Gleitlager aus Kohlenstoff und Graphit
| Aufgrund dieser Eigenschaften werden Kohlenstoff- und Graphitwerkstoffe
als Gleitlager in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt,
beispielsweise im Hoch- und Tieftemperaturbereich, in der chemischen und
petrochemischen Industrie, im Lebensmittel-, Pharmazie- und
Kosmetikbereich, in der modernen Automobiltechnik sowie in der Reaktortechnik. |
Vorteile
- Geeignet für sehr hohe und sehr tiefe Temperaturen
- Sehr gute chemische Beständigkeit (säurebeständig)
- lebensmitteltauglich
- sehr gute elektrische Leitfähigkeit
- hervorragende Gleit- und Trockenlaufeigenschaften
- hohe Formbeständigkeit
- gute Druckfestigkeit
- gute Wärmeleitfähigkeit
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| Anwendungen
- Chemie-, Brauchwasser- und Heizungsumwälzpumpen
- Lebensmittel- und Pharmaindustrie
- Hoch- und Tieftemperaturanwendungen
- Hochgeschwindigkeitsspindeln
- Galvanische Anlagen
- Färbereianlagen
- Heizventilatoren
- usw.
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Lieferformen und Verfügbarkeit
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Sämtliche Gleitlager aus Kohlenstoff werden nach Ihren Angaben bzw. Zeichnungsunterlagen
gefertigt (keine Lagerhaltung). Auf Wunsch auch mit Stahlfassung erhältlich.
| Lagergestaltung
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Massgebend für Radial- und Bundlager aus Kohlenstoffwerkstoffen ist DIN 1850-4 "Buchsen aus Kunstkohle".
| Lagerlänge: |
| b = d1 bis d2 (max. 2x d2) | | Wandstärke: | | s = 0,1 bis 0,2 x d1 (min. 3mm) |
Bundlager: Flanschdicke, Flanschüberstand radial, max. 0,5s
Bei Bundlagern gelten für die Bundstärke etwa dieselben Angaben wie für die Wandstärke. Bei eingeschrumpften Bundlagern sind allerdings besondere Vorschriften für die Bundgestaltung zu beachten. Bei Radial- und Axiallagern für Trockenlauf werden keine Schmiernuten vorgesehen. Dies gilt überwiegend auch für Kohleradiallager im Nasslauf, obwohl diese ebenso mit Spiral- oder Längsnuten in der Bohrung ausgeführt sein können. Flüssigkeitsgeschmierte Kohleaxiallager (Bundlager) hingegen sollten mit Stirnnuten versehen werden. |
| Einbau und Toleranzen
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Als
Gegenlaufpartner kommen nitrierte oder gehärtete Stähle bzw. solche mit
hartverchromter Oberfläche in Frage (HRC > 35). Die Härtedifferenz
zwischen den MBW-Gleitelementen mit Festschmierstoff und dem
Gegenlaufpartner sollte ca. 100 HB betragen, um ein optimales
Gleitverhalten zu gewährleisten. Die Oberfläche des Gegenlaufpartners
sollte zwischen Ra = 0,8 - 1,6 µm (geschliffen) liegen.
Einschrumpfen
Das Einschrumpfen direkt in die Gehäuse ist die beste Befestigungsart für Kohlelager bei Lagertemperaturen über 120 - 150 °C.
Beim
Einschrumpfen sollen sich die kalten Kohlelager in die erwärmten
Gehäuse leicht einführen lassen. Die Gehäuse sind dafür auf Temperaturen
zu erhitzen, welche ca. 100 - 150 °C über der maximal zu erwartenden
Betriebstemperatur liegen. Das Einschrumpfübermass ist entsprechend der
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu wählen.
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| Kalteinpressen
Ein
Kaltpress-Sitz der Kohlelager in Stahlfassungen entsprechend H7/s6 ist
daher nur bis zu maximalen Lagertemperaturen von etwa 120 - 150 °C
anwendbar.
Bei Gehäusen bzw. Fassungen aus Materialien mit
grösserem Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem- jenigen von Stahl liegt
die maximal zulässige Temperatur entsprechend niedriger.
| Toleranzen beim Einschrumpfen
- Aufnahmebohrung H7
- Innen-Ø: D8
- Für Einschrumpftemperaturen bis 350°C:
Aussen-Ø: x8 bis z8 - Für Einschrumpftemperaturen bis 650°C:
Aussen-Ø: za8 bis zb8 - Lagerbohrung nach dem Einpressen: H9
(Für genaue Toleranzeinhaltung wird im Anschluss an das Einschrumpfen ein Nacharbeiten auf Mass empfohlen)
| | Toleranzen beim Kalteinpressen
- Aufnahmebohrung: H7
- Innen-Ø: F7 bis E7
- Aussen-Ø: s6
- Lagerbohrung nach dem Einpressen: H7 bis F8
- Einpressen mittels Einpressdorn: h5
| Beim
Einschrumpfen verengt sich die Kohlelagerbohrung, und zumindest
dünnwandige Gehäuse werden geringfügig aufgeweitet. Bei den vorher
genannten Schrumpfsitzen H7/x8 und H7/z8 ist je nach Durchmesser und
Wandstärkenverhältnis mit einer Bohrungsverengung um etwa 3 - 6
Toleranzfelder oder um ca. 80 bis 100 % des Einschrumpfübermasses zu rechnen.
Genaue
Angaben über die Bohrungsverengung der Kohlelager sind nicht möglich.
Zur Einhaltung genauer Toleranzen ist stets eine Nachbearbeitung der
Lagerbohrung erforderlich. | | Eine
noch grössere Durchmesserüberschneidung als entsprechend H7/s6 ist für
das Kalteinpressen von Kohlelagern wegen der Gefahr des Abscherens nicht
zu empfehlen. Ausgenommen sind Gehäuse oder Fassungen aus Kunststoff.
Beim Kalteinpressen der Kohlelager muss besonders sorgfältig darauf
geachtet werden, die Lager nicht zu verkanten, da es sonst,
hauptsächlich bei dünnwandigen Lagern, zum Bruch kommen kann.
Beim
Kalteinpressen verengt sich die Kohlelagerbohrung je nach Werkstoff,
Wandstärkenverhältnis und Toleranzpaarung um etwa 70 - 85 % des
Einpressübermasses.
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| Lagerspiel
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Bei
der Festlegung des Lagerspiels muss der im Verhältnis zu den meisten
Wellenmaterialien niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von
Kohlenstoffwerkstoffen berücksichtigt werden. Dadurch können bei höheren
Betriebstemperaturen erhebliche Unterschiede zwischen dem Kaltspiel und
dem Lagerspiel bei Betriebstemperatur auftreten. Bei sehr eng gewähltem
Kaltspiel kann es sogar zum Festsitzen der Wellen kommen.
| Trockenlauf: | | 0,3 bis 0,5% des Wellendurchmessers (bei Betriebstemperatur) | | Nasslauf: |
| 0,1 bis 0,3% des Wellendurchmessers (bei Betriebstemperatur) |
Das
Kaltspiel ergibt sich aus dem oben genannten Wert des Lagerspiels
zuzüglich der Differenz in der Ausdehnung bei Betriebstemperatur von
Kohlelager und Welle.
Im Falle eingeschrumpfter Kohlelager, die
unter Vorspannung stehen und sich bei Erwärmung etwa entsprechend dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäusematerials ausdehnen, ist die
Differenz in der Ausdehnung zur Ermittlung des Kaltspiels nicht zu
berücksichtigen.
Bei Kohlelagern ist eine engere Bohrungstoleranz
als IT8 / IT7 allgemein nicht notwendig, da das Lagerspiel stets grösser
gewählt werden muss als bei ölgeschmierten, metallischen Gleitlagern.
| Wellenwerkstoff
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Gut
geeignet sind Chromstähle, nitrierte Stähle, Hartverchromte Stähle,
Hartmetall (Ideale Härte HRC min. 40, Rautiefe bis ca. 1μm). Nicht geeignet sind CrNi- Stähle, Buntmetalle, Aluminium und Aluminiumlegierungen (auch eloxiert)
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