Eine verschlissene Stabilisatorbuchse oder ein Wellenlager kann eine ganze Linie zum Stillstand bringen, und ein Metall- oder Gummiteil an ihrer Stelle hält oft nur wenige Wochen. Polyurethan-Buchsen, -Stäbe und -Ringe tragen die Last länger, dämpfen Schwingungen und quellen in Ölen nicht auf. Im Folgenden betrachten wir, wo diese Teile in Baugruppen sitzen, wie sie montiert werden, wie man die Härte wählt und warum Polyurethan in den Zahlen Gummi und Metall schlägt.
Wozu Polyurethan-Buchsen, -Stäbe und -Ringe dienen
Diese Teile dämpfen Schwingungen und Stöße, gleichen Versätze aus und arbeiten als Gleitlager und Dichtungen in beweglichen Baugruppen. Die Buchse sitzt im Aufnahmesitz und trennt zwei Teile, die sich nicht Metall auf Metall berühren dürfen, der Stab arbeitet als Führung oder Stößel, der Ring dichtet oder zentriert. Wo Metall schlägt und verschleißt und Gummi schnell aufgibt, sorgt Polyurethan für einen stabilen Betrieb der Baugruppe.
Die Anwendungen umfassen viele Branchen. Im Transport verringern Polyurethan-Buchsen Schwingungen und verbessern das Fahrverhalten der Aufhängung, im Maschinenbau stabilisieren sie Wellen und rotierende Baugruppen, in der Öl- und Gasbranche halten Dichtringe die Verbindungen dicht. In Druck sowie Zellstoff- und Papierproduktion zentrieren Ringe und Buchsen Walzen und Führungen und erhöhen die Stabilität des Materiallaufs.
Vorteile von Polyurethan gegenüber Gummi und Metall: die Zahlen
Polyurethan vereint Verschleißfestigkeit, geringes Gewicht und Schwingungsdämpfung, was weder Gummi noch Stahl zugleich bietet. Gummi ist weich, verschleißt aber schnell, Stahl ist fest, aber schwer, korrodiert und überträgt den Stoß auf die Konstruktion. Die Tabelle zeigt dies anhand konkreter Referenzwerte.
| Kennwert | Gegossenes Polyurethan (PU) | Gummi NBR | Baustahl (St3, St45) |
|---|---|---|---|
| Abrieb, DIN 53516 | 38-39 mm³ | 80-150 mm³ | k. A. |
| Betriebstemperatur | -60 bis +100 °C | -30 bis +100 °C | -40 bis +500 °C |
| Dichte | 1,05-1,25 g/cm³ | 1,0-1,3 g/cm³ | 7,7-7,9 g/cm³ |
| Zugfestigkeit | 39-87 MPa | 10-25 MPa | 370-700 MPa |
| Härte | 50 Shore A bis 70 Shore D | 40-90 Shore A | 120-250 HB |
Die beiden aussagekräftigsten Zeilen. Beim Abrieb verliert Polyurethan 38-39 mm³ gegenüber 80-150 mm³ bei NBR-Gummi, das heißt, es verschleißt mehrfach langsamer. Bei der Dichte bedeutet Polyurethan mit 1,05-1,25 g/cm³ gegenüber 7,7-7,9 g/cm³ bei Stahl, dass ein Teil gleicher Größe etwa sechsmal leichter ausfällt und obendrein Schwingungen dämpft, während Stahl sie überträgt. Der Abrieb von Stahl nach dem DIN-53516-Verfahren wird nicht genormt, weil es eine Prüfung für Elastomere ist, deshalb steht in dieser Zelle k. A.
Wie Polyurethan-Buchsen montiert und gewartet werden
Die Montage hängt von der Art des Teils ab. Zylindrische Buchsen werden in den Sitz gepresst oder mit leichtem Übermaß gesetzt, Ringe werden in der Nut zentriert, Stäbe werden in der Führung fixiert. Wichtig ist, das Passmaß einzuhalten und eine zuverlässige Fixierung sicherzustellen, damit sich das Teil unter Last nicht verdreht oder verschiebt, sonst entsteht Spiel und ein beschleunigter Verschleiß der Kanten.
Die Wartung beschränkt sich auf eine regelmäßige Prüfung auf Verschleiß und mechanische Schäden. Dank der Reparierbarkeit von Polyurethan kann ein verschlissenes Teil neu gegossen oder aufgebaut werden, wobei die Metallhülse erhalten bleibt, was günstiger ist als der Austausch der gesamten Baugruppe. Typische Positionen von Buchsen, Stäben und Ringen sind im Katalog zusammengestellt.
Ingenieurstipp: Wählen Sie die Härte nach der Funktion des Teils, nicht nach dem Prinzip, je härter desto besser. Für einen Silentblock, der Schwingungen dämpfen soll, nehmen Sie 70-90 Shore A, und für ein belastetes Gleitlager, bei dem das Halten des Maßes zählt, 95 Shore A bis 70 Shore D. Eine zu harte Buchse anstelle einer weichen überträgt Schwingungen auf die Karosserie und den Sitz, eine zu weiche anstelle einer harten gibt Spiel. Reinigen Sie den Aufnahmesitz vor der Montage von Graten und Schmutz.
Technologie des freien Gießens
Buchsen, Stäbe und Ringe werden im freien Gießen hergestellt, wobei flüssiges Polyurethan in eine Form gegossen wird, chemisch aushärtet und das Teil danach auf das Endmaß bearbeitet wird. Das Verfahren erlaubt es, ein Teil nahezu beliebiger Form und Dicke nach Zeichnung oder Muster des Kunden ohne teure Pressform zu gießen, deshalb ist es sowohl für Einzelteile als auch für Serien wirtschaftlich.
Dieser Ansatz ist bequem für Reparaturen: Mit einem alten verschlissenen Teil wiederholt das Werk dessen Geometrie und legt sofort die für die Betriebsbedingungen erforderliche Härte fest. Mehr über Werkstoff und Technologie finden Sie auf der Seite über Polyurethan, und eine Liste der Fertigungsleistungen im Abschnitt Leistungen.
Wie man die Fertigung nach Maß bestellt
Die Bestellung beginnt mit der Beschreibung der Baugruppe: Passmaße, Last, Temperatur, Vorhandensein von Ölen oder Abrasiv, Schwingungsanforderung. Anhand dieser Daten wählt der Verfahrenstechniker Härte und Rezeptur und kalkuliert die Werkzeuge. Am einfachsten ist es, eine Zeichnung oder das Musterteil selbst zu senden, dann wird die Geometrie exakt wiederholt.
Praktisches Fazit
Polyurethan-Buchsen, -Stäbe und -Ringe sind ein zuverlässiger Ersatz für Gummi- und Metallteile in belasteten Baugruppen: Sie verschleißen um ein Vielfaches weniger als Gummi, sind mehrfach leichter als Stahl und dämpfen Schwingungen. Senden Sie eine Zeichnung oder ein Muster über Kontakt an das Werk TIMOL, und die Ingenieure wählen die Härte aus und berechnen die Fertigung für Ihre Anlage.