Kunststoff-Gleitbuchsen
Das Angebot von INBEAR umfasst Kunststoff-Gleitbuchsen für zahlreiche industrielle und technische Anwendungen. Eine große Auswahl an Werkstoffen und Abmessungen sowie die Möglichkeit, Teile nach Maß anzufertigen, erleichtern die Auswahl der besten Lösung für eine bestimmte Maschine oder ein bestimmtes Projekt. Bei Bedarf bieten wir Ihnen auch Unterstützung bei der Auswahl der geeigneten Variante an.
Kunststoff-Gleitbuchsen – Eigenschaften und Anwendung
Kunststoff-Gleitbuchsen werden zwischen Welle und Gehäuse eingesetzt und reduzieren die Reibung sowie den Verschleiß der zusammenwirkenden Oberflächen. Sie werden in rotierenden, oszillierenden und linearen Bewegungen eingesetzt. Sie gewährleisten einen leisen Betrieb, Korrosionsbeständigkeit und gute tribologische Eigenschaften. Meistens werden sie aus Materialien wie PA, PE, POM oder PTFE sowie aus Phenol- und Epoxidharzen hergestellt, die für den Gleitbetrieb modifiziert sind. Derzeit werden Kunststoff-Gleitbuchsen unter anderem in Industriemaschinen, Förderanlagen, Verpackungsanlagen, in der Automobilindustrie sowie in feuchten und chemisch aggressiven Umgebungen, in denen Korrosionsbeständigkeit und oft ein stabiler Betrieb ohne Schmierung entscheidend sind.
Die wichtigsten Parameter von Kunststoffhülsen
Die Betriebseigenschaften der Buchse werden unter anderem durch die Flächenbelastung P, die Gleitgeschwindigkeit V und deren Produkt PV beschrieben. Anhand dieses letzten Parameters lässt sich die Intensität der Wärmeentwicklung im Reibungsbereich beurteilen. Die Eignung der Buchse für eine bestimmte Anwendung hängt vom jeweiligen Werkstoff, der Temperatur, der Passgeometrie sowie den Betriebsbedingungen ab.
Betriebstemperatur und Reibung der Kunststoffbuchse
PE-HD wird in der Regel in einem Temperaturbereich von etwa -50 bis +80 °C eingesetzt, PTFE in einem deutlich größeren Bereich – etwa -200 bis +260 °C –, während modifiziertes PA6 im Dauerbetrieb etwa +100 °C und kurzzeitig bis zu +149 °C erreicht. Auch bei der Reibung gibt es Unterschiede. Bei selbstschmierendem PA6 oder POM liegt der Reibungskoeffizient Ra in der Regel bei etwa 0,12–0,15 µm, während PTFE sich durch eine sehr geringe Reibung von unter 0,08 µm auszeichnet, abhängig von der Sorte und den Betriebsbedingungen.
Kunststoff-Gleitbuchsen vs. Metall-Gleitbuchsen – die wichtigsten Vorteile
Hochwertige Kunststoff-Gleitbuchsen sind eine gute Wahl, wenn folgende Eigenschaften besonders wichtig sind: Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht, Schwingungsdämpfung und Geräuschdämpfung. Viele Lagerwerkstoffe arbeiten trocken ohne externe Schmierung. Dies ist nützlich in Anlagen, in denen eine Schmierung schwierig oder unerwünscht ist oder den Wartungsaufwand erheblich erhöht. In der Regel eignen sich Kunststoff-Gleitbuchsen für:
- Einsatz in feuchter Umgebung und in korrosiven Umgebungen,
- Gleitbewegung, die eine geringe Reibung erfordert,
- Konstruktionen, bei denen es auf Gewichtsreduzierung ankommt,
- Geräten, bei denen ein leiser Betrieb erforderlich ist,
- in schmiermittelfreien Anwendungen oder an schwer zugänglichen Stellen.
Wann ist eine Metallhülse die bessere Wahl?
Nicht immer sind Kunststoff-Gleitbuchsen oder Gleitlager die bessere Wahl als Metallbuchsen. Modelle aus Stahl, Bronze, Aluminium oder Bimetallkonstruktionen bewähren sich in der Regel besser bei sehr hohen Belastungen, Drehzahlen und Temperaturen, die die Grenzen von Polymeren überschreiten. Bei einigen Metalllagern liegt die Betriebstemperatur sogar bei 600 °C.
Aus welchen Materialien wird die Kunststoffhülse hergestellt?
Die Eigenschaften von Kunststoff-Gleitbuchsen hängen in erster Linie vom verwendeten Polymer und den Additiven ab. Als Grundmaterial dienen meist PA, PE oder PTFE, die sich hinsichtlich Steifigkeit, Wärmebeständigkeit und Gleiteigenschaften erheblich unterscheiden.
PA – Polyamid, z. B. PA6
Gute Verschleißfestigkeit und hohe mechanische Belastbarkeit. Ein typisches selbstschmierendes PA6 erreicht einen Reibungskoeffizienten von µ ≈ 0,12. Die Dauerbetriebstemperatur liegt bei etwa +100 °C, die Kurzzeitbetriebstemperatur bei etwa +149 °C. Polyamid nimmt Feuchtigkeit auf, daher müssen bei engen Toleranzen mögliche Maßänderungen berücksichtigt werden.
- Anwendungsbereich: Buchsen, Rollen, Räder, Führungen, Förderer sowie Maschinenkomponenten, die mittleren und höheren Belastungen ausgesetzt sind. Modifizierte PA-Typen eignen sich auch für den Trockenbetrieb.
PE – Polyethylen, z. B. PE-HD
Geringe Feuchtigkeitsaufnahme, gute chemische Beständigkeit und Schlagfestigkeit. Für PE300 liegt der Einsatzbereich bei etwa -50 bis +80 °C. Das Material weist eine geringere Steifigkeit und Wärmebeständigkeit auf als die meisten Konstruktionskunststoffe.
- Anwendung: Führungen und Gleitleisten in feuchten oder chemisch aggressiven Umgebungen. Wird nach Auswahl der geeigneten Materialvariante auch in der Fördertechnik, der Pharmaindustrie und der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
PTFE – Polytetrafluorethylen
Sehr niedriger Reibungskoeffizient, hohe chemische Beständigkeit und ein Temperaturbereich von etwa -200 bis +260 °C. Reines PTFE weist jedoch eine relativ geringe Steifigkeit und mechanische Festigkeit sowie einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Die Verschleißfestigkeit lässt sich durch geeignete Füllstoffe verbessern.
- Anwendungsbereiche: schmierungsfreie Buchsen, Komponenten für chemische Anlagen, Anwendungen bei niedrigen und hohen Temperaturen sowie Systeme, die eine sehr geringe Reibung erfordern.
Das Grundmaterial ist nur ein Aspekt der Spezifikation. Eine Kunststoffbuchse kann jedoch PTFE, Graphit, Verstärkungsfasern und andere tribologische Zusätze enthalten. Diese beeinflussen die Reibung, die Verschleißfestigkeit, die Steifigkeit und die zulässigen Belastungen.
Selbstschmierende Kunststoffhülse
Eine selbstschmierende Kunststoffbuchse verringert die Reibung, ohne dass eine ständige Schmierung erforderlich ist. Während des Betriebs bildet sich an der Kontaktfläche zur Welle eine reibungsarme Schicht, die den Verschleiß verringert und das Stick-Slip-Phänomen verhindert. Beispiele hierfür sind modifiziertes PA6 oder PTFE-Verbundwerkstoffe, die für den Trockenbetrieb ausgelegt sind. Die selbstschmierenden Eigenschaften hängen jedoch nicht nur vom verwendeten Material ab, sondern auch von den Betriebsbedingungen. Entscheidend sind dabei die PV-Werte, die Temperatur, die Art der Bewegung sowie die Oberflächenqualität der Welle.
Kunststoff-Gleitbuchsen – wie wählt man das richtige Bauteil aus?
Bei der Auswahl sollte man zunächst die Betriebsbedingungen prüfen und erst danach das Material und die Abmessungen der Hülse festlegen.
- Bestimmen Sie die Belastung. Dazu müssen die auf die Hülse wirkende Kraft und die belastete Fläche bekannt sein. Auf dieser Grundlage wird der Flächenpressungswert p ermittelt.
- Bestimmen Sie die Art und die Geschwindigkeit der Bewegung. Bei Drehbewegungen gelten andere Bedingungen als bei Schwing- und Linearbewegungen. Die Geschwindigkeit bildet zusammen mit dem Druck den PV-Parameter.
- Überprüfen Sie die Temperatur. Dabei müssen Sie die Umgebungstemperatur sowie die zusätzliche Erwärmung durch Reibung berücksichtigen.
- Berücksichtigen Sie die Umgebungsbedingungen. Feuchtigkeit, Reinigungsmittel, Säuren, Laugen, Öle, Staub und andere Medien schränken die Materialauswahl ein.
- Legen Sie die Anforderungen an die Schmierung fest. Wenn Öl oder Schmierfett nicht geeignet sind, muss ein Material gewählt werden, das für den Trockenbetrieb ausgelegt ist.
- Überprüfen Sie die Welle und die Toleranzen. Von Bedeutung sind der Durchmesser, die Härte, das Material, die Oberflächenrauheit, das Betriebsspiel und die Wärmeausdehnung des Werkstoffs.
- Überprüfen Sie die branchenspezifischen Anforderungen. Bei Maschinen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie müssen Sie die Unterlagen zu dem jeweiligen Kunststofftyp prüfen, der für den Kontakt mit Lebensmitteln vorgesehen ist.
Gesetzliche Anforderungen an Kunststoffe, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, sowie im pharmazeutischen Bereich
In der Europäischen Union ist für Materialien, die für den Kontakt mit Lebensmitteln bestimmt sind, vor allem die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 maßgeblich. Die bloße Bezeichnung des Materials als PA, PE oder PTFE reicht nicht aus – der Hersteller muss die Konformität durch eine entsprechende Konformitätserklärung (DoC) sowie durch Unterlagen, die unter anderem die Migration von Stoffen betreffen, nachweisen. In der Pharmaindustrie hängen die Anforderungen von der konkreten Verwendung der Hülsen ab. In bestimmten Anwendungsfällen können zusätzliche Konformitätsnachweise erforderlich sein, z. B. gemäß den USP-Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit von Materialien, die mit dem Produkt oder dem Prozessmedium in Kontakt kommen.
Kunststoff-Gleitbuchsen – als Fertigware und nach Maß
Bei In-bear sind sowohl fertige Kunststoff-Gleitbuchsen in ISO-Standardabmessungen als auch maßgefertigte Elemente erhältlich. Wir fertigen außerdem Gleitbuchsen nach vorgelegten technischen Zeichnungen mittels CNC-Bearbeitung an. Bei einer Sonderanwendung empfiehlt es sich, bei der Anfrage den Durchmesser der Welle und der Lagerung, die Länge der Buchse, die Belastung, die Bewegungsgeschwindigkeit, die Temperatur sowie Informationen zur Betriebsumgebung anzugeben. Diese Angaben erleichtern die Auswahl des Werkstoffs, des Betriebsspiels und der Konstruktion der Kunststoffbuchse.
Die häufigsten Fragen zu Kunststoff-Gleitbuchsen – FAQ
Welche Vorteile bieten Kunststoff-Gleitbuchsen im Vergleich zu Metallbuchsen?
Kunststoff-Gleitbuchsen korrodieren nicht wie Metalle, sind leicht, dämpfen Vibrationen gut, und selbstschmierende Varianten arbeiten ohne zusätzliches Schmiermittel. Daher eignen sie sich unter anderem für Geräte, die einen leisen Betrieb, geringen Wartungsaufwand sowie Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und chemische Einflüsse erfordern.
Aus welchen Materialien wird die Kunststoffhülse hergestellt?
Kunststoffbuchsen werden vor allem aus PA, PE, PTFE und POM hergestellt, wobei die Materialeigenschaften durch Additive modifiziert werden, die die Reibung, die Verschleißfestigkeit oder die Festigkeit verbessern. In-bear hat mehrere Dutzend Arten von Gleitlagern ständig im Sortiment, darunter Modelle aus verschiedenen Kunststoffen.
Kann jede Kunststoffbuchse ohne Schmierung betrieben werden?
Nicht jede Kunststoffbuchse ist für den Trockenbetrieb ausgelegt – dies gilt vor allem für selbstschmierende Werkstoffe, die beispielsweise PTFE, Graphit oder MoS₂ enthalten. Solche Zusätze senken den Reibungskoeffizienten, ohne dass ein externes Schmiermittel erforderlich ist.
Wo kann man maßgefertigte Kunststoffhülsen im Großhandel kaufen?
Kunststoffbuchsen können bei In-bear bestellt werden, einem autorisierten GGB-Vertriebspartner, der sowohl Standardprodukte als auch Sonderanfertigungen anbietet. Das Unternehmen bietet Buchsen an, die nach individuellen Zeichnungen oder als Nachbau gefertigt werden, und unterstützt Sie bei der Auswahl der passenden Lösung.
