NL1023383C2

NL1023383C2 - Kettingpen voor scharnierbandkettingen.

Info

Publication number: NL1023383C2
Application number: NL1023383A
Authority: NL
Inventors: Gijsbertus Johannes Verduijn; Stephan David Cornelis Hartman
Original assignee: Rexnord Flattop Europe Bv
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-15
Also published as: WO2004099041A9; EP1626919A2; US7243783B2; WO2004099041A2; US7097032B2; EP1626919B1; ZA200508812B; AU2004236123B2; US20040244177A1; AU2004236123A1; US20060249358A1; BRPI0410159A; KR20060029215A; CA2525187C; BRPI0410159B1; ES2703239T3; CA2525187A1; WO2004099041A3; JP2006525927A

Description

Titel: Kettingpen voor scharnierbandkettingen

De uitvinding heeft betrekking op de toepassing van staallegeringen in kettingpennen voor scharnierbandkettingen, in het bijzonder op legeringen van roestvast staal voor toepassing in dergelijke kettingpennen in combinatie met kettingschalmen vervaardigd van 5 roestvast staal.

Roestvaststalen scharnierbandkettingen worden vooral ingezet in industriële toepassingen waar in mechanisch opzicht veel van de transportkettingen gevergd wordt. Zo kunnen roestvaststalen transportkettingen aanmerkelijk zwaarder worden belast dan 10 transportkettingen vervaardigd uit kunststof. Ook bieden zij een goede weerstand tegen externe invloeden, met name tegen de inwerking van vuil en/of (resten van) te transporteren product, zoals bijvoorbeeld tegen straat-of ander vuil afkomstig van kratten bij het transporteren van kratten of tegen glasfragmenten (scherven of glaspoeder) bij het transporteren van 15 (hergebruikte) flessen in bijvoorbeeld de drankenindustrie.

Bij het transporteren van voorwerpen met behulp van transportkettingen, is het soms van belang dat de voorwerpen enigszins kunnen glijden over het oppervlak van de ketting. Dit kan in de praktijk worden bereikt door de roestvaetstalen transportkettingen gesmeerd, dan 20 wel ongesmeerd in te zetten.

Onder gesmeerd wordt verstaan, dat tijdens het transport een laag smeermiddel wordt aangebracht, doorgaans in de vorm van een waterige oplossing van een (synthetisch) smeermiddel, zoals zeep.

Bij ongesmeerd bedrijf dient het oppervlak van de ketting zodanig 25 glad te zijn, dat een voldoende lage wrijvingsweerstand reeds zonder smeermiddel kan worden bereikt.

Bij zowel gesmeerde als ongesmeerde scharnierbandketting-systemen treedt bij gebruik na verloop van tijd slijtage op. Gebleken is, dat 1023383 I deze slijtage zich met name doet gelden aan de pennen die de afzonderlijke I schalmen van de ketting met elkaar verbinden. Door de slijtage van de pen I zal de transportketting langer worden, hetgeen onder meer leidt tot overslaan van de ketting op het aandrijftandwiel, waardoor de I 5 transportfunctie verloren gaat. Ook zal de speling tussen de schalmen I onderling die ontstaat als gevolg van slijtage aan de pennen over het algemeen leiden tot meer storingen in het transport, bijvoorbeeld doordat I producten op een versleten transportketting gemakkelijk omvallen of op I andere wijze beschadigd raken. Het is zelfs mogelijk dat de transportketting I 10 breekt als gevolg van de slijtage. In dit verband wordt opgemerkt, dat de I snelheden waarmee de transportkettingen worden bedreven zeer hoog I kunnen zijn. In het bijzonder indien er enkellijns massatransport gewenst I is, bijvoorbeeld nadat een parallelle productstroom over gaat in een enkele seriële stroom (bijvoorbeeld bij een afvulinstallatie voor flessen) kan de I 15 snelheid van de enkellijns-kettingen flink oplopen, tot wel 80 m/min of I meer.

Bovendien worden er hoge eisen gesteld aan de levensduur van de transportinstallaties. Voor sommige applicaties dient een transportketting I ten minste zes jaar storingsvrij te kunnen opereren. Bij lagere snelheden is 20 tien jaar geen uitzondering.

I De onderhavige uitvinding heeft als doel de toepassing van I bijzondere legeringen van roestvast staal voor de vervaardiging van pennen I in roestvaststalen scharnierbandkettingen die bovengenoemde nadelen I opheffen of althans tegengaan. In het bijzonder is een doel van de uitvinding I 25 het verschaffen van kettingmodules (dat wil zeggen, combinaties van schalm en pen) waarmee roestvaststalen scharnierbandkettingen kunnen I worden vervaardigd, welke transportkettingen bij gebruik minder slijtage vertonen dan conventionele roestvaststalen scharnierbandkettingen.

I Na uitvoerig onderzoek is gebleken, dat de slijtage aan de pennen I 30 van conventionele roestvaststalen scharnierbandkettingen in praktische 3 omstandigheden het gevolg is van abrasieve slijtage, dat wil zeggen slijtage die veroorzaakt wordt door de inwerking van vaste deeltjes, met name vuil, zoals zand, glasdeeltjes, etc. Dit bleek onder meer uit de waargenomen slijtgroeven in de rondrichting en uit het gepolijste oppervlak van de 5 versleten pennen. Een deskundige zou hieruit concluderen, dat de remedie voor de overmatige slijtage van de pennen gezocht moet worden in de keuze van een staalsoort met hoge hardheid. Dit wordt doorgaans bereikt door een staalsoort te kiezen met hoge vanadium- en/of wolfraamgehalten, met name indien tevens corrosiewerende eigenschappen gewenst zijn (staal met een 10 verhoogd koolstofgehalte kan weliswaar een verbeterde hardheid hebben, maar de corrosiewerende eigenschappen ervan zijn doorgaans niet goed).

Een nadeel van staalsoorten met hoge vanadium- en/of wolfraamgehalten is echter, dat deze niet of slechts moeilijk verkrijgbaar zijn in de vorm van getrokken draad, hetgeen vanuit praktisch en 15 kostenoogpunt de voorkeur heeft. Hierdoor zijn staalsoorten met hoge vanadium- en/of wolfraamgehalten in de praktijk minder geschikt.

Gevonden is, dat onder de specifieke belasting die optreedt bij scharnierbandkettingen in bedrijf zgn. adhesieve slijtage een belangrijke rol speelt. Dit betekent, dat de slijtage aan de pennen ook optreedt indien 20 andere slijtagemechanismen worden uitgeschakeld, bijvoorbeeld indien niet gewerkt wordt onder abrasieve condities. Adhesieve slijtage is het gevolg van zgn. aanlaten (ook wel plakken, slecht paren, verlassen of verkleven genoemd; Engels: to seize) van de twee metalen. Derhalve betreft de onderhavige uitvinding een schamierbandketting, omvattende ten minste 25 twee schalmen uit ferritisch-perlitisch roestvast staal, welke schalmen met behulp van ten minste een roestvaststalen kettingpen, scharnierbaar zijn gekoppeld, waarbij de kettingpen althans aan zijn buitenmantel een staallegering met meer dan 0,6 gew.% koolstof en meer dan 12 gew.% Cr omvat.

I 023383' I Een dergelijke combinatie van staalsoorten is verrassenderwijs niet I of nauwelijks aanlatend en leidt in een praktische scharnierbandopstelling I tot een zeer geringe slijtage, in het bijzonder tot zeer geringe adhesieve I slijtage.

I 5 Omdat de schalm van ferritisch-perlitisch staal is vervaardigd, is I deze magnetisch, waardoor de kettingen zeer geschikt kunnen worden I ingezet in transportbanen die geleidingsbochtsegmenten omvatten welke I zijn voorzien van magneten, in het bijzonder de transportbanen als I beschreven in EP-A-0 509 605.

I 10 Zeer geschikt staal voor het maken van de schalmen in de I kettingen volgens de uitvinding is staal met Werkstoffnummer 1.4589. Dit I staal heeft de volgende samenstelling (in gew.%, rest ijzer):

I C Tsi [Mn |~P [s [Gr [Mo [NÏ pR

I < 0,08 < 1 "<ï 0,045 0,030 13,0-15,5 0,2-1,2 1,0-2,5 0,3-0,5 I Een ander ferritisch-perlitisch roestvast staal dat geschikt is voor I 15 het vervaardigen van de schalmen volgens de uitvinding is bekend uit I DE-A-31 05 891, welke publicatie hierin wordt geacht te zijn ingelast. Dit bekende staal heeft de volgende samenstelling (in gew.%, rest ijzer): I [C [si Hvfo [Cr [Mo [Ni Pr I <0,1 <;l Ί<ϊ 13,0-15,8 <1,5 0,8-3,0 <0,6 I waarbij de som van het chroom- en molybdeenpercentage ten minste 14,3 I gew.% bedraagt.

20 Staal met Werkstoffnummer 1.4589, heeft typisch de volgende I samenstelling (in gew.%, rest Fe): I [C [Si [Mn [p [s [Cr [Mo [Ni Γτί I 0,044 0^56 Ö53 0,024 0,001 ï^9 025 \M 0^43 I 1023383” 5

Andere geschikte staalsoorten voor het maken van de schalmen in de kettingen volgens de uitvinding zijn ferritisch-perlitische staalsoorten met de Werkstoffnummer 1.4016 en 1.4017.

1.4016 (AISI 430; X6Crl7) heeft de volgende samenstelling (in 5 gew.%, rest Fe): [C [Si [Mn [P [S [Cr _____ — < 0,045 < 0,030 15,5-17,5 1.4017 (X6CrNil7-l) heeft de volgende samenstelling (in gew.%, rest Fe): [C [Si [Mn [P [s ΓCr ΓΝΪ < 0,06 Tï Tl < 0,04 < 0,015 16,0-18,0 1,20-1,60

Staallegeringen voor het vervaardigen van de pen volgens de uitvinding zijn staallegeringen met ten minste 0,6 gew.% koolstof en ten 10 minste 12 gew.% chroom. Gevonden is, dat dergelijke pennen met een relatief hoog koolstofgehalte toegepast in de onderhavige uitvinding nauwelijks of niet onderhevig zijn aan corrosie of corrosieve slijtage, hetgeen verrassend is, omdat een hoger koolstofgehalte in staal doorgaans gepaard gaat met slechtere corrosiewerende eigenschappen van dat staal. Hierdoor 15 kunnen transportkettingen die zijn opgebouwd uit modules volgens de uitvinding ook worden ingezet in gesmeerde transportkettingsystemen.

Dat corrosie of corrosieve slijtage geen probleem vormt in de scharnierbandkettingen volgens de uitvinding is des te meer verrassend aangezien de gesmeerde transportkettingsystemen doorgaans indien zij niet 20 in bedrijf zijn (bijvoorbeeld in de weekends) droog staan, waarna zij vervolgens weer bij het in bedrijf nemen in contact komen met het (doorgaans waterige) smeermedium. Een dergelijke afwisseling van natte en droge perioden onder continue invloed van zuurstof uit de lucht is in het algemeen zeer corrosief.

1023383- 6

Bij voorkeur omvat het staal van de pen volgens de uitvinding meer dan 0,7 gew.% koolstof. In de regel volstaat een koolstofgehalte van maximaal 2 gew.%. Bij voorkeur bedraagt het koolstofgehalte 0,8-1,6 gew.%. Het staal van de pen volgens de uitvinding omvat ten minste 12 gew.% 5 chroom, bij voorkeur 15 -19 gew.% Cr, met meer voorkeur 16-18 gew.%.

Bijzonder geschikt als staal voor de pennen is staal dat naast Fe de volgende elementen bevat (in gew.%): [C 0.95 -1.2 ~Cr 16-18

Mn < 1 Ίΰο <0.75 ~P <0.04 _ — ~S <0.03

Dergelijk staal is bekend onder het Werkstoffnummer (volgens 10 DIN) 1.4125 en wordt ook wel aangeduid met 440C (AISI), X105CrMol7 (EN), Z100CD17 (AFNOR) en S44004 (UNS).

Andere geschikte staalsoorten omvatten bijvoorbeeld staal met de Werkstoffnummer 1.4109,1.4111, 1.4112 en 1.4535.

De pennen volgens de uitvinding kunnen worden vervaardigd op de 15 bekende wijzen, bijvoorbeeld door draaien of door uit te gaan van getrokken draad en dit te knippen. Bij voorkeur worden de pennen voor toepassing in de transportketting volgens de uitvinding vervaardigd uit getrokken draad, met meer voorkeur uit koudgetrokken draad .

De pennen kunnen vervolgens worden gehard. Gebleken is, dat de 20 slijtage van geharde pennen ruim 30% lager is dan die van ongeharde pennen. Het harden geschied op de bij de vakman bekende wijze door een thermische behandeling.

1 0233 83 7

Het is niet noodzakelijk om de gehele pen volgens de uitvinding uit het hierboven gedefinieerde staal te vervaardigen. Een dergelijk staal kan volgens de uitvinding ook als een buitenste mantellaag aanwezig zijn op een pen van een ander materiaal. Een dergelijke laag heeft doorgaans een dikte 5 van enkele tienden van millimeters tot enige millimeters, bijvoorbeeld 0,5 - 1,5 mm, typisch ongeveer 1 mm. Een pen met een dergelijke mantellaag kan op bij de vakman bekende wijzen verkregen worden, bijvoorbeeld door de pen een oppervlaktebehandeling te laten ondergaan.

De pennen worden op de gebruikelijke wijze in de schalmen 10 gebracht, teneinde de transportketting volgens de uitvinding te vormen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld dat in een tekening is weergegeven. In de tekening toont:

Fig. 1 een perspectivisch onderaanzicht van een aantal 15 opeenvolgende schalmen van een schamierbandketting;

Fig. 2 een schematisch bovenaanzicht van de ketting van Fig.l;

Fig. 3 een perspectivisch aanzicht van een kettingpen uit de ketting van Fig. 1 en 2.

De figuren betreffen slechts schematische weergaven van een 20 voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding en worden gegeven bij wijze van niet-limiterend uitvoeringsvoorbeeld. In de figuren zijn gelijke of corresponderende onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers weergegeven.

Figuren 1 en 2 tonen een schamierbandketting 1, omvattende een reeks opeenvolgende schalmen 2 uit ferritisch-perlitisch roestvast staal. De 25 schalmen 2 zijn gebruikelijkerwije tot een eindloze ketting met elkaar verbonden. De schalmen 2 omvatten elk een in hoofdzaak plaatvormig lijfdeel 3 dat een transportvlak vormt. Het lijfdeel 3 is nabij een voorzijde 4 voorzien van twee tussenruimte uiteengeplaatste, tot schamierogen omgekrulde tongen 5A, 5B. Het lijfdeel 3 is nabij een achterzijde 5 voorzien 30 van een tot een scharnieroog omgekrulde tong 5C waarvan de positie 1 023383 8 correspondeert met de vrije tussenruimte tussen de tongen 5A, 5B aan de voorzijde 4. De scharnierogen 5A,5B en 5C van opeenvolgende schalmen zijn met behulp van door de scharniergaten reikende, roestvaststalen kettingpennen 6, scharnierbaar zijn gekoppeld. De kettingpennen 6 zijn 5 vervaardigd uit een staallegering met Werkstoffnummer 1.4125, zodat het materiaal van de kettingpen in hoofdzaak niet-aanlatend is met het ferritisch-perlitische roestvaste staal van de schalm.

Fig. 3 toont een perspectivisch aanzicht van een kettingpen 6. De kettingpen 6 omvat een in hoofdzaak cilindrisch, stalen lijfdeel 7 waarvan 10 de kopvlakken 8 langs hun omtreksranden 9 in hoofdzaak vloeiend aansluiten op de cilindermantel 10.

De kettingpen 6 heeft in dit voorbeeld een diameter van minder dan 1 cm, bij voorkeur circa 5-8 mm, in het bijzonder 6.35 mm. De kettingpen heeft een lengte van circa 20-150 mm, afhankelijk van de 15 breedte van de ketting en het aantal te koppelen scharnierogen.

Opeenvolgende schalmen 2 kunnen telkens ten opzichte van elkaar zwenken om een as die in of langs het transportvlak is gelegen en die zich in hoofdzaak dwars op de met pijl P aangegeven transportrichting uitstrekt. Hierdoor kan de ketting 1 om een kettingwiel worden geleid. De 20 kettingpen 7 is voorts in dit uitvoeringsvoorbeeld met speling in het middelste scharnieroog 5C opgenomen, terwijl de kettingpen 7 in de buitenste scharnierogen 5A,5A is ingeklemd. Hierdoor kunnen opeenvolgende schalmen 2 telkens ten opzichte van elkaar zwenken om een as die zich in hoofdzaak dwars op het transportvlak uitstrekt, zodat de 25 ketting 1 in een plat vlak langs een bocht kan worden geleid.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier weergegeven uitvoeringsvorm. Zo kunnen opeenvolgende schalmen 5 samenwerkende scharnierogen 5 omvatten en kunnen de lijfdelen een andere vorm hebben dan in de tekening getoond. Tevens kan de kettingpen een variërende 30 diameter hebben, bijvoorbeeld wanneer deze over zijn lengte getrapt of 9 schuin verloopt. Ook kan de kettingpen uit een ander, niet-aanlatend, materiaal vervaardigd zijn. Daarnaast kan de kettingpen aan zijn buitenste mantellaag een laag met niet-aanlatende eigenschappen hebben.

Dergelijke variaties zullen de vakman duidelijk zijn en worden 5 geacht te liggen binnen het bereik van de uitvinding zoals verwoord in de aangehechte conclusies.

Voorbeelden

De gebruikte staalsoorten worden in de Voorbeelden aangeduid 10 met hun Werkstoffnummer, tenzij anders aangegeven.

Voorbeeld 1

Schalmen van 1.4589 staal werden aan elkaar gekoppeld door pennen (lengte 41 mm; diameter 6.35 mm) op de gebruikelijke wijze door de 15 scharnierogen van de schalmen heen te persen. De breedte van de schalmen bedroegen 3,25” (8,26 cm). Verschillende staalsoorten werden gebruikt voor de pennen, zoals weergegeven in Tabel 1.

Tabel 1. Testomstandigheden en resultaten van Voorbeeld 1

Penmateriaal Slijtage (mm/jaar) *)1.4057 (martensitisch) 0,71 1.4125 (martensitisch) 0,48 *)1.4310 (austenitisch) 0,62 *)Nitronic 60 (austenitisch) 0,98 *)1.4401 (austenitisch) 0,92 20 *): Vergelijkingevoorbeeld 1.4057: 0:0,14-0,23; Si: H; Mn: < 1; P: £ 0,045; S: £ 0,030; Cr: 15,5-17,5; Ni: 1,50-2,50. 1.4310: C:S 0,12; Si< 1,50; Mn:< 2; P:< 0,045; S:< 0,015; Cr:16-18; Mo < 0,80; Ni: 6,00-9,00. Nitronic 60: C:< 0,10; Si: 3,5-4,5; Mn:7,00-9,00; 15; Cr:16,0-18,0; Mo <5 0,80; Ni: 8,00*9,00; N: 0,08-0,18.

1023383 10 1.4401: C:<0.07; Si:^l; Mn:S2; P:£ 0,045; S:<; 0,030; 0:16,5-18,5; Mo:2,00-2,50; Ni:10,5-13,5.

De resultaten in Tabel 1 tonen, dat het staal in de scharnierbandketting volgens de uitvinding een aanmerkelijk lagere slijtage geeft.

5

Voorbeeld 2

Voorbeeld 1 werd herhaald, maar nu op een andere locatie.

Tabel 2. Testomstandigheden en resultaten van Voorbeeld 2 Penmateriaal Slijtage (mm/jaar) *)1.4057 (martensitisch) 0,69 *)1.4462 (duplex) 0,55 1.4125 (martensitisch) 0,30 1.4125 (martensitisch)1) 0,19 *)Nitronic 60 (austenitisch) 1,00 *): Vergelijkingsvoorbeeld 10 1.4462: C:< 0,02; Si< 1,00; Mn:< 2,00; P:< 0,030; S:< 0,020; Cr:21-23; Mo: 2,5-3,5; Ni: 4,50- 6,50; N: 0,08-0,20.

^ Thermisch gehard

De resultaten in Tabel 2 tonen, dat volgens de uitvinding aanmerkelijk minder slijtage wordt verkregen. Door thermisch harden 15 worden de resultaten nog beter.

Voorbeeld 3

Voorbeeld 1 werd herhaald, maar nu werden pennen met een lengte van 56 mm gebruikt (diameter is 6,35 mm).

1023383 11

Tabel 3. Testomstandigheden en resultaten van Voorbeeld 3

Penmateriaal Slijtage (mm/jaar) *)1.4057 (martensitisch) 1,45 1.4125 (martensitisch) 0,17 *)Nitronic 60 (austenitisch) 1,21 *)1.4462 2,12 *): Vergelijkingsvoorbeeld

De resultaten in Tabel 3 tonen, dat volgens de uitvinding aanmerkelijk minder slijtage wordt verkregen.

5 1023383-

Claims

1. Scharmerbandketting, omvattende ten minste twee schalmen uit ferritisch-perlitisch roestvast staal, welke schalmen met behulp van ten minste een roestvaststalen kettingpen, scharnierbaar zijn gekoppeld, waarbij de kettingpen althans aan de buitenomtrek een staallegering met 5 meer dan 0,6 gew.% koolstof en meer dan 12 gew.% Cr omvat.

2. Scharmerbandketting volgens conclusie 1, omvattende een reeks opeenvolgende schalmen uit ferritisch-perlitisch roestvast staal, elk omvattende een in hoofdzaak plaatvormig lijfdeel dat een transportvlak vormt, welk lijfdeel nabij een voor- en achterzijde is voorzien van tot 10 scharnierogen omgekrulde tongen, waarbij de scharnierogen van opeenvolgende schalmen met behulp van door de schamiergaten reikende, roestvaststalen kettingpennen, scharnierbaar zijn gekoppeld, en waarbij de kettingpennen in hoofdzaak niet-aanlatend zijn met het ferritisch-perlitische roestvaste staal van de schalm.

3. Scharmerbandketting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde kettingpen een staallegering met 15 -19 gew.% Cr omvat.

4. Scharmerbandketting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde staallegering als een buitenste laag aanwezig is op genoemde kettingpen, bij voorkeur met een laagdikte van 0,5 -1,5 mm.

5. Scharmerbandketting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde kettingpen althans in hoofdzaak uit genoemde staallegering bestaat.

6. Scharmerbandketting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde kettingpen een staallegering omvat met de volgende 25 samenstelling (in gew.%): t 02338^ - [c 0,95 -1,2 ~Cr 16-18 Mn < 1 Mo <0,75 "P <0,04 _ — "S <0,03

7. Scharnierbandketting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemd ferritisch-perlitisch roestvast staal staal met Werkstoffnummer 1.4589,1.4016 of 1.4017 is.

8. Kettingpen voor een scharnierbandketting volgens een der 5 voorgaande conclueies, omvattende een in hoofdzaak cilindrisch, stalen lijfdeel waarvan de kopvlakken langs hun omtreksranden in hoofdzaak vloeiend aansluiten op de cilindermantel, waarbij van het stalen lijfdeel althans de cilindermantel is vervaardigd uit een roestvaste staallegering die in hoofdzaak niet-aanlatend is met het ferritisch-perlitische roestvaste staal 10 van de schalm.

9. Kettingpen volgens conclusie 8, waarbij genoemd ferritisch-perlitisch roestvast staal, staal met Werkstoffnummer 1.4589 is.

10. Toepassing van een staallegering met meer dan 0,6 gew.% koolstof en meer dan 12 gew.% Cr in scharnierbandkettingen met schalmen van 15 ferritisch-perlitisch roestvast staal, in het bijzonder schalmen van staal met Werkstoffnummer 1.4589. 1Ü23383