtung, gelegt.The inventive method is used to produce link plates, each with two receiving holes for receiving a respective chain pin. In a first step, link plates with one of their side surfaces on a pad, such. B. a treadmill, a coating device placed.
In weiteren Schritten werden ggf. aus verschiedenen Beschichtungsmitteln eine oder mehrere Lagen einer reibungsreduzierend wirkenden Beschichtung aufgetragen. Die Auftragung erfolgt zumindest auf der der Unterlage abgewandten Seitenfläche der Kettenlasche und auf der Innenfläche jeder ihrer Aufnahmebohrungen und ggf. auch auf ihrer Stirnfläche.In further steps, if appropriate, one or more layers of a friction-reducing coating are applied from different coating compositions. The application takes place at least on the side facing away from the pad side surface of the link plate and on the inner surface of each of their mounting holes and possibly also on their end face.
Eine reibungsreduzierende Beschichtung gemäß der Erfindung kann insbesondere aus einer einzelnen tribologischen Schicht oder aus einem tribologischen Schichtsystem bestehen. Tribologische Schichtsysteme werden erfindungsgemäß z. B. im Vakuum mit Beschichtungsverfahren, wie z. B. der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) oder der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PACVD), hergestellt. Denkbar sind auch Nachbearbeitungsschritte, wie Tempern oder Sintern.A friction-reducing coating according to the invention may in particular consist of a single tribological layer or of a tribological layer system. Tribological layer systems according to the invention z. B. in a vacuum with coating methods such. Physical vapor deposition (PVD) or plasma enhanced chemical vapor deposition (PACVD). Also conceivable are post-processing steps, such as tempering or sintering.
Mit Beschichtungsverfahren wie PVD oder PACVD ist es aufwendig, einen Kettenbolzen über seinen ganzen Umfang homogen zu beschichten, denn dies erfordert Bewegungsmittel, die jeden einzelnen Kettenbolzen relativ gegen eine Beschichtungsquelle drehen. Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee ist es daher, statt des Kettenbolzens ausschließlich seinen Reibungspartner, also die Kettenlasche, zu beschichten, um die Vorteile von einer tribologischen Beschichtung auch bei in Großserie produzierten Kettenkomponenten bei geringem apparativem Aufwand und mithin geringen Herstellungskosten nutzen zu können. Denn die Ausnehmungen bzw. Aufnahmebohrungen in den Kettenlaschen können vergleichsweise einfach beschichtet werden, da sie durch die Anordnung der Kettenlaschen bereits auf der Unterlage gerichtet sind und deren Ausrichtung während des Beschichtungsprozesses nicht verändert werden muss. Die Kettenlaschen können beispielsweise einfach flächig auf eine ebene Unterlage einer Beschichtungsvorrichtung gelegt werden. Somit kann ein Beschichtungsmedium zumindest stets in die Aufnahmebohrung eindringen und die Beschichtung ausbilden. Für die Funktionalität einer Kette ist es unerheblich, ob die dem Beschichtungsverfahren ausgesetzten Seitenflächen der Kettenlasche und die Stirnfläche beschichtet werden, da die Beschichtung vor allem in den Aufnahmebohrungen für den Kettenbolzen benötigt wird. Ein solches Verfahren für die Beschichtung von Kettenlaschen ist kostengünstig und erzeugt zudem Ketten, mit auch im schmiermittellosen Betrieb geringem Verschleiß in den Gelenken und folglich hoher Lebensdauer.With coating methods such as PVD or PACVD, it is expensive, a chain pin over homogeneously coating its entire circumference, since this requires moving means which rotate each individual chain pin relative to a coating source. An idea on which the invention is based is therefore to coat only its friction partner, ie the link plate, instead of the chain pin, in order to be able to utilize the advantages of a tribological coating even for chain components produced in mass production with little outlay on equipment and thus low production costs. Because the recesses or mounting holes in the link plates can be relatively easily coated, since they are already directed by the arrangement of the link plates on the pad and their orientation during the coating process does not need to be changed. The link plates can for example be placed simply flat on a flat surface of a coating device. Thus, a coating medium at least always penetrate into the receiving bore and form the coating. For the functionality of a chain, it is irrelevant whether the coating surfaces exposed to the side surfaces of the link plate and the end face are coated, since the coating is needed especially in the mounting holes for the chain pin. Such a process for the coating of link plates is inexpensive and also produces chains, with even in lubricant-free operation low wear in the joints and consequently high durability.
Grundlagenversuche haben ergeben, dass die tribologische Beschichtung lediglich eines Reibungspartners (hier der Kettenlasche) den Verschleiß seines Gegenreibungspartners (hier der Kettenbolzen, bzw. anderer Kettenlaschen und ggf. der Hülsen) zu senken vermag.Fundamental tests have shown that the tribological coating of only one friction partner (here the link plate) is able to reduce the wear of its counterpart friction partner (in this case the chain bolt or other link plates and possibly the sleeves).
Exemplarisch seien reibungsreduzierende bzw. tribologische Beschichtungen genannt, die besonders vorteilhaft bei Mischreibung sind, welche häufig in Kettengelenken auftritt. Die tribologische Beschichtung kann beispielsweise eine Triondur®-Schicht sein. Triondur®-Beschichtungen umfassen beispielsweise in der Ausführungsform „Triondur® CN” nitridische Chromschichten. Eine andere Ausführungsform, „Triondur® C”, ist kohlenstoffbasiert. Nach vorteilhaften Weiterbildungen (Triondur® CNN, Triondur® C+, Triondur® CX+) ist die Beschichtung mehrlagig aufgebaut. Hierbei kann eine Deckschicht chrombasiert oder kohlenstoffbasiert sein.Exemplary friction-reducing or tribological coatings are mentioned, which are particularly advantageous in mixed friction, which often occurs in chain joints. The tribological coating can be, for example, a Triondur® layer. Triondur® coatings include, for example, in the embodiment "Triondur® CN" nitridic chromium layers. Another embodiment, "Triondur® C", is carbon-based. After advantageous developments (Triondur® CNN, Triondur® C +, Triondur® CX +), the coating is multi-layered. In this case, a cover layer may be chromium-based or carbon-based.
Beispielsweise besteht Triondur® CH aus einer wasserstofffreien, amorphen Kohlenstoffschicht. Solche Schichten sind aufgrund ihrer Härte (Mikrohärte > 4000 HVpl aus HUpl) höchst verschleißfest. Im Zusammenwirken mit abgestimmt ausgewählten Schmierstoffen, wirken solche Schichten äußerst reibungsreduzierend. Eine typischerweise tribologische Funktionsschicht ist ca. 0,5 bis 1 μm stark, enthält ta-C (tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten, bestehend aus sp3-hybridisierten Bindungen, also wie Diamant hybridisiert) und reduziert die Reibung von Stahl auf Stahl um bis zu 85%. Bei diesen Zahlenangaben ist zu beachten, dass der Grad der Reibungsreduzierung von den Randbedingungen des konkreten tribologischen Systems abhängt. Zu diesen Randbedingungen zählen insbesondere Materialien und Oberflächenrauheit der Reibungsflächen, der verwendete Schmierstoff oder die Relativgeschwindigkeit von Kettengliedern und Kettengegengliedern.For example, Triondur® CH consists of a hydrogen-free, amorphous carbon layer. Due to their hardness (microhardness> 4000 HV pl from HU pl ), such layers are highly resistant to wear. In combination with specially selected lubricants, such coatings have an extremely friction-reducing effect. A typical tribological functional layer is about 0.5 to 1 μm thick, contains ta-C (tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layers, consisting of sp 3 -hybridized bonds, so like diamond hybridized) and reduces the friction of steel on steel by up to 85 %. With these numbers, it should be noted that the degree of friction reduction depends on the boundary conditions of the concrete tribological system. These boundary conditions include in particular materials and surface roughness of the friction surfaces, the lubricant used or the relative speed of chain links and chain counterparts.
Triondur® C ist z. B. ein kohlenstoffbasiertes Schichtsystem mit Mikrohärten von 1100 bis 1500 HVpl aus HUpl. Ihre Schutzwirkung ist besonders widerstandsfähig gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß, sie schützt aber auch gegen Tribooxidation oder Korrosion. Gleichzeitig wird der Reibpartner geschont. In Versuchen ergab sich eine Reduktion der Trockenreibung gegen Stahl um bis zu 80%. Auch wenn nur ein Reibpartner beschichtet ist, erhöht sich die Gebrauchsdauer des gesamten tribologischen Systems – z. B. einer Sequenz von Kettenglied und Kettengegenglied – erheblich. Ferner sind kohlenstoffbasierte Schichtsysteme aufgrund ihres elektrisch duktilen Schichtaufbaus besonders resistent gegen hohe Flächenpressung und dadurch induzierte elektrostatische Aufladungen, wie sie bei mechanisch stark beanspruchten Ketten oder Wälzlagern auftreten. Eine solche tribologische Funktionsschicht ist typischerweise 0,5 bis 4 μm stark, enthält a-C:H:Me (Me-DLC), a-C:H (DLC) oder a-C:H:X und reduziert die Reibung von Stahl auf Stahl um bis zu 80%.Triondur® C is z. B. a carbon-based layer system with microhardness of 1100 to 1500 HV pl from HU pl . Its protective effect is particularly resistant to abrasive and adhesive wear, but it also protects against tribo-oxidation or corrosion. At the same time the friction partner is spared. In tests there was a reduction of dry friction against steel by up to 80%. Even if only one friction partner is coated, the service life of the entire tribological system increases - z. B. a sequence of chain link and chain counterpart - considerably. Furthermore, due to their electrically ductile layer structure, carbon-based layer systems are particularly resistant to high surface pressure and thus induced electrostatic charges, as they occur in mechanically stressed chains or roller bearings. Such a tribological functional layer is typically 0.5 to 4 μm thick, contains aC: H: Me (Me-DLC), aC: H (DLC) or aC: H: X and reduces the friction of steel to steel by up to 80 %.
Neben dem ausgezeichneten Verschleißschutz und der niedrigen Reibung dieser tribologischen Beschichtungen, zählen zu ihren Vorteilen, die höchste tribologische und mechanische Belastbarkeit, anwendungsspezifisch wählbare, hohe Härtewerte, gute Notlaufeigenschaften der Kette bei Mangelschmierung, Ölfreiheit oder ggf. verlängerte Ölwechsel-Intervalle, eine deutlich längere Gebrauchsdauer der Kette und die Möglichkeit, zum Downsizing oder Leichtbau der Kettenlaschen und Kettenbolzen.In addition to the excellent wear protection and low friction of these tribological coatings, their advantages include the highest tribological and mechanical strength, application-specific selectable, high hardness values, good emergency running properties of the chain in case of insufficient lubrication, oil-free or possibly extended oil change intervals, a significantly longer service life the chain and the ability to downsize or lightweight the chain links and chain pins.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Der Anschaulichkeit halber sind in den Figuren die Formen vereinfacht und nicht immer maßstabsgetreu dargestellt. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. For the sake of clarity, the forms are simplified in the figures and not always drawn to scale. Show it:
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie eine erfindungsgemäße Kettenlasche ausgestaltet sein kann, sind jedoch nicht als Begrenzung der Erfindung zu werten.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments are only examples of how a link plate according to the invention may be configured, but are not to be regarded as limiting the invention.
Auf den Reibungsflächen der Kette
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kettenlaschelink plate
- 22
- Aufnahmebohrunglocation hole
- 33
- Innenflächepalm
- 44
- reibungsreduzierende Beschichtungfriction reducing coating
- 55
- Stirnflächeface
- 77
- Seitenflächeside surface
- 1010
- Kettenbolzenchain pins
- 100100
- KetteChain
Claims (4)
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