Bei der konstruktiven Gestaltung einer Maschine oder Anlage steht der Konstrukteur oder die Konstrukteurin immer wieder vor der Frage, welche Bronze für seinen Einsatz die optimalste ist.

Oft kann auf bereits gesammelte Erfahrungen zurückgegriffen werden. Falls dies nicht der Fall ist, möchten wir mit diesem Beitrag aufzeigen, wie man bei der Evaluierung eines geeigneten Gleitlagerwerkstoffes vorgehen kann.

Meistens nehmen Gleitlager bzw. Gleitelemente in einer Maschine, Anlage, in einem Gerät oder einem Apparat eine wichtige Funktion ein.

Aus diesem Grund ist eine sorgfältige Abklärung – möglicherweise in Zusammenarbeit mit einem Spezialisten – für ein erfolgreiches Projekt von entscheidender Bedeutung.

Das Bronzelager weist bei richtiger Wahl des Lagerwerkstoffes, der Ölviskosität und des Lagerspiels folgende Vorzüge auf:

  • Gleitlager vermögen Schwingungen zu dämpfen, haben einen vergleichsweise geringen Geräuschpegel und sind einfach zu montieren.
  • Hohe Rundlaufgenauigkeit, erschütterungsfreies Arbeiten und daher das ideale Maschinenelement für alle Präzisionsmaschinen.
  • Gleitlager benötigen einen geringen Raumbedarf und sind konstruktiv anpassungsfähig.
  • Gleitlager sind vor allem bei grösseren Abmessungen kostengünstiger als Wälzlager.
  • Gleitlager sind weitgehend unempfindlich gegen Korrosion und eignen sich daher auch für Maschinen, die in feuchter Atmosphäre oder unter tropischen Bedingungen zum Einsatz kommen.
  • Gleitlager können bei richtiger Auslegung bis zu höchsten Gleitgeschwindigkeiten eingesetzt werden.

Für die Bestimmung von einem idealen Bronzewerkstoff sind folgende Entwurfsdaten und Zusatzinformationen hilfreich:

EntwurfsdatenZusatzinformationen
1. Masse vom Gleitlager [mm]6. Wellenwerkstoff (Härte, Oberflächengüte)
2. Belastung des Lagers [N]7. Belastungsart (gleichmässig, wechselnd, stossartig, pendelnd)
3. Drehzahl [min-1] bzw. Gleitgeschwindigkeit [m/s]8. Äussere Einflüsse (z.B. Feuchtigkeit, Staub, Sand, Säure, Dämpfe)
4. Schmierstoff [ISO VG]9. Zulässige Lagertemperatur [°C]
5. Umgebungstemperatur [°C]10. Vorschriften (z.B. RoHS, REACH)

Aus diesen Entwurfsdaten lässt sich in einem ersten Schritt die spezifische Lagerbelastung ermitteln, welche eine der wichtigsten Kriterien für die Auswahl von einem Bronzewerkstoff ist.

Beispiel:
Belastung des Lagers [F]: 15000 N
Durchmesser [d]: 20 mm
Breite [b]: 30 mm
spezifische Lagerbelastung = 25 N/mm2

Als Faustregel empfehlen wir, dass die spezifische Lagerbelastung für einen statischen Zustand ein Drittel der Dehngrenze nicht überschreiten sollte. Bei der Looser Bronze 50 sind es somit ca. 40 N/mm2 (siehe folgende Tabelle). Bei dynamischer Belastung kann je nach Drehzahl die zulässige Lagerbelastung schnell noch 20 N/mm2 und weniger betragen.

Die soeben erwähnte Dehngrenze ist für die Auslegung einer Gleitlagerung von zentraler Bedeutung. Die folgende Tabelle von auserwählten Legierungen verschafft einen Überblick:

Looser BezeichnungNummerDehngrenze Rp0,2 [N/mm2]Empfehlung Gegenmaterial
Looser Bleibronze 80CC496K≥ 90Stahl ungehärtet
Looser Bronze 50CC493K≥ 120Stahl ungehärtet
Looser Bronze 65CC483K≥ 150Stahl gehärtet und geschliffen
Looser Bronze 68CC484K≥ 180Stahl gehärtet und geschliffen
Caro BronzeCC459K≥ 280Stahl gehärtet und geschliffen
Looser Aluminiumbronze 75CW307G≥ 300Stahl gehärtet und geschliffen
Looser Aluminiumbronze 79-≥ 600Stahl gehärtet und geschliffen

Das Halbfabrikate-Sortiment der Walter Looser AG gliedert sich in folgende Gruppen auf:

Bei der Auswahl von einem Bronzewerkstoff für eine Gleitlagerung empfehlen wir bei nicht zu hoher Belastung mit der Prüfung von unserer Hauptlegierung, der Looser Bronze 50 zu beginnen. Bei dieser Legierung finden Sie die grösste Abmessungspalette. Wir führen in der Looser Bronze 50 auch geschliffene Rundstangen mit h8-Toleranz vom Durchmesser 8-50 Ø.

Einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer von einer Gleitlagerpaarung ist die Schmierung. In der Regel wird Öl oder Fett verwendet. Läuft das Gleitlager z.B. im Wasser, dann könnte unsere Looser Bleibronze 80 zum Einsatz gelangen. Die Schmierung kann jedoch auch durch einen Festschmierstoff (z.B. Graphit) erfolgen.

In unseren Werkstoffdatenblättern taucht immer wieder der Begriff „Notlaufeigenschaften“ auf. Darunter verstehen wir, wie lange eine Gleitlagerung mit kurzfristigen Schmierstoffmangel bzw. -ausfall weiter funktioniert, ohne einen Schaden zu nehmen.

10 Praxis-Einsatzbeispiele:

  1. Für allgemeine Lager oder Gleitelemente im allgemeinen Maschinenbau wird sehr oft die Looser Bronze 50 eingesetzt. In dieser Legierung führen wir mit Looser Gleitlager LG 41 auch ein Standardsortiment.
  2. Für Spitz-, Fein- oder Trapezgewinde hat sich die Looser Bronze 65 in der Praxis sehr gut bewährt.
  3. Bei Zahnräder mit erhöhten Anforderungen an die Biegewechselfestigkeit kommt oft die Looser Bronze 68 oder die Looser Aluminiumbronze 75 zum Einsatz.
  4. Bei starker Festkörperreibung wie z.B. bei Druckplatten, Schnecken- und Zahnräder oder Kettenführungen wird oft unsere Looser Aluminiumbronze 75 bezogen.
  5. Sind erhöhte Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit oder an die Wärmeleitfähigkeit verlangt, kommen oft niedriglegierten Kupferknetlegierungen wie z.B. die Lobrodur 18 zum Einsatz.
  6. Unerwünschte Kantenpressungen in einem Gleitlager können die Lebensdauer massiv verkürzen oder Lagerschäden verursachen. In der Praxis haben sich oft weichere Legierungen wie z.B. die Looser Bleibronze 80 oder die Looser Bronze 50 bewährt.
  7. Für dünnwandige Gleitlager bei höheren Belastungen und gehärteten Wellen eignet sich unsere Caro Bronze.
  8. Wird bei einer gekneteten Aluminium-Mehrstoffbronze auf eine garantiert höhere Bruchdehnung grossen Wert gelegt, dann könnte unsere Wotan Bronze AKS 59 interessant sein.
  9. Für Ventilführungs- und Führungsbüchsen wird oft die niedriglegierte Kupferlegierung Lobrodur 18 eingesetzt. Dieser Werkstoff ist zudem gut kalt- und ausgezeichnet warmumformbar.
  10. Gewalzte Bleche oder deren Zuschnitte für grössere Gleitplatten sind in der Looser Aluminiumbronze 75 und in der Looser Phosphorbronze CuSn6 kurzfristig erhältlich.

Weitere Einsatzbeispiele finden Sie in unseren einzelnen Werkstoffdatenblättern.

Zusätzliche Hinweise:

  • Ein weiterer wichtiger Punkt ist noch die Verfügbarkeit der gewünschten Abmessung vom gewählten Material. Trotz unserem breiten und tiefen Lagersortiment ist nicht jede Abmessung ist in jeder Grösse erhältlich.
  • Es kann durchaus vorkommen, dass eine Anwendung mit einer Bronze oder z.B. mit einem Sondermessing gleich gute Resultate erzielt.
    Weiter sollten noch die Auswirkungen von Bronzen mit hohen Zugfestigkeiten berücksichtigt werden. Je höher die mechanischen Eigenschaften von einem Bronzewerkstoff sind, desto schlechter werden die Gleit- und Notlaufeigenschaften.
  • Es gibt unzählige Anwendungen für Bronzewerkstoffe. Mit diesem Beitrag können wir nur einen kleinen Einblick in dieses spannende Gebiet gewähren.

Bei der Firma Walter Looser AG stossen Sie auf ein kompetentes Team, welches Sie in allen Belangen auf dem Gebiet von Bronzen und Gleitlagern telefonisch, per Mail oder vor Ort beraten kann.

Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.