Optimal gleiten

Schwerpunkt Gleit- und Wälzanlagen

Lagerwerkstoffe – Hydrodynamische Gleitlager mit Gleitflächen aus Weißmetalllegierungen verbinden eine hohe Belastbarkeit mit guten Dämpfungseigenschaften. Ein neuer Werkstoff steigert die Ermüdungsfestigkeit gegenüber bekannten Legierungen um mehr als 20 Prozent.

27. August 2012

Ein universelles und variantenreiches Maschinenelement für die Übertragung von Kräften über bewegte Funktionsflächen bei hochbelasteten, schnelllaufenden Maschinen sind hydrodynamische Gleitlager mit Gleitschichten aus metallischen Werkstoffen der unterschiedlichsten Legierungssysteme, die eine hohe dynamische Druckbeanspruchbarkeit mit guten Dämpfungseigenschaften verbinden. Eine gelungene Kombination vieler guter Eigenschaften bieten hier Weißmetall-Legierungen: Sie bieten eine hohe Belastbarkeit sowie hervorragende Notlaufeigenschaften bei Minimalschmierung und sind gleichzeitig sehr gutmütig gegenüber Überlasten und Stoßbeanspruchung. Gleitlager aus Weißmetall-Verbundwerkstoff sind daher in der Regel die erste Wahl hinsichtlich Zuverlässigkeit und Langlebigkeit für Turbinen, Elektromaschinen, Großgetriebe und sehr große Dieselmotoren. Bei etlichen Anwendungen gelangen diese Lager jedoch vermehrt an die Grenzen ihrer Belastbarkeit, sodass die Gleitlager entweder entsprechend größer gestaltet oder Alternativmaterialien eingesetzt werden müssen.

Eine ausreichend hohe Ermüdungsfestigkeit bieten hier theoretisch Lagerwerkstoffe aus Aluminium-Zinn (AlSn), allerdings erreichen diese Werkstoffe nicht die Gutmütigkeit von Weißmetallen. Der Metallwerkstoffspezialist Zollern mit Zentrale im süddeutschen Sigmaringendorf-Laucherthal hat jetzt jedoch eine hochfeste Weißmetalllegierung speziell für den Einsatz in Gleitlagern entwickelt, die den heute weltweit verfügbaren Legierungen hinsichtlich Belastbarkeit deutlich überlegen ist, zugleich aber die Robustheit gegenüber Überlasten und Stoßbeanspruchung sowie die guten Notlaufeigenschaften einer typischen Weißmetall-Legierung bietet. Zusätzlich kommt die Neuentwicklung ohne toxische Elemente wie Cadmium und Arsen aus.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. sowie des Arbeitskreises Gleitlager der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) prüften die Metallspezialisten dazu systematisch eine Vielzahl von Legierungs- und Gefügevariationen und untersuchten die technologischen und mechanischen Legierungseigenschaften mit dem Ziel, gute Zähigkeits- und Festigkeitseigenschaften zu vereinen. Basis des neuen Weißmetalls ist das bewährte Zinn-Antimon-Kupfer-System (Sn-Sb-Cu), das zur Steigerung der Festigkeit um die Legierungselemente Bismut und Zink erweitert wird. Eine gezielte Kornfeinung mit dem Element Tellur verhindert eine Versprödung des Gefüges.

Die so gefundene und patentierte Legierung dient als Basis des neuen Gleitlagerwerkstoffs WM 2020-pro, der in der zweiten Hälfte 2012 in den Markt eingeführt werden soll. Versuche auf dynamischen Gleitlagerprüfständen zeigen, dass die Ermüdungsfestigkeit der neuen Legierung im Vergleich zu den am Markt verfügbaren Weißmetalllegierungen um mehr als 20 Prozent gesteigert werden konnte.

Auf einen Blick

-Die Zollern GmbH und Co. KG (ehemals Fürstlich Hohenzollernsche Hüttenwerke) ist ein führendes Unternehmen der Metall verarbeitenden Industrie mit Stammsitz in Sigmaringendorf-Laucherthal.

-Das Unternehmen mit 3.200 Mitarbeitern gliedert sich in die fünf Geschäftsbereiche Gießerei- und Schmiedetechnik, Antriebstechnik, Lagertechnik, Stahlprofile sowie Maschinenbauelemente.

Erschienen in Ausgabe: 06/2012