Wer hätte vor 15 Jahren gedacht, daß Gleitlager aus Kunststoff selbst bei hohen Belastungen in Pneumatikzylindern besonders abriebfest sind, oder in der Halbleiterindustrie in ätzenden Säuren ohne Ausfälle arbeiten.
Die iglidur Gleitlager von igus sind aus speziellen Kunststoffcompounds. Jede iglidur Type richtet sich in ihrem Materialaufbau nach den Anforderungen, für die sie entwickelt wurde. Das Prinzip der Werkstoffkonstruktion ist bei allen iglidur Typen ähnlich.
Die Basis bildet eine thermoplastische Legierung. Ein Netzwerk aus Verbundfasern bildet das Rückgrat der Konstruktion. Hohe Druckfestigkeiten, Wärmeformbeständigkeit und Kriechfestigkeit werden erreicht. Die Verbundfasern selber haben gute tribologische Eigenschaften. Dazu kommt ein Gemisch aus Festschmierstoffen, das mit der jeweils ausgewählten Legierung und den Verbundfasern harmoniert.
Das Prinzip der iglidur Werkstoffe nutzt die hervorragenden Eigenschaften der Kunststoffe für tribologische Anwendungen und eliminiert gleichzeitig Nachteile. iglidur Gleitlager zeichnen sich aus durch:
–hohe Maßgenauigkeit,
–stark oder völlig reduzierte Wasseraufnahme,
–hohe Druckfestigkeiten,
–geringe Wärmerelaxierung,
–gute Wärmeableitung durch dünne Wandstärken,
–sehr geringe Kriechneigung.
Diese Eigenschaften treffen vor allem auf die Typen iglidur G, X und W 300 zu. iglidur M250 und A200 lassen nur geringe Belastungen zu. Sie bieten dafür andere Vorteile, wie zum Beispiel höhere Schwingungsdämpfung und noch besseres Schmutzeinbettungsverhalten.
Der Selbstschmiereffekt iglidur
Der iglidur Werkstoff bietet den entscheidenden Vorteil, daß alle Komponenten – thermoplastische Legierung, Fasermatrix und Festschmierstoffe – gute Gleit- und Abriebeigenschaften besitzen. Die drei Komponenten unterstützen gemeinsam den Selbstschmiereffekt.
Durch die verwendeten thermoplastischen Legierungen haben iglidur Gleitlager eine kristalline, hochabriebfeste Struktur. Diese Struktur ist homogen durchsetzt mit Festschmierstoffen. Das ist der entscheidende Vorteil: iglidur Gleitlager sind ohne Schmiermittelvorrat selbstschmierend. Metallische Lager mit Beschichtungen oder Imprägnierungen haben ihre Lebensdauer beendet, sobald das Schmiermittelreservoir aufgebraucht ist.
Der kritische Zustand für geschmierte Lager ist der Moment der Anlaufreibung. Der Schmierfilm hat sich noch nicht aufgebaut, die Lagerung läuft trocken. Je nach Anwendung ist dieser Zustand die Regel. Die Gleitlager laufen vom ersten Moment an geschmiert, da sich auch in Ruhe das Schmiermittel nicht von der Lagerfläche entfernen kann. Eine Verzögerung zum Aufbau des Schmierfilm entfällt.
Der Selbstschmiereffekt von iglidur Werkstoffen unterscheidet sich klar von dem der metallischen Gleitlager mit dünner Kunststoffbeschichtung. Bei iglidur Gleitlagern haben die Festschmierstoffe nur unterstützende Wirkung. Die thermoplastischen Materialien und die Verbundfasern besitzen selbst gute Gleit- und Abriebeigenschaften im Trockenlauf. Die Festschmierstoffe senken zusätzlich den Reibwert und unterstützen so die Gleit- und Abriebeigenschaften.
Hieraus erklärt sich die sehr hohe Lebensdauer der iglidur Lager. Das Zusammenspiel der Komponenten erklärt auch die hervorragende Eignung dieser Lager für lineare Bewegungen. Das Lager muß nicht die Welle über die gesamte Strecke dauernd mit einem Gleitfilm überziehen. Nach dem Einlaufen kann es durch die hohe Abriebfestigkeit lange Strecken mit sehr niedrigem Reibwert und mit Millionen Wiederholungen bewältigen. Ähnliches gilt für osziliierende Bewegungen mit hohen Punktbelastungen. Es kann keine Gleitschicht weggequetscht werden.
Lagerspiel
Kunststoffgerechtes Konstruieren bedeutet auch die Beachtung notwendiger Mindestspiele. Für Lagerungen mit iglidur-Kunststoffgleitlagern ist die Unterscheidung zwischen Einbauspiel und Betriebsspiel sehr wichtig.
Einbauspiel ist das Spiel, daß sich unmittelbar nach Einpressen der Gleitlager einstellt. Unter Betriebsspiel versteht man das Spiel, daß sich während des Betriebs der Gleitlager ergibt.
Bei Daueranwendungen werden schnell Gleitflächentemperaturen von 50-80° C erreicht. Dies ist günstig, weil bei diesen Temperaturen die Abriebfestigkeit von iglidur-Gleitlagern am besten ist. Aber die Temperaturerhöhung führt auch zu einer entsprechenden Veränderung des Lagerspiels.
Ein geringes Betriebsspiel muß immer sichergestellt sein. Für Gleitlager des iglidur Programms bedeutet das: Das Lagerspiel ist für alle iglidur-Gleitlager so ausgelegt, daß ein störungsfreier Betrieb über alle Einsatzbedingungen gewährleistet ist.
Federleicht und schmierungsfrei
Beispielhaft für anwendungsorientierte Werkstoffinnovation stehen die igubal wartungsfreien Gelenkköpfe. Ob Feinstäube oder grober Schmutz, ob hochfrequente Vibrationen oder Drücke bis 20 N/mm², selbst unter Wasser oder Chemikalien besteht bei iglidur Gelenkköpfen keine Gefahr des Fressens oder Blockierens. Die selbstschmierenden Lager laufen technisch trocken. Das Rückgrat der iglidur Gelenkköpfe bilden die technischen Fasern, durch die die Werkstoffe verstärkt sind. Dadurch wird eine hohe Ermüdungsfestigkeit bei Schwingungen und Vibrationen erreicht.
Die eingearbeiteten Festschmierstoffe sorgen ebenso wie die thermoplastische Legierung und die Fasermatrix für geringe Reibung und höchste Abriebfestigkeit. Für Anwendungen unter extremen Bedingungen sind die besonderen Eigenschaften der iglidur Gelenkköpfe entscheidend. Diese gewährleisten einen wartungsfreien Trockenlauf, hohe Steifigkeit und eine sehr hohe Dauerfestigkeit bei wechselnden Belastungen. Die iglidur Gelenkköpfe gleichen Fluchtungsfehler ebenso aus wie Kantenbelastungen. Sie sind unempfindlich gegen Schmutz, Staub und Flusen sowie Korrosions- und chemikalienbeständig.
Fit für jeden Einsatz
An immer mehr Lagerstellen wird die Anforderung gestellt, daß sie nicht nur wartungsfrei betrieben, sondern auch schmierungsfrei ausgeführt werden. Ein Schmierfilm kann leicht Schmutz oder Staub in die Lagerstellen hineinziehen. Dies gilt besonders für Lagerstellen an Baumaschinen, Kränen, Baggern, Raupen oder Fräsen, Förderketten oder Ladebordwänden sowie für zahlreiche weitere Anwendungen. Unregelmäßigkeiten im Betrieb und schließlich vorzeitiger Verschleiß sind die kostenwirksamen Folgen. Dazu hat der Hersteller iglidur Q entwickelt, schmierungs- und wartungsfrei für höchste Flächenpressung.
Werden Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit gestellt, so ist der Lagertyp iglidur F Gleitlager passend. Der spezifische Durchgangswiderstand beträgt 1,4 105 Ohm cm. Damit können elektrostatische Aufladungen vermieden werden. Ein Anwendungsfall ist hier zum Beispiel die Textilindustrie. Durch den Einbau von elektrisch leitfähigen Lagern in Textilmaschinen wird eine statische Aufladung an den Spulenkörpern vermieden.
Die Lager können zudem eine hohe Druckbelastung aufnehmen. Belastungen bis zu einer mittleren Flächenpressung von 120 N/mm² (statisch 20°) sind zulässig. Besonders interessant ist die Belastungsmöglichkeit im oberen Temperaturbereich. Die Bundbuchsen können auch axiale Kräfte aufnehmen. Der Bund dient als Anlaufscheibe. Wenn die axialen Kräfte sehr hoch sind, empfiehlt es sich, die im Außendurchmesser größeren Anlaufscheiben mit zylindrischen Lagern zu kombinieren.
Abrasive Medien – Beispiele
Harten Anforderungen stellen sich iglidur W300 Gleitlagern in Betonsägen, wo abrasive Medien die Verschleißfestigkeit in besonderem Maße herausfordern. Das Fazit: iglidur W300 Gleitlager erreichen eine dreifach längere Lebensdauer als die bisher eingesetzten Bronzebuchsen. Eine fünffach höhere Lebensdauer erreichten sie als Ersatz für Kugelumlaufbuchsen bei einer Teebeutelabpackmaschine, wobei auch der frühere Verschleiß der Wellen entfiel.
Echte Dauerläufer-Eigenschaften zeigten sich bei der Anwendung in einem Grenzschalter. Hier war ein Schaltbild von über 750.000 Schaltungen mit jeweils 36,7 Umdrehungen links und 36,7 Umdrehungen rechts gefordert. Der Befund des Anwenders lautete: „Keinerlei selbst meßbarer Verschleiß an den iglidur W300 Gleitlagern“.
Die Lebensdauer von iglidur W300 hat sich in umfangreichen Tests über Reibwerte, Temperaturverhalten und Verschleiß erwiesen. Bei linearen Bewegungen eines Schlittens erzielten die iglidur W300 Gleitlager bei gleichem Abrieb dreifach höhere Gleitwege. In einer Anwendung mit rotierenden Bewegungen und wechselnder Drehrichtung wies das iglidur W300 Gleitlager während der Testdauer keinen Abrieb auf, während ein anderes Gleitlager 5/100stel mm nachgab. Bei einer hochfrequenten linearen Bewegung lief das iglidur W300 Gleitlager dreimal länger als das beste metallische Lager im Vergleichstest.
Ob schwere Belastungen, Säuren, Langlebigkeit: Gleitlager aus Kunststoff-Compounds sind vielseitig einsetzbar.
igus GmbH, 51127 Köln, Fax 0 22 03/96 49-2 22, http://www.igus.de
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