Für hohe Beanspruchung

Werkstoffe

Dichtungen – Federal-Mogul Powertrain entwickelt und produziert spezielle mechanische Laufwerkdichtungen aus speziellen Werkstoffen, die speziell für die hohen Belastungen und die anspruchsvollen Einsatzbedingungen in Landwirtschaft, Bergbau und Baugewerbe ausgelegt sind. Sie schützen Präzisionsbauteile in Maschinen und verhindern das Eindringen von Schmutz.

30. September 2016

Während bei Lippendichtungen eine Elastomerlippe gegen die Welle läuft, werden bei mechanischen Laufwerkdichtungen zwei besonders widerstandsfähige Metallringe verwendet. Diese Metall-auf-Metall-Abdichtung bietet eine hohe Verschleißbeständigkeit und schützt auch unter schwierigsten Betriebsbedingungen effektiv vor dem Eintritt abrasiver Medien. Dadurch eignen sich die Laufwerkdichtungen für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Off-Highway-Muldenkippern, Baumaschinen, Tunnelvortriebsmaschinen, Steinbrechern und in der Landwirtschaft.

Eine Laufwerkdichtung besteht aus zwei metallischen Ringen, einem statischen und einem rotierenden. Diese werden jeweils von einem Elastomer-Ring gestützt, der die Gleitringe zusammenpresst. Durch eine kontrollierte Kraft werden die Elastomer-Ringe in ihrem jeweiligen Gehäuse an einer definierten Stelle gehalten. Da die gesamte Relativbewegung zwischen den beiden Gleitflächen stattfindet, müssen die Elastomer-Ringe lediglich als statische Sekundärdichtung fungieren, die keinem Verschleiß unterliegt. Die Elastizität der Elastomer-Elemente garantiert ein robustes Design, das es ermöglicht, Druckschwankungen, Axial- und Radialbewegungen sowie Formveränderungen durch den allmählichen Verschleiß der Gleitflächen auszugleichen.

»Im Vergleich zur dünnen Gummikante einer Lippendichtung sind die Oberflächen der Laufwerkdichtungen sehr hart und bieten eine größere Kontaktfläche«, erklärt Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer, Federal-Mogul. »Diese beiden Faktoren verbessern die Verschleißfestigkeit und Robustheit der Dichtung und führen so zu erhöhter Lebensdauer und Zuverlässigkeit unter schwierigen Betriebsbedingungen.«

Für die erfolgreiche Entwicklung der Dichtungen gilt es, Disziplinen wie Tribologie oder Elastomeren und Faktoren wie Druck, Verformung und Verschmutzung zu bündeln. Im Laufe des Einsatzes verändert sich aufgrund von Abnutzung mit der Zeit die Topographie der Dichtungen. Bei diesem so genannten Tribomutationsprozess beeinflusst Mischreibung den Verschleiß der Oberflächen. Um über die gesamte Lebensdauer der Dichtung eine gleichmäßige Leistung sicherzustellen, sind konsistente Materialeigenschaften erforderlich.

Federal-Mogul Powertrain hat verschiedene Materialien speziell für die Gleitringe entwickelt, um die erforderliche Beständigkeit gegen Verschleiß, Festfressen und Korrosion zu gewährleisten. Dazu gehören perlitische, nodulare und ledeburitische Gusswerkstoffe. Mit unterschiedlichen Graphitarten tragen sie zu einer guten Wärmeübertragung, konsistenten Laufeigenschaften und optimierter Verschleißfestigkeit bei.

Patentiertes Design

Das jüngste Laufwerkdichtungskonzept von Federal-Mogul Powertrain ist die HSL-Dichtung, eine Weiterentwicklung und Sonderform der Trapezringdichtung, die sich bereits seit einigen Jahren im Markt bewährt. Die HSL-Dichtung verwendet ein patentiertes Design für den Elastomerteil der Dichtung mit einer integrierten Schutzlippe gegen Verschmutzung sowie einer robusten Verdrehsicherung. Durch diese Bauform lassen sich Leckagen deutlich reduzieren. Zudem kann die HSL-Dichtung so auch den hohen Drücken besser standhalten, die bei eingetrocknetem Schlamm entstehen. Die bessere Abschirmung führt darüber hinaus zu einer längeren Lebensdauer des Gesamtsystems.

»Im Vergleich zu Kfz-Dichtungen sind große Laufwerkdichtungen ein Nischenprodukt. Die Bestellmengen liegen teilweise bei nur zehn Einheiten oder sogar weniger. Allerdings kommen sie in Bereichen zum Einsatz, in denen die Ausfallzeiten für eine Reparatur sehr kostspielig sind«, erläutert Andreas Dengler, Manager Application Engineering und Product Development, Federal-Mogul Powertrain. »Unsere Laufwerkdichtungen sind aufgrund ihrer äußerst hohen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gerade in der Landwirtschaft, im Bergbau und in der Bauindustrie sehr gefragt.«

Federal-Mogul entwickelt und fertigt Laufwerkdichtungen seit mehr als 60 Jahren. Ziel ist, die Kunden optimal zu unterstützen und ihnen die jeweils individuell beste Lösung zu bieten – ob bei der Anpassung eines bestehenden Produkts oder der Entwicklung eines neuartigen Designs. Dazu sind Produktentwicklung und Anwendungstechnik in einer Einheit gebündelt.

Federal-Mogul Powertrain hat dazu ein robustes Analysewerkzeug für die Konstruktion von Laufwerkdichtungen entwickelt. Dieses ermöglicht es, per Simulation neue Dichtungsgeometrien zu evaluieren oder Lösungen für bestehende Probleme bei Kundenapplikationen zu finden. Die virtuelle Auslegung wird anschließend durch eine Reihe von Labor- und Prüfstandversuchen validiert. Diese schließen eine Vielzahl von Parametern wie Vorspannung, Federeigenschaften, Temperatur oder Verschleiß in die Berechnung ein. Spezielle Anforderungstests wie Langzeit- und Schlammbox-Tests ergänzen die Validierung.

Seine Laufwerkdichtungen mit einem Durchmesser von 51 bis 1.425 Millimetern fertigt Federal-Mogul Powertrain unter dem Markennamen Goetze am Standort Friedberg. Das Werk ist die einzige Produktionsstätte weltweit, die Laufwerkdichtungen mit Größen von über 1.000 Millimetern in Serie produziert. Erst im Jahr 2013 hat das Unternehmen seine Fertigungskapazitäten für Laufwerkdichtungen um 60 Prozent erhöht, um die steigende Nachfrage am Markt erfüllen zu können. mk z

Auf einen Blick

Die Federal-Mogul Holdings Corporation ist ein führender globaler Zulieferer von Antriebs- und Sicherheitstechnologien für die Kfz/Nfz-Industrie, Marine, Aerospace, Energieerzeugung und industrielle Märkte sowie für das weltweite Ersatzteilgeschäft. Die Produkte und Dienstleistungen des Unternehmens tragen zu besserer Kraftstoffeffizienz, geringerem Schadstoffausstoß und erhöhter Fahrzeugsicherheit bei.

Erschienen in Ausgabe: 07/2016