Konstruieren mit technischen Kunststoffen - …

1 2x45 30+0,520+0,5 70,05+0,1 50,05+0,12 682x45 Konstruieren mit technischen KunststoffenKonstruieren mit technischen KunststoffenTU 01. 02. hr 18,- Licharz GmbHIndustriepark NordD-53567 BuchholzDeutschlandTelefon: ++49 (0) 26 83 - 977 0 Telefax: ++49 (0) 26 83 - 977 111 Internet: : offices:Licharz CloseRoyal Oak Industrial EstateDaventry, NN11 8 QJGreat BritainPhone:++44 (0) 1327 877 500 Fax:++44 (0) 1327 877 333 Internet: r weitere Informationen stehen zus tzliche Unterlagen zur Verf fordern Sie an: Lieferprogramm Halbzeuge Brosch re Fertigungsspektrum Konstruktionsteile oder besuchen Sie uns unter mit R cken 2005 11.

2 03 Uhr Seite 1 Gleitlager aus KunststoffKonstr. Kunststoffe 3/05 (2) 6:51 Uhr Seite 56 Gleitlager aus Kunststoff1. Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen als GleitlagerwerkstoffAnforderungen an einen Gleitlagerwerkstoff wie gute Gleit und Notlaufeigenschaften Verschlei festigkeit Druckfestigkeit lange Lebensdauer W rmeformbest ndigkeitwerden durch moderne thermoplastische Kunststoffe ohne Schwierigkeiten erf Einsatz von Kunststoffen erfolgt insbesondere dort, wo Trockenlauf oder Mischreibung auftritt spezielle kunststoffspezifische Eigenschaften gefordert werden geringe Herstellkosten auch bei niedrigen St ckzahlen Vorteile bringenDabei werden vor allem gute Gleiteigenschaften niedrige Reibwerte hohe Verschlei festigkeit gutes D mpfungsverm gen geringes Gewicht gute Trocken- und Notlaufeigenschaften Korrosionsbest ndigkeit chemische Best ndigkeit weitgehende Wartungsfreiheit nach einmaliger Einlaufschmierung teilweise physiologische Unbedenklichkeitals kunststoffspezifische

3 Eigenschaften gesch , wie niedrige W rmeleitf higkeit, temperaturabh ngige Festigkeitswerte, relativ hoheW rmedehnung, Kriechneigung unter Langzeitbelastung sowie die teilweise Neigung zur Feuch-tigkeitsaufnahme sind durch werkstoffgerechtes Gestalten weitgehend zu der Vielzahl der zur Verf gung stehenden Kunststoffe eignen sich die mit teilkristallinenoder hochkristallinen Molekulargef gen f r die Verwendung als Gleitelement. Einige Werkstoffedieser Gruppe und deren speziell f r Gleitanwendung eingestellte Modifikationen sind in Tabelle aus KunststoffKonstr.

4 Kunststoffe 3/05 (2) 6:51 Uhr Seite 57 Gleitlager aus KunststoffMaterialKurzbezeichnungEigensc haftPolyamid 6 GussPA 6 Ghohe Verschlei festigkeitPolyamid 6 GussPA 6 G + MoS2h here Kristallinit t als PA 6 G + Molybd ndisulfidOilamid PA 6 G + Lh chste Verschlei festigkeit, niedriger ReibwertCalaumid 1200PA 12 Ghohe Verschlei festigkeit, hohe Tragf higkeitPolyamid 6PA 6mittlere Verschlei festigkeitPolyamid 66PA 66hohe Verschlei festigkeitPolyacetal (Copolymer)POMmittlere Verschlei festigkeit, druckfestPolyethylenterephthalatPET hohe Verschlei festigkeit, niedriger ReibwertPolyethylenterephthalatPET- GLhohe Verschlei festigkeit, sehr niedriger und GleitmittelReibwertPolyethylen UHMWPE - UHMW niedriger Reibwert, geringe Festigkeit, s urebest ndigPolytetrafluorethylen PTFE sehr gute Gleiteigenschaft, niedrige FestigkeitPolytetrafluorethylen bedingt gute Gleiteigenschaft, und GlasfaserPTFE + Glasgute FestigkeitPolytetrafluorethylen PTFE + Kohlesehr gute Gleiteigenschaft.

5 Und Kohlegute FestigkeitPolyetheretherketon PEEK hoher pv-Wert, hohe Belastbarkeit, hoher PreisPolyetheretherketon PEEK - GLbeste Gleiteigenschaftenmodifizierth chster pv-Wert und h chster PreisTabelle1: Gleitlagerwerkstoffe mit k nnen spanabhebend oder im Spritzgie verfahren hergestellt werden. Im Spritzguss-verfahren hergestellte Polyamidlager sind aufgrund ihrer amorphen Anteile im Molekulargef geweitaus weniger verschlei fest als spanend hergestellte. Das feinkristalline Gef ge des imGie verfahren spannungsarm hergestellten Polyamid-Halbzeugs garantiert eine optimale Ver-schlei hergestellte Gleitlager erm glichen gegen ber spritzgegossenen Gleitlagern eine hoheMa genauigkeit.

6 Hohe Zerspanungsleistungen von konventionellen Werkzeugmaschinen, Dreh-automaten und CNC-Bearbeitungszentren erm glichen eine kosteng nstige Herstellung sowohlals Einzelteil, wie auch in kleinen und mittleren Losgr en. Flexible, fast grenzenlos gestalterischeM glichkeiten, insbesondere bei gro en Wandst rken sind ein weiterer Vorteil von spanend her-gestellten / GleitpaarungDer Gleitverschlei ist in erster Linie vom Werkstoffund der Oberfl chenbeschaffenheit des Gleitpartnersabh ngig. Als g nstiger Gleitpartner f r Kunststoffehat sich geh rteter Stahl mit einer Mindesth rte von50 HRc herausgestellt.

7 Werden Oberfl chen mit einergeringeren H rte verwendet, besteht die Gefahr, dassRauheitsspitzen abbrechen und im Gleitlager zu er-h htem kunststoff -/Metallabrieb f Einfluss der Oberfl chenrauheit auf Gleitver-schlei und Gleitreibungszahl ist unterschiedlich zubewerten. Bei den verschlei festeren, rauheitsunemp-findlicheren Kunststoffen ( PA und POM) l sst sichbeobachten, dass bei besonders glatten Oberfl chendie Gleitreibungszahl relativ hoch ist (Abbildung 1).Gleitreibungszahl durchschnittliche Rautiefe mPOMPAA bbildung 10,202 4 60,40,6 Konstr.

8 Kunststoffe 3/05 (2) 6:51 Uhr Seite 58 Gleitlager aus KunststoffMit zunehmender Rauheit nimmt sie bis auf einMinimum ab und steigt dann im weiteren Ver-lauf wieder an. Der Gleitverschlei wird dabeimit zunehmender Rauheit gr zeigen die verschlei anf lligerenKunststoffe (z. B. PE-UHMW, PTFE) mit zuneh-mender Rauheit eine stetig steigende Gleitrei-bungszahl. Der Bereich, in dem sich die Gleitrei-bungszahl durch zunehmende Rauheit verbes-sern l sst,ist nur minimal ausgepr gt. Der Gleit-verschlei wird dabei mit zunehmender Rauheitgr Modellvorstellung zur Erkl rung dieses Verhaltens geht davon aus, dass der Abrieb im Gleitla-ger eine Schmiermittelfunktion bernimmt.

9 Dabei ist zu beobachten, dass g nstiges Gleitverhal-ten dann vorliegt, wenn Menge und Form des Abriebs optimal den rauheitsunempfindlichen Kunststoffen wirken im niedrigen Rauheitsbereich des Gleit-partners Adh sionskr fte und Klebebr cken. Bedingt durch die glatte Oberfl che erfolgt keinnennenswerter Abrieb, der Schmierfunktion bernehmen kann. Mit zunehmender Rauheit wer-den die bewegungshemmenden Kr fte weniger, so dass sich durch den zunehmenden Abrieb dieGleitreibungszahl verbessert. Ab einer bestimmten Rauheit setzt die Zerspanung des Kunststoffsein, was h here Bewegungskr fte erforderlich macht.

10 Die Menge des Abriebs bersteigt das Opti-mum. Bedingt durch diese Mechanismen verschlechtert sich die bei den rauheitsempfindlichen Kunststoffen das optimale Abriebvolumen sehr gering ist, ha-ben dies Kunststoffe nur einen sehr engen Bereich, in dem sich eine Verbesserung des Gleitverhal-tens durch Abrieb zeigt. Mit zunehmender Rauheit berwiegt der Einfluss der Verbesserung des Gleitverhaltens ist nicht m glich. Umgekehrt stellt sich demzufolge nur beiGleitpartnern mit extrem glatter Oberfl che aufgrund des fehlenden Abriebs eine Verschlechte-rung des Gleitverhaltens Oberfl chenrauheit der Kunststoffe spielt bei dieser Betrachtung keine Rolle, da sie im Ver-gleich zu den metallischen Gleitpartnern eher weich sind und sich dem Tragbild dieser schnell an-passen.