Gleitlager aus Kohlenstoff

Lagergestaltung

Massgebend für Radial- und Bundlager aus Kohlenstoffwerkstoffen ist DIN 1850 Blatt 4 "Buchsen aus Kunstkohle".

Einbau und Toleranzen

Beim Einbau von Kohlelagern sind der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlenstoff- und Graphitwerkstoffen gegenüber Metallen, die eine geringere Festigkeit aufweisen, sowie die Sprödigkeit dieser Werkstoffe zu beachten. Kohlelager sollten deshalb möglichst nicht freitragend eingebaut werden. Wegen der relativ geringen Wärmeausdehnung von Kohlenstoffwerkstoffen gewährleisten die bei Metallen üblichen Press- und Schrumpfsitze einen festen Sitz des Kohlelagers nur bis zu entsprechend niedrigen Temperaturen.
 

Lagerspiel

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.

Welle und Gegenlaufpartner

Sehr gute Laufergebnisse werden bei einer Rautiefe der Gegenlauffläche von Ra <1µm erzielt. Höhere Rautiefen der Gegenlauffläche bewirken erhöhten Einlaufverschleiss während der Einlaufphase (bis Ra 2 µm).

Zu empfehlen sind feinstgeschliffene und für hohe Beanspruchungen superfinishte Wellen. Gezogene Wellen sind nur bei sehr niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und Belastungen zulässig (geschlichtete Wellen sind ungeeignet).

Bei geringen und mittleren Belastungen härtere, rostfreie Stahlsorten ohne Nickel. Sehr gut bewährt haben sich auch bei höheren Belastungen gehärtete Chromstähle (13 bis 17 % Cr). Die bessere Eignung harter Gegenlaufmaterialien hat ihre Ursache unter anderem darin, dass die Ausbildung des Übertragungsfilms von Graphit auf den Gegenlaufwerkstoff mit steigender Härte des Gegenlaufwerkstoffes erleichtert wird (ideale Härte HRC >40).
 

Eigenschaften von Kohlenstoff-Graphit

Kohlenstoff-Gleitmaterial verfügt über eine herausragende Selbstschmierung, Wärmebeständigkeit und chemische Beständigkeit. Daher können sie in Atmosphären mit hohen Temperaturen eingesetzt werden, in denen Gleitmaterial auf Metall versagt, und für Aufgaben, für die Flüssigkeiten und Schmiermittel ungeeignet sind. Verschiedene Harz- oder Metallimprägnierungen können vorgenommen werden um die entsprechenden Eigenschaften zu erzielen.

Graphit eignet sich besonders für Hochtemperaturanwendungen im Vakuum oder in Schutzgasatmosphären auf Grund seiner chemischen, physikalischen und thermischen Eigenschaften. Es stehen Ihnen bei uns eine grosse Anzahl von Werkstoffen mit den jeweils speziellen für Ihre Anwendung massgeschneiderten Eigenschaften zur Verfügung. Da Graphit in grossen Blöcken erhältlich ist, sind nahezu alle Form- und Gestaltungsmöglichkeiten realisierbar. 

Hier finden Sie einen Auszug der gängigsten Werkstoffe. Die Wahl des Werkstoffes hängt hauptsächlich von der Art und Weise der späteren Anwendung und den Belastungen ab. Ist Ihr Werkstoff nicht dabei? Dann kontaktieren Sie uns, wir finden für Sie die optimale Lösung.
 

HINWEIS
Kunstkohle; Sorte nach Vereinbarung oder nach Wahl des Hersteller (abhängig von der Anwendung). Kunstkohle ist ein poröser keramischer Werkstoff, bei dem die Oberflächengüte wegen der unterschiedlichen Korngrösse und Porosität nicht definiert werden kann.

Verfügbarkeit

Sämtliche Gleitlager aus Graphit und Kohlenstoff werden auftragsbezogen hergestellt, keine Lagerhaltung. Es können Mindestabnahmemenge anfallen abhängig vom Werkstoff, Ausführung, Grösse, etc.

Lieferformen

Zylinderbuchsen, Flansch- oder Bundbuchsen, Sonderteile mit oder ohne Stahlfassung

Lieferformen und Sonderabmessungen

Wir liefern nach Ihren Angaben oder Zeichnungen sowie DIN- und ISO-Normen.

Zylinderbuchsen oder Bundbuchsen nach DIN 1850-4

DIN 1850-4 Form M (Zylinderbuchsen) und Form N (Bundbuchsen) oder nach Ihren Angaben sowie Zeichnungen (auf Anfrage auch mit Stahlfassung erhältlich). Nicht bemasste Kanten etwa unter 45° abgeschrägt; nach Wahl des Herstellers. Die Buchsen sind allseitig bearbeitet.
 

Nennmasse

Abmessungen nach DIN 1850-4 oder nach Ihrer Zeichnung (auftragsbezogene Fertigung, keine Lagerhaltung). 

Bezeichnung einer Kunstkohle-Zylinderbuchse Form M von d₁ = 18 mm Innendurchmesser, mit ISO-Toleranzfeld D8, d2 = 24 mm Aussendurchmesser mit ISO-Toleranzfeld z8 und b₁ = 18 mm Breite:  Buchse DIN 1850-4  Form M  18D8 / 24z8 × 18

^{* nur für besondere Anwendungsfälle, sind möglichst zu vermeiden}

Aufgrund dieser Eigenschaften werden Kohlenstoff- und Graphitwerkstoffe als Gleitlager in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt:

• Chemie-, Brauchwasser- und Heizungsumwälzpumpen
• Lebensmittel- und  Pharmaindustrie
• Hoch- und Tieftemperaturanwendungen
• Hochgeschwindigkeitsspindeln
• Galvanische Anlagen
• Färbereianlagen
• Heizventilatoren
• usw.

Gleitlager aus Kohlenstoff Prospekt (PDF)