Selbstschmierende Gleitlager aus Kupferlegierung: Typen, Auswahl und Design

Die meisten Gleitlager versagen nicht, weil die Belastung zu hoch war. Sie scheitern, weil das Schmiermittel nicht mehr ankommt. Ein versäumtes Schmierintervall, eine verstopfte Leitung, eine Maschine, die sechs Monate im Leerlauf stand und dann unter Volllast startete: Hier beginnt meist der Schrott. Ein selbstschmierendes Gleitlager aus Kupferlegierung beseitigt diese einzige Fehlerquelle, indem es seinen Schmierstoff in das Lager selbst transportiert, wo sich niemand daran erinnern muss.

Da wir eine Gießerei und Bearbeitungswerkstatt für Kupferlegierungen sind, stellt sich uns jeden Arbeitstag die Frage: welche Legierung, welcher Festschmierstoff, welche Geometrie, für welche Arbeitsbedingungen. In diesem Artikel erfahren Sie, was diese Lager sind, wie sich die Einlage verhält, wie man das Material an den Einsatz anpasst und wo sie ihren Lebensunterhalt verdienen.

Was ein selbstschmierendes Gleitlager aus Kupferlegierung eigentlich ist

A Selbstschmierendes Gleitlager aus Kupferlegierung ist ein Gleitlager mit zwei in einem Teil verbauten Stellen. Die Kupferlegierung, ob Zinnbronze, Aluminiumbronze oder Messing, trägt die Last, absorbiert Stöße und leitet Wärme von der Gleitfläche ab. Der in Taschen gehaltene oder in der Matrix verteilte Festschmierstoff sorgt für einen reibungsarmen Film zwischen Lager und Welle. Es muss nichts gepumpt, nachgefüllt oder gemerkt werden.

Warum die ersten Kurven am wichtigsten sind

Ölgeschmierte Lager sind auf einen hydrodynamischen Film angewiesen, der sich erst bildet, wenn sich die Welle schnell genug dreht, um Öl in den Keil zu ziehen. Unterhalb dieser Geschwindigkeit kommen die Oberflächen in Kontakt. In realen Anlagen kommt das viel häufiger vor, als das Lehrbuch vermuten lässt: bei jedem Anfahren, jedem Abschalten, jedem langsamen Indexierhub, jeder Rückwärtsbewegung und jeder langen Leerlaufzeit, gefolgt von einer plötzlichen Volllast. Selbstschmierende Gleitlager aus Kupferlegierung sind genau auf diese Momente ausgerichtet. Graphit oder PTFE überträgt sich innerhalb der ersten paar Umdrehungen auf die Gegenlauffläche und hält Reibung und Temperatur in Grenzen, bis normale Laufbedingungen herrschen.

Die Formen, die in echten Zeichnungen auftauchen

• Zylindrische Buchsen und Hülsen, glatt oder genutet, von kleinen Pumpengrößen bis hin zu sehr großen Mühlengrößen
• Flanschbuchsen und Anlaufscheiben, bei denen die axiale Positionierung genauso wichtig ist wie die radiale Unterstützung
• Verschleißplatten, Gleitplatten und L-förmige oder gebogene Gleiter für lineare Bewegungen
• Gelenklager und Kugelsitzbuchsen, die eine Wellenfehlausrichtung tolerieren
• Achteckige Buchsen, Ringe, Muttern und andere nicht standardmäßige Profile werden nach Zeichnung bearbeitet

In Graphit eingebettete Messingbuchsen sind das Arbeitstier der Familie. Sie eignen sich für den allgemeinen Maschinenbau und verzeihen es, wenn der Sitz etwas eng ist, die Welle nicht perfekt ist oder die Schmierungshistorie unbekannt ist.

In Graphit eingebettete, selbstschmierende Messingbuchse Das selbstschmierende Einzelflanschlager (mit Graphitinbettung) ist eine leistungsstarke, massive, selbstschmierende Messinghülse. Es besteht aus einem hochfesten Kupfer-Zink-A... Produkt anzeigen →

Festschmierstoffe und was jeder einzelne tun kann und was nicht

Das Inlay besteht nicht aus einem einzigen Material. Graphit, PTFE, Graphen und Molybdändisulfid verhalten sich sehr unterschiedlich, und die Wahl des falschen Werkstoffs für eine heiße, nasse oder staubige Umgebung ist einer der häufigsten Fehler bei der Entscheidung für ein gutes Lager.

Eine nützliche Faustregel: Graphit für Hitze und Belastung, PTFE für geringe Reibung und chemische Belastung, Graphen, wenn Oberflächenbeschaffenheit und thermische Belastung anspruchsvoll sind, und Molybdändisulfid, wenn die Umgebungsluft trocken oder die Atmosphäre kontrolliert ist.

Bei vielen Projekten werden am Ende Optionen kombiniert, anstatt sich für eine zu entscheiden. Beispielsweise kann eine PTFE-eingebettete Messingbuchse mit einem einzigen Flansch eine Radiallast und eine Axialschulter in einem Teil abdecken, was Montagezeit spart und die Gehäusekonstruktion vereinfacht.

PTFE-eingebettete selbstschmierende Messingbuchse mit Einzelflansch Hohe Zugfestigkeit: Die Zugfestigkeit dieses Produkts erreicht bis zu 750 N/mm² und gewährleistet so eine hervorragende mechanische Festigkeit und Stabilität auch unter hohen Belastungsbedingungen. Produkt anzeigen →

Bei zyklischer und schwerer Belastung können Schmierstofftaschen auch mit einer leichten Fettfüllung als Gürtel-und-Streben-Maßnahme kombiniert werden. Der Festschmierstoff deckt dann das Anfahren, das Herunterfahren und alle Zeiträume ab, in denen das Fett beiseitegeschoben wurde, während das Fett den Dauerbetrieb übernimmt.

Auswahl der Kupferlegierung hinter dem Schmiermittel

Die Matrize ist nicht nur Träger für das Inlay. Es bestimmt die Belastbarkeit, die Wärmeleitfähigkeit, das Korrosionsverhalten und wie leicht sich das Teil in die von Ihrer Zeichnung benötigte Form bearbeiten lässt.

Bei großen Durchmessern oder dünnen radialen Wänden ist die Bimetallkonstruktion oft die praktische Lösung. Der Stahlrücken trägt die Bandspannung und die Bronzeschicht stellt die Lauffläche dar, sodass ein dünnwandiges Teil dennoch einer starken Belastung standhalten kann.

Bimetallisches selbstschmierendes sphärisches Lager Dieses selbstschmierende Bimetall-Pendellager ist auf hohe Leistung und Haltbarkeit ausgelegt und zeichnet sich durch eine einzigartige Materialkombination und fortschrittliche Fertigungsverfahren aus. Produkt anzeigen →

Selbstschmierende Bimetall-Gelenklager führen diese Idee noch einen Schritt weiter, indem sie einen Kugelsitz hinzufügen. Das Lager absorbiert einen gewissen Grad an Wellenfehlausrichtung und -durchbiegung, den eine starre zylindrische Buchse einfach in Kantenbelastung umwandeln würde, was eine häufige Ursache für vorzeitigen Verschleiß bei langen Wellen und geschweißten Rahmen ist.

Eine praktische Auswahl-Checkliste

Wenn ein Kunde eine Zeichnung sendet, werden die untenstehenden Fragen normalerweise innerhalb weniger Minuten nach dem Gespräch über das Material und die Einlage geklärt.

1. Belastung: die Gesamtkraft und der projizierte Druck, also die Belastung geteilt durch Bohrungsdurchmesser und Lagerlänge.
2. Geschwindigkeit: Dauer- und Spitzengleitgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde, einschließlich oszillierender oder indexierender Bewegung.
3. Druck und Geschwindigkeit zusammen: Der kombinierte Wert begrenzt die meisten Trockenlaufmaterialien, nicht einer der beiden Werte allein.
4. Temperatur: Dauer- und Spitzentemperatur, einschließlich jeglicher Wärme, die der Prozess selbst dem Gehäuse zuführt.
5. Umgebung: Staub, Wasser, Dampf, Meerwasser, Chemikalien, Abwaschen oder kontrollierte Atmosphäre.
6. Gegenfläche: Schaftmaterial, Härte und Oberflächenbeschaffenheit, da ein geschliffener und gehärteter Schaft weitaus schonender für eine weiche Einlage ist als eine raue, weiche.
7. Passung und Halterung: Bohrungspassung, Wellenpassung und wie das Lager nach dem Einpressen axial gehalten wird.
8. Einschaltdauer: Häufige Stopps, Rückwärtsfahrten oder lange Leerlaufzeiten führen zur Entscheidung für Festschmierstoff.

Wenn die Antworten langsam, heiß, staubig und schwer zu erreichen sind, ist normalerweise eine in Graphit eingebettete Bronzebuchse der Ausgangspunkt. Wenn sie genauso schnell, sauber und leicht belastet zurückkommen, ist eine dünne Messingbuchse mit PTFE-Auskleidung günstiger, dünner und völlig ausreichend. Wenn sie sehr groß, schwer beladen und platzsparend zurückkommen, ist die Bimetall-Konstruktion genau das Richtige.

Wo diese Lager ihren Unterhalt verdienen

Die von uns belieferten Branchen haben eines gemeinsam: Ihre Lager sitzen in Strukturen, sind schwer zu erreichen und die Stilllegung einer Anlage ist teuer.

• Metallurgische Maschinen, bei denen Hitze, Zunder und schwere Rolllasten herkömmliche geschmierte Verbindungen belasten
• Schiffsmaschinen, bei denen Salzwasser und eingeschränkter Zugang Korrosionsbeständigkeit und wartungsfreien Betrieb wertvoll machen
• Bergbau und Mineralverarbeitung, wo Staub und Stoßbelastung die normalen Betriebsbedingungen sind
• Druckgussmaschinen, bei denen es sowohl auf die Wärmeabstrahlung der Form als auch auf die Genauigkeit der Kipp- und Auswurfbewegung ankommt
• Erdöl- und Bohrgeräte, bei denen Verbindungen an abgelegenen Orten und bei unvorhersehbarem Wetter eingesetzt werden
• Bau-, Verpackungs- und Landmaschinen, bei denen von Maschinen einfach erwartet wird, dass sie weiterarbeiten

Schwere Maschinen ist eine gute Illustration. Kräne, Bagger, Pressengestelle und Transfergeräte verwenden große Buchsen und Gleitplatten, die im Inneren der Struktur vergraben sind, und niemand überprüft sie wöchentlich. Ein selbstschmierendes Kupferlegierungsteil sorgt dafür, dass diese Verbindungen zwischen geplanten Stillständen funktionieren, und die Fertigungskapazität ist hier ebenso wichtig wie die Materialauswahl, denn auf eine verschlissene Buchse von anderthalb Metern Länge möchte man nicht drei Monate warten.

Das andere Ende der Skala bilden medizinische Geräte und Verpackungsgeräte. Dort ist das Lager klein, die Bewegung ist leise und es kommt meist eher auf Sauberkeit als auf Belastung an. Ein PTFE-Inlay, das keinen Ölfilm benötigt, ist oft der entscheidende Faktor, wenn eine Kontamination inakzeptabel ist.

Von der Schmelze bis zur fertigen Bohrung

Da wir unsere Kupferlegierungen selbst schmelzen und gießen, anstatt Knüppel zu kaufen, ist die Matrix nicht auf das beschränkt, was ein Händler gerade auf Lager hat. Diese Flexibilität hilft, wenn eine Zeichnung eine Güteklasse erfordert, die außerhalb des allgemeinen Katalogs liegt.

• Schmelzen und Schleuder- oder statisches Gießen der Kupferlegierung, wobei die Materialanalyse mit der Charge verglichen wird
• Bearbeitung von Bohrungen, Flanschen, Nuten und Sonderprofilen auf CNC-Geräten
• Festschmierstofftaschen, Einlageneinlage und Veredelung der Lauffläche
• Maßkontrolle in einer temperierten Werkstatt vor dem Versand

Es lohnt sich, den Größenbereich klar anzugeben, denn er entscheidet darüber, wer tatsächlich ein Angebot abgeben darf. Es können Kupferhülsen mit einem Durchmesser von etwa anderthalb bis zwei Metern und Kupfergleitplatten mit einer Länge von bis zu vier Metern, einer Breite von vierhundert Millimetern und einer Dicke von einhundert Millimetern hergestellt werden, wobei die jährliche Kupfermaterialproduktion etwa zweitausenddreihundert Tonnen beträgt. Nicht standardmäßige Formen, darunter Schieber, Muttern, Schneckenräder und Ringe, gehören zur gleichen täglichen Arbeit.

Installations- und Wartungsgewohnheiten, die Lager schonen

Selbst ein gut ausgewähltes Lager kann in den ersten zehn Minuten der Montage ruiniert werden, daher lohnt es sich, ein paar Gewohnheiten zu wiederholen.

• Drücken Sie mit einem Schraubendreher, der die gesamte Fläche berührt, auf den Lagervierkant und schlagen Sie niemals direkt auf die Einlageseite
• Halten Sie den Festschmierstoff sauber: In einen Graphitstopfen gepresstes Korn wird zu einem Schleifbelag
• Überprüfen Sie die Bohrung nach der Montage, da bei dünnwandigen Buchsen die Gehäusepassung die Bohrung messbar verschließen kann
• Überprüfen Sie vor dem Zusammenbau die Oberflächenbeschaffenheit und Härte der Welle und halten Sie die Welle frei von Graten, Farbe und Rost
• Überprüfen Sie das Spiel nach dem ersten Wärmezyklus bei Geräten, die heiß laufen, erneut und stellen Sie es ein, anstatt auf Geräusche zu warten

Wenn Sie vor der Auswahl tiefer gehen möchten, besuchen Sie unsere Leitfaden für selbstschmierende Gleitlagertypen, Auswahl und Anwendungen aus Kupferlegierungen behandelt die Materialfamilien, Inlay-Optionen und Anwendungshinweise ausführlicher.

Selbstschmierende Gleitlager aus Kupferlegierung sind keine universelle Antwort, und wir würden sie auch nicht als solche darstellen. Sie sind die richtige Antwort, wenn die Verbindung langsam, schwer, heiß, verschmutzt oder einfach mit einer Fettpresse zu schwer zu erreichen ist und die Kosten eines ungeplanten Stopps weitaus höher sind als die Kosten des Teils. Wenn ein vollständig hydrodynamisches, ölgeschmiertes Lager ordnungsgemäß und kostengünstig gewartet werden kann, ist dies immer noch eine gute Wahl.

Der praktische nächste Schritt ist klein: Senden Sie uns die Zeichnung zusammen mit der Belastung, der Gleitgeschwindigkeit, der Arbeitstemperatur und einer Beschreibung der Umgebung. Anhand dieser wenigen Zahlen können wir normalerweise eine Legierung, ein Schmiermittel und eine Geometrie vorschlagen, die standhält, und das Teil im selben Gespräch nennen.