EP1935835A1 - Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile - Google Patents

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EP1935835A1
EP1935835A1 EP07008231A EP07008231A EP1935835A1 EP 1935835 A1 EP1935835 A1 EP 1935835A1 EP 07008231 A EP07008231 A EP 07008231A EP 07008231 A EP07008231 A EP 07008231A EP 1935835 A1 EP1935835 A1 EP 1935835A1
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EP
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sliding
layer
crane
friction
additive
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EP07008231A
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Christian Kien
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Manitowoc Crane Group France SAS
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Manitowoc Crane Group France SAS
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/70—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
    • B66C23/701—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10N2020/01—Physico-chemical properties
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10N2050/015—Dispersions of solid lubricants
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    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/14—Composite materials or sliding materials in which lubricants are integrally molded

Definitions

  • the invention relates to a lubricious coating for telescopic crane parts.
  • it relates to a sliding coating for telescopic elements of a crane or a mobile crane.
  • a grease lubrication is used conventionally, which must be renewed at regular intervals by rolling or spraying. This also applies to other pairings or applications, for example, in support beams, where one element must slide on the other, for example, to reach an extended end position.
  • lubricants are relatively expensive because they must be high quality and environmentally friendly.
  • the application of the lubricant causes on the one hand during initial assembly a high labor and thus cost and on the other hand high maintenance costs for the operator.
  • the lubricant is intended to reduce wear and friction, and it must - as already mentioned above - be renewed again and again, because a permanent lubrication due to the technical complexity is not responsible.
  • the sliding pairings are mostly high-strength plastic sliding pieces in this technical field, for example of PA6 G and on the other hand primed fine-grain steel sheets.
  • the sliding coating according to the invention for telescopic crane parts is characterized in that a bonded coating layer is applied to a telescope part of the crane substrate, which is compacted and lubricated by the incorporation of nanoparticles.
  • Said substrate may be any part of a sliding mating.
  • the present invention is not limited exclusively to sliding pairings of telescopic shots of a telescopic crane, but can also be used on other, technically corresponding sliding pairings.
  • An example of this may be sliding mounts on support beams;
  • the invention can also show its advantages in other technical fields wherever heavily loaded pairs of bearings are used and wear and friction forces are to be reduced, for example in other areas of vehicle construction or in plant or device construction.
  • the invention provides by the nanoparticles used a high-gloss, extremely dense and thus highly resistant and highly lubricious coating, which on the one hand significantly reduces the frictional resistance and on the other hand the wear. Reductions of the coefficient of friction by 40% can be achieved and the wear can be almost completely eliminated.
  • the reduction of dimensions in telescopic cranes is of high importance, because with lower dead weight with the same strength and reliability always a higher load capacity can be achieved.
  • the coefficients of friction but eg for the system-related design of the sliding elements, such For example, the telescoping cylinder, are responsible, is also possible by the invention, an optimization of the load of such cranes.
  • the above-mentioned anti-friction varnish layer can be applied to a substrate made of a fine-grained steel, in particular a primed fine-grained steel.
  • the nanoparticles are enriched as additives at or below the surface of an additive layer of the bonded coating layer, in particular continuously enriched.
  • additives siloxane-based There are used according to a design variant additives siloxane-based.
  • CH 3 radicals can be enriched on the surface of the bonded coating layer, in particular over the silicon portions of the additive layer.
  • a coated element of a sliding pair is constructed as follows. Below the paint surface 1, there is first the additive layer 2, which has CH 3 radicals underneath the surface and below which are Si elements of the siloxane additive (Si). Via the siloxane bond (a regularly repeating Si-O-Si bond), which bears the reference numeral 3, the additive layer is connected to the substrate 4, and in this way results from the incorporation of the nanoparticles a Slip-optimized paint surface.
  • the substrate is the sheet steel surface, which may basically be any suitable type of substrate.
  • Microscopic image of the coating film (cross-sectional image) of the FIG. 2 shows the densification by the nanoparticles (siloxane additive), which leads to the smoothing of the coating film and to the minimization of the number and the height of unevenness.
  • the additives are arranged continuously in the additive layer, so that a closed film is formed, which allows a hydrodynamic sliding past a solid.
  • FIG. 3 shows here on the number of cycles on the one hand, the coefficient of friction (means) 6 and on the other hand, the total wear height [micrometer] whose curve has been provided with the reference numeral 7.
  • the coefficient of friction always moves on average in the range of 0.125, while the total wear height after a small Number of cycles increases sharply and is fast (after 1,800 cycles) already 400 microns.
  • the mean coefficient of friction is lower from the start (about 0.07). It is identified by the reference numeral 8.
  • This average coefficient of friction 8 does not rise above 3,600 cycles, nor higher than up to about 0.08, and therefore remains at a very low, low value for a long life. Accordingly, the wear, which decreases at the in FIG. 4 shown, sliding pair according to the invention is indicated by the reference numeral 9 and hardly goes beyond the zero line. Accordingly, virtually no wear and the sliding coating according to the invention can achieve an extremely long life without constant relubrication.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile, insbesondere Teleskopelemente eines Krans bzw. Mobilkrans, bei welcher auf einem Teleskopkranteil-Substrat eine Gleitlackschicht aufgebracht ist, die durch die Einlagerung von Nanopartikeln verdichtet und gleitfähig gemacht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile. Insbesondere betrifft sie eine Gleitbeschichtung für Teleskopelemente eines Krans bzw. eines Mobilkrans.
  • Für die Gleitpaarungen ineinander gleitender Teleskopteile von Kranauslegern wird herkömmlicherweise eine Fettschmierung verwendet, die in regelmäßigen Abständen im Rollverfahren oder Sprühverfahren erneuert werden muss. Dies gilt auch für andere Gleitpaarungen bzw. Anwendungen, beispielsweise bei Abstützträgern, wo ein Element an dem anderen gleiten muss, um beispielsweise eine ausgefahrene Endlage zu erreichen.
  • Die dabei einzusetzenden Schmiermittel sind relativ teuer, weil sie hochwertig und umweltverträglich sein müssen. Die Applikation der Schmiermittel verursacht einerseits bei der Erstmontage einen hohen Arbeits- und somit Kostenaufwand und andererseits hohe Wartungskosten beim Betreiber. Das Schmiermittel soll den Verschleiß und den Reibungswiderstand reduzieren, und es muss - wie oben schon angesprochen - immer wieder erneuert werden, weil eine Permanentschmierung aufgrund des technischen Aufwandes nicht zu vertreten ist.
  • Die Gleitpaarungen sind auf diesem technischen Gebiet einerseits meist hochfeste Kunststoffgleitstücke, zum Beispiel aus PA6 G und zum anderen grundierte Feinkornstahlbleche.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen Verschleiß und Reibungswiderstand so gering wie möglich werden und dies speziell ohne einen zu hohen technischen Aufwand.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Teleskopkranteil-Substrat eine Gleitlackschicht aufgebracht ist, die durch die Einlagerung von Nanopartikeln verdichtet und gleitfähig gemacht ist.
  • Das genannte Substrat kann jedes Teil einer Gleitpaarung sein. Es ist ferner anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf Gleitpaarungen von Teleskopschüssen eines Teleskopkrans beschränkt ist, sondern auch an anderen, technisch entsprechenden Gleitpaarungen zum Einsatz kommen kann. Ein Beispiel hierfür können Gleitpaarungen an Abstützträgern sein; die Erfindung kann aber ihre Vorteile auch auf anderen technischen Gebieten überall dort zeigen, wo hoch belastete Gleitpaarungen zum Einsatz kommen und Verschleiß sowie Reibkräfte gesenkt werden sollen, beispielsweise in anderen Gebieten des Fahrzeugsbaus oder im Anlagen- oder Vorrichtungsbau.
  • Die Erfindung schafft durch die verwendeten Nanopartikel eine hochglänzende, in sich extrem dichte und somit hoch widerstandfähige und hoch gleitfähige Beschichtung, welche einerseits den Reibungswiderstand und andererseits den Verschleiß deutlich reduziert. Es sind Reduzierungen des Reibwertes um 40% erreichbar und der Verschleiß kann fast gänzlich eliminiert werden.
  • Eine besondere Auswirkung hat die vorliegende Erfindung beim Teleskopkranbau dahingehend, dass sie es möglich macht, die Bauelemente, die durch die Gleitpaarungen und der damit definierten Reibzahl beeinflusst werden, in der Größe zu reduzieren. Die Reduzierung von Dimensionen in Teleskopkranschüssen ist von hoher Wichtigkeit, da mit geringerem Eigengewicht bei gleicher Festigkeit und Zuverlässigkeit immer eine höhere Traglast erreicht werden kann. Weil die Reibwerte aber z.B. für die systembedingte Auslegung der Schiebeelemente, wie zum Beispiel der Teleskopierzylinder, mit verantwortlich sind, ist durch die Erfindung auch eine Optimierung der Traglast solcher Krane möglich.
  • Die oben angesprochene Gleitlackschicht kann auf einem Substrat aus einem Feinkornstahl, insbesondere einem grundierten Feinkornstahl, aufgebracht werden. Die Nanopartikel sind bei einer Ausführungsform als Additive an bzw. unter der Oberfläche einer Additivschicht der Gleitlackschicht angereichert, insbesondere kontinuierlich angereichert. Es werden gemäß einer Gestaltungsvariante Additive auf Siloxan-Basis eingesetzt. Dabei können an der Oberfläche der Gleitlackschicht CH3-Reste angereichert sein, insbesondere noch über den Silizium-Anteilen der Additivschicht.
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand einer Ausführungsform näher erläutert. Sie kann alle hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht des Materialaufbaus eines Teleskopkranteils bzw. Substrats, das mit einer erfindungsgemäßen Gleitbeschichtung versehen ist;
    Figur 2
    eine Querschnittsaufnahme der Lackoberfläche des Gleitlacks; und
    Figuren 3 und 4
    Diagramme, welche die Reibzahl und den Verschleiß in Abhängigkeit von der Zyklenzahl für den Stand der Technik und die vorliegende Erfindung aufzeigen.
  • Wie aus der Figur 1 hervorgeht, ist ein beschichtetes Element einer erfindungsgemäßen Gleitpaarung wie folgt aufgebaut. Unter der Lackoberfläche 1 befindet sich zunächst die Additivschicht 2, welche direkt unter der Oberfläche CH3-Reste und darunter Si-Elemente des Siloxan-Additivs (Si) aufweist. Über die Siloxan-Bindung (eine sich regelmäßig wiederholende Si-O-Si-Bindung), die das Bezugszeichen 3 trägt, ist die Additivschicht mit dem Substrat 4 verbunden, und auf diese Weise entsteht durch die Einlagerung der Nanopartikel eine gleitoptimierte Lackoberfläche. Im vorliegenden Fall ist das Substrat die Stahlblechoberfläche, wobei es sich grundsätzlich um jedweden geeigneten Substrattyp handeln kann.
  • Die mikroskopische Aufnahme des Beschichtungsfilmes (Querschnittsaufnahme) der Figur 2 zeigt die Verdichtung durch die Nanopartikel (Siloxan-Additiv), welche zur Glättung des Beschichtungsfilms und zur Minimierung der Anzahl und der Höhe von Unebenheiten führt. Die Additive sind in der Additivschicht kontinuierlich angeordnet, so dass sich ein geschlossener Film bildet, der ein hydrodynamisches Vorbeigleiten eines Festkörpers ermöglicht.
  • Durch den erfindungsgemäßen, gleitoptimierten Lack können Reduzierungen des Reibwertes um bis zu 40% erreicht werden, wie auch aus den beiden Diagrammen der Figuren 3 und 4 hervorgeht.
  • Die Figur 3 zeigt hier über der Zyklenzahl einerseits die Reibzahl (Mittel) 6 und andererseits die Gesamtverschleißhöhe [Mikrometer] deren Kurve mit dem Bezugszeichen 7 versehen worden ist. In der Figur 3, die eine Reib- oder Gleitpaarung gemäß dem Stand der Technik zeigt, nämlich gefettetes, grundiertes Stahlblech und PA6 G-Kunststoff, ist erkennbar, dass sich die Reibzahl im Mittel immer in etwa im Bereich von 0,125 bewegt, während die Gesamtverschleißhöhe schon nach einer geringen Zyklenzahl stark ansteigt und schnell (nach 1.800 Zyklen) schon 400 Mikrometer beträgt.
  • Bei einer Reibpaarung gemäß der vorliegenden Erfindung, für die das Diagramm der Figur 4 steht und bei der ein Gleitlack mit Nanopartikeln auf Stahlblech appliziert ist, wobei PA6 G-Kunststoff mit im Compound integrierten Gleitzusätzen verwendet wird, ist die mittlere Reibzahl schon von Beginn an niedriger (etwa 0,07). Sie ist mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet. Diese mittlere Reibzahl 8 steigt auch über 3.600 Zyklen nicht höher als bis etwa 0,08 und bleibt deshalb für eine lange Lebensdauer auf einem sehr günstigen, niedrigen Wert. Entsprechend verringert sich der Verschleiß, der bei der in Figur 4 dargestellten, erfindungsgemäßen Gleitpaarung mit dem Bezugszeichen 9 angedeutet ist und kaum über die Null-Linie hinausgeht. Dementsprechend ist praktisch kein Verschleiß vorhanden und die erfindungsgemäße Gleitbeschichtung kann ohne ständiges Nachschmieren eine extrem hohe Lebensdauer erreichen.

Claims (5)

  1. Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile, insbesondere Teleskopelemente eines Krans bzw. Mobilkrans, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Teleskopkranteil-Substrat (4) eine Gleitlackschicht aufgebracht ist, die durch die Einlagerung von Nanopartikeln verdichtet und gleitfähig gemacht ist.
  2. Gleitbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht auf einem Substrat (4) aus einem Feinkornstahl, insbesondere einem grundierten Feinkornstahl, aufbringbar ist bzw. aufgebracht ist.
  3. Gleitbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel als Additive an bzw. unter der Oberfläche (1) in einer Additivschicht (2) der Gleitlackschicht angereichert, insbesondere kontinuierlich angereichert sind.
  4. Gleitbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Additive auf Siloxan-Basis eingesetzt werden.
  5. Gleitbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche der Gleitlackschicht CH3-Reste angereichert sind, insbesondere noch über den Silizium-Anteilen der Additivschicht.
EP07008231A 2006-12-18 2007-04-23 Gleitbeschichtung für Teleskopkranteile Withdrawn EP1935835A1 (de)

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