Eine Zugwelle in einer Verpackungs- oder Drucklinie verschleißt nach wenigen Monaten Dauerbetrieb bis auf Rillen, und jeder Wechsel stoppt den gesamten Abschnitt. Eine Metallwelle korrodiert und überträgt Stöße, eine Gummibeschichtung verschleißt schnell. Polyurethan-Auskleidung stellt die Wellengeometrie wieder her und liefert eine Beschichtung, die Metall und Gummi um ein Vielfaches überlebt. Im Folgenden analysieren wir, was die Wellenauskleidung bringt, wie man das Material nach Zahlen wählt, Härte und Dicke abstimmt und die Fertigung nach Zeichnung bestellt.
Was Wellenbeschichtung mit Polyurethan bringt
Die Auskleidung einer Welle mit Polyurethan erhöht die Standzeit der Arbeitsfläche und gibt einem verschlissenen Teil neues Leben, während der teure Metallkern erhalten bleibt. Der Begriff “Auskleidung” (im Deutschen vom Fremdwort “Futterung” abstammend) bezeichnet den Schutz von Metallteilen eines Mechanismus mit einer Spezialbeschichtung, meistens Polyurethan.
Der Gewinn ist direkt messbar. Der Abrieb von Polyurethan nach DIN 53516 beträgt 38-39 mm³ gegenüber 100-200 mm³ bei SBR-Gummi, die Gummibeschichtung verschleißt also drei- bis fünfmal schneller. Gegenüber einer Metallwelle korrodiert die Polyurethanschicht nicht, dämpft Stöße und Schwingungen und hat einen geringen Reibungskoeffizient, sodass sie häufig keine Zusatzschmierung im Kontakt mit dem gezogenen Material benötigt. Die Beschichtung lässt sich sowohl auf neuen Anlagen zum Schutz als auch auf bereits verschlissenen Teilen zur Reparatur aufbringen, wobei die Reparatur deutlich günstiger als ein Maschinenwechsel ist und schneller abläuft, was Stillstandzeiten verkürzt.
Wo Polyurethanwellen eingesetzt werden
Polyurethanwellen arbeiten in nahezu allen Branchen und ersetzen Gummi- und Metallanaloga. Am weitesten verbreitet sind sie in der Polygraphie und der Zellstoff-Papierindustrie, wo Andrück- und Zugwellen mit Farbe, Kleber und Papier in Kontakt stehen.
In der Holzbearbeitung nutzt man solche Wellen für den Lack- und Kleberauftrag, Glätten und Laminieren. In der Textilindustrie für das Ziehen, Färben und Glätten von Geweben. In der Metallbearbeitungs- und Chemieindustrie werden Polyurethanwellen zum Ziehen, Andrücken und Recken von Material sowie in der Lederherstellung eingesetzt. Das verbindende Merkmal aller dieser Knoten ist die Kombination aus Verschleißfestigkeit und sanftem Kontakt, der das verarbeitete Material nicht beschädigt. Fertige Wellentypen finden Sie im Produktkatalog.
Vergleich: Polyurethan, Gummi und Stahl in Zahlen
Die Wahl der Wellenbeschichtung läuft auf drei Optionen hinaus: Polyurethan, Gummierung oder Vollmetallwelle. Die Zahlen zeigen, warum Polyurethan beide traditionellen Lösungen in Zug- und Andrückknoten verdrängt.
| Kenngröße | Polyurethan TIMOL | Gummi SBR | Stahl St3 |
|---|---|---|---|
| Abrieb DIN 53516, mm³ | 38-39 | 100-200 | k.A. |
| Betriebstemperatur, °C | -60 bis +100 | -40 bis +80 | -40 bis +500 |
| Dichte, g/cm³ | 1,05-1,25 | 0,94-1,1 | 7,7-7,9 |
| Zugfestigkeit, MPa | 39-87 | 8-20 | 370-700 |
| Beständigkeit gegen Öle | hervorragend | schlecht | k.A. |
| Korrosionsbeständigkeit | hervorragend | gut | schlecht |
| Stoßdämpfung | gut | gut | schlecht |
Metallwellen gewinnen nur bei der absoluten Festigkeit, korrodieren aber, sind sechs- bis siebenmal schwerer und dämpfen keine Stöße, die auf Lager übertragen werden. Gummi liegt beim Gewicht ähnlich, verschleißt aber viermal schneller und verträgt Öle schlecht. Polyurethan erreicht Verschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit, die für Gummi unerreichbar sind, bleibt dabei elastisch und leicht.
Härte- und Schichtdickenwahl
Die Beschichtungshärte wird auf die Wellenfunktion und die Kontaktcharakteristik abgestimmt. Der Polyurethan-TIMOL-Bereich von 50 Shore A bis 70 Shore D deckt alle Wellenbetriebsmodi ab.
Weichere Qualitäten nahe 50 Shore A wählt man für empfindlichen Kontakt, wenn die Welle das Material nicht eindrücken oder markieren darf, zum Beispiel Papier oder Gewebe. Der mittlere Bereich 80-95 Shore A ist universell für Zug- und Transportwellen, die Elastizität bei gleichzeitig hohem Verschleißwiderstand erfordern. Harte Qualitäten bis 70 Shore D verwendet man bei hohem Druck und dort, wo eine präzise, unveränderliche Geometrie wichtig ist, zum Beispiel in Walzen.
Ingenieurhinweis: Bei Polyurethan auf Wellen ist es wichtig, die Schichtdicke nicht ohne Berechnung zu überdimensionieren. Eine dicke Schicht weichen Polyurethans erwärmt sich bei hoher Drehzahl und Last von innen durch Hysterese, und die Beschichtung kann sich vom Metall ablösen, gerade durch innere Erwärmung und nicht durch äußeren Verschleiß. Für Schnellaufwellen ist eine dünnere Schicht einer härteren Qualität vorzuziehen. Teilen Sie dem Technologen Drehzahl und Last mit, dann werden Dicke und Härte gemeinsam optimiert.
Die Schichtdicke wird auf Last und Wellendurchmesser berechnet. Zugwellen kommen oft mit wenigen Millimetern aus, während schwer belastete Walzabschnitte eine dickere Schicht für gleichmäßige Druckverteilung benötigen. Technische Daten der Qualitäten finden Sie im Bereich Referenzinformation.
Wie man Wellenbeschichtung bei TIMOL bestellt
Auskleidung oder Wellenneufertigung bestellt man nach Zeichnung, nach Muster einer demontierten Welle oder nach Maßskizze. Das Freigießverfahren ermöglicht das Aufbringen einer Beschichtung auf einen Kern mit komplexem Profil, mit Metallarmierung oder mit Lagersitzen, und das sowohl für Serienfertigung als auch für eine einzelne Reparaturstücke.
Für eine genaue Kalkulation nennen Sie Wellendurchmesser und Länge, Passung, Lagertyp, Last, Drehzahl und Umgebungstemperatur. Anhand dieser Daten wählt der Technologe Polyurethanqualität, Härte und Schichtdicke. Bei Bedarf führt das Werk die Arbeiten vor Ort aus. Bestellung und Berechnung erfolgen über die Kontaktseite des Werks TIMOL; eine vollständige Leistungsübersicht finden Sie auf der Seite Leistungen. Die Wellenbeschichtung mit Polyurethan verkürzt den Knotenstillstand und liefert eine Standzeit, die eine Gummibeschichtung um ein Vielfaches übertrifft.