EN
Inżynier zakładu spożywczego prosi o łańcuch nierdzewny typu #40, który ma zastąpić łańcuch ze stali węglowej typu #40. Ten sam skok, te same koła zębate – możliwa jest bezpośrednia wymiana. Następnie linia produkcyjna działa z obniżoną wydajnością przez sześć miesięcy, aż do momentu przedwczesnego uszkodzenia łańcucha; nikt nie potrafi wyjaśnić przyczyny.
Przyczyną jest wartość obciążenia roboczego i jest ona znacznie większa, niż większość osób się spodziewa.
Opublikowane wartości obciążenia roboczego dla odpowiednich rozmiarów wg normy ANSI:
Łańcuch nierdzewny wytrzymuje jedynie około jednej dziesiątej obciążenia roboczego łańcucha ze stali węglowej przy tym samym rozmiarze wg normy ANSI.
| Numer ANSI | Ton | Obciążenie robocze – nierdzewny | Obciążenie robocze – stal węglowa | Kara |
| #25 | 0.250" | 15 lbf | 140 lbf | 9,3× |
| #35 | 0.375" | 40 lbf | 560 lbf | 14,0× |
| #40 | 0.500" | 95 lbf | 940 lbf | 9,9× |
| #50 | 0.625" | 150 lbf | 1620 lbf | 10,8× |
| #60 | 0.750" | 190–230 funtów siły | 2470 funtów siły | 13,0× |
Stalowa łańcuchowa taśma nierdzewna #40 przenosi 95 lbf gdzie odpowiednik ze stali węglowej przenosi 940 funtów siły. To nie jest niewielkie obniżenie wytrzymałości. To różnica rzędu wielkości.
Wymiary są identyczne – właśnie to czyni tę sytuację niebezpieczną. Łańcuch nierdzewny #40 działa na zębniku #40, pasuje do tych samych osłon i mierzy się tymi samymi narzędziami. Nic nie ostrzega, poza katalogiem.
Jeden producent odpowiada bezpośrednio na to pytanie na stronie FAQ, pytany, czy łańcuch ze stali węglowej można zastąpić łańcuchem nierdzewnym:
Nie. Stal nierdzewna 304 i 316 jest naturalnie miękka, a maksymalne obciążenia robocze są znacznie niższe niż w przypadku łańcuchów ze stali węglowej.
Dwa mechanizmy, oba metalurgiczne.
Stal nierdzewna austenityczna nie może być hartowana za pomocą obróbki cieplnej. Obydwa gatunki – 304 i 316 – są poddawane ulepszaniu przez wyżarzenie w roztworze w temperaturze od 1010 do 1120 °C, a następnie szybko chłodzone. Nie ma etapu gaszenia i odpuszczania zwiększającego twardość powierzchni, ponieważ stop nie reaguje na taką obróbkę. Elementy łańcucha ze stali węglowej są hartowane. Elementy ze stali nierdzewnej pozostają miękkie.
Niższa wytrzymałość na rozciąganie materiału podstawowego. Nawet zanim w grę wchodzi hartowanie, stopy stali nierdzewnej stosowane w łańcuchach mają niższą wytrzymałość na rozciąganie niż stale węglowe stosowane w standardowych łańcuchach.
Istnieje trzeci praktyczny efekt, który warto znać: stal nierdzewna w użytkowaniu zachowuje więcej ciepła, co dodatkowo wpływa na wytrzymałość na rozciąganie oraz czas eksploatacji przed zużyciem.
Zatem łańcuch jest miększy w strefie styku wałka i wkładki – tam bowiem zachodzi całe zużycie łańcucha – oraz słabszy w płytach.
Gdy już zaakceptujesz utratę wytrzymałości, wybór gatunku zależy od odporności na chlorki.
Różnica polega na molibdenie. Stal 316 zawiera 2–3 % Mo, podczas gdy stal 304 nie zawiera go w ogóle. To właśnie ta jedna dodatkowa składka sprawia, że stal 316 wykazuje odporność na korozję punktową w środowiskach zawierających chlorki.
Standardowym sposobem ilościowego określenia tej odporności jest liczba równoważna odporności na korozję punktową (PREN):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
dla stali 304 wartość PREN mieści się w górnej części zakresu dwudziestek. Dla stali 316 wartość ta jest istotnie wyższa dzięki składnikowi molibdenu. Im wyższa wartość PREN, tym lepsza odporność stopu na lokalną korozję punktową.
Gdzie to ma znaczenie w zakładzie spożywczym:
·Rassol, konserwacja, marynowanie — stal 316, bez dyskusji
·Przetwórztwo ryb i owoców morza — stal 316, chlorki występują wszędzie
· Woda do mycia z dodatkiem chloru — stal 316, jeśli stężenia są istotne
· Piekarnia, produkty sucharskie, ogólna obsługa żywności — 304 zwykle wystarcza
·Mleczarstwo — zależy od chemii czyszczącej; sprawdź cykl z użyciem ługów i kwasów
Wartość PREN przewiduje odporność na korozję punktową. Nie przewiduje korozji napięciowej, korozji szczelinowej w ciasnych przestrzeniach ani zachowania w mocnych kwasach. Traktuj ją jako narzędzie do porządkowania, a nie gwarancję.
Jeśli obciążenie przekracza nośność stali nierdzewnej przy wymaganym rozmiarze, rozwiązaniem często nie jest większy łańcuch ze stali nierdzewnej.
Łańcuch ze stali węglowej pokryty niklem lub cynkiem przywraca większość nośności roboczej, jednocześnie zapewniając odporność na lekką korozję i niższy koszt niż stal nierdzewna. W zastosowaniach, gdzie kluczowa jest odporność na korozję, a nie zgodność z wymogami kontaktu z żywnością, jest to często lepsze rozwiązanie inżynierskie.
Gdzie nie nadaje się do użycia: bezpośredni kontakt z żywnością, intensywne mycie środkami ługowymi, oraz wszelkie miejsca, w których powłoka może się odpryskiwać i skażać produkt. Powłoka to warstwa ochronna; stal nierdzewna jest odporna na korozję w całej swojej grubości.
Opublikowane wytyczne wymieniają je wyraźnie:
· Przenoszenie mocy w warunkach ciężkich obciążeń — sprzęt rolniczy, przemysłowe przekładnie, napędy o wysokim momencie obrotowym, gdzie nośność na każdy skok jest kluczowym parametrem
· Napędy wysokoprędkościowe — większość łańcuchów ze stali nierdzewnej, w tym konstrukcje z otwartymi sworzniemi, ma niższe maksymalne prędkości robocze niż stal węglowa z powodu różnicy w twardości
Jeśli nie występuje problem korozji ani zanieczyszczenia, stal węglowa o dziesięciokrotnie wyższej nośności roboczej na dolar jest niemal zawsze lepszym wyborem technicznym.
Dostępny jest łańcuch ze stali nierdzewnej o podwójnym skoku, przydatny w wolno poruszających się systemach transportowych. Nierdzewne odpowiedniki łańcuchów o numerach #40, #50, #60 i #80 o skokach odpowiednio 1,0 cala, 1,25 cala, 1,5 cala i 2,0 cala mają nośności robocze wynoszące odpowiednio 95, 150, 230 i 390 funtów siły.
Zwróć uwagę, że w przypadku stali nierdzewnej często brak pojedynczego łańcucha o kroku #80 lub większym nie jest dostępny w magazynie. Odpowiednik o kroku #80 istnieje wyłącznie jako łańcuch o podwójnym kroku. Jeśli projekt zakłada użycie ciężkiego, pojedynczego łańcucha ze stali nierdzewnej, sprawdź dostępność przed podjęciem decyzji.
Stal nierdzewna z wydrążonymi sworzniemi jest dostępna w magazynie w wersjach #40, #50 i #60, przy średnicach otworów w sworzniach wynoszących odpowiednio 0,157 cala, 0,202 cala i 0,236 cala. Ciekawostką jest fakt, że łańcuch z wydrążonymi sworzniemi o kroku #60 ma wyższą wytrzymałość niż standardowy łańcuch ze stali nierdzewnej o kroku #60: 230 lbf kontra 190 lbf, co wynika z różnic w konstrukcji.
Wybór materiału to tylko jedna część zgodności z przepisami dotyczącymi artykułów spożywczych.
FDA 21 CFR 178.3570 obejmuje smary mające przypadkowy kontakt z żywnością. To właśnie na tej zasadzie opiera się klasyfikacja smarów H1. Jeśli smar do łańcucha może dotrzeć do produktu, musi być zgodny z wymaganiami.
Rejestracja NSF H1 to praktyczny sposób udowodnienia zgodności smaru. Wymagaj smaru H1 dla każdego łańcucha umieszczonego nad lub obok otwartego produktu.
EC 1935/2004 to ramowa regulacja UE dotycząca materiałów w kontakcie z żywnością: materiały nie mogą przenosić swoich składników do żywności w ilościach zagrożonych zdrowiu lub zmieniających jej skład, smak lub zapach.
standardy Sanitarne 3-A projektowanie osłon sprzętu pod kątem łatwej czyszczelności w przemyśle mleczarskim i spożywczym. Decydują one bardziej o sposobie zabezpieczenia i podparcia łańcucha niż o samym łańcuchu.
Punkt, który przyciąga uwagę użytkowników: pasywacja stal nierdzewna wykazuje odporność na korozję dzięki warstwie tlenku chromu. Agresywne czyszczenie oraz zwłaszcza kontakt z narzędziem stalowym węglowym, które pozostawia wbudowane cząstki żelaza, uszkadzają tę warstwę. Łańcuch rdzewiejący w zakładzie spożywczym jest zwykle zanieczyszczoną stalą nierdzewną, a nie niewłaściwą jej gatunkową odmianą.
Metoda jest prosta, gdy zaakceptuje się obniżenie nośności:
1. Oblicz rzeczywiste naprężenie łańcucha na podstawie momentu obrotowego i średnicy podziałowej uzębienia
2. Zastosuj współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający obciążenia udarowe
3. Porównaj wynik z dopuszczalnym obciążeniem roboczym dla stali nierdzewnej, a nie dla stali węglowej
4. Jeśli wymagania nie są spełnione, zwiększ skok łańcucha, dodaj nitki lub ponownie rozważ konieczność zastosowania stali nierdzewnej
Zwiększenie rozmiaru o jeden lub dwa stopnie jest normalne. Napęd wymagający łańcucha o kroku #40 ze stali węglowej może wymagać łańcucha o kroku #60 lub #80 ze stali nierdzewnej, a także odpowiednich zębników i osłon. Zaprojektuj budżet na te elementy już na etapie projektowania, zamiast odkrywać tę konieczność podczas uruchamiania.
Czy mogę po prostu użyć większego łańcucha ze stali nierdzewnej?
Tak, a często jest to konieczne. Sprawdź tabelę obciążenia roboczego zamiast zakładać, że wystarczy zwiększenie o jeden rozmiar – różnica w wytrzymałości jest znaczna.
Czy stal 316 jest wytrzymalsza niż 304?
Nie. W stanie ulepszonym mają podobne właściwości mechaniczne. Stal 316 charakteryzuje się wyższą odpornością na korozję, ale nie wyższą wytrzymałością. Oba gatunki mają taką samą utratę wytrzymałości w porównaniu ze stalą węglową.
Dlaczego mój łańcuch ze stali nierdzewnej zardzewiał?
Najprawdopodobniej doszło do zanieczyszczenia żelazem z narzędzi lub środków czyszczących wykonanych ze stali węglowej, co uszkodziło warstwę bierną. Możliwe jest przywrócenie tej warstwy poprzez repasywację. Inną częstą przyczyną jest atak jonów chlorkowych na stal 304 tam, gdzie należało użyć 316.
Czy mogę używać łańcucha ze stali nierdzewnej na istniejących zębnikach?
Wymiarowo tak, wymiary zgodne są z normą ANSI. Prawdziwym pytaniem jest jednak, czy napęd może pracować przy obniżonym obciążeniu roboczym.
W jakim zakresie temperatur łańcuch ze stali nierdzewnej może być stosowany?
Szeroki w porównaniu ze stalą węglową na obu końcach – co stanowi jedną z jego rzeczywistych zalet. Dokładne dane należy uzyskać od producenta łańcucha, uwzględniając konkretny stop i konstrukcję.
Czy potrzebuję smaru H1, jeśli łańcuch znajduje się poniżej produktu?
Tak, jeśli istnieje jakakolwiek możliwość przypadkowego kontaktu. Do takiego kontaktu zalicza się również rozpryski, krople oraz zawieszone w powietrzu mgiełki. Większość zakładów stosuje smar H1 w całym obszarze produkcyjnym żywności, zamiast zarządzać dwoma różnymi smarami.
Firma Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. dostarcza stalowych łańcuchów rolkowych i kół zębatych ze stali nierdzewnej typu 304 i 316 przeznaczonych do przetwórstwa spożywczego oraz stalowych elementów węglowych pokrytych niklem lub cynkiem tam, gdzie kluczowe jest odporność na korozję, a nie zgodność z wymogami kontaktu z żywnością. Wyślij nam rzeczywiste napięcie łańcucha oraz skład chemiczny środków używanych do mycia pod ciśnieniem – dobierzemy rozmiar na podstawie dopuszczalnego obciążenia roboczego dla stali nierdzewnej, a nie dla stali węglowej.