Spezialgraphite für den Maschinenbau

Broad Base. Best Solutions.
Graphite Materials and Systems
Spezialgraphite
für den
Maschinenbau
2
Spezialgraphit- und Prozesslösungen – made by SGL Group.
̤̤ Fortschrittliche Material-, Equipmentund Prozesslösungen
̤̤ Entwickelt für Kunden aus
mehr als 35 Industrien
̤̤ Maßgeschneidert aus dem
umfangreichsten Produktportfolio
̤̤ Tiefgreifendes Produktions- und
Material-Know-how
̤̤ Konstant hohe Qualität, Performance
und Service
̤̤ Attraktive Gesamtbetriebskosten
Broad Base. Best Solutions.
Business Unit Graphite Materials and Systems
3
Fortschrittliche Lösungen
verschaffen unseren
Kunden einen Vorsprung.
Die SGL Group bietet fortschrittliche Lösungen – selbst für herausfordernde Anwendungen. Wir verstehen die spezifischen Anforderungen
unserer Kunden und kombinieren tiefgreifendes Produktions-, Materialund Engineering-Know-how mit dem umfangreichsten SpezialgraphitPortfolio. Das macht uns zum Partner der Wahl führender Unternehmen.
Extreme Korrosions- und Hitzebeständigkeit sowie
entwickeln wir in enger Partnerschaft mit
hohe Reinheit und mechanische Festigkeit sind nur
unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen.
einige der herausragenden Eigenschaften unserer
Werkstoffe. Spezialgraphitprodukte der SGL Group
Die SGL Group vereint die gesamte Wertschöpfungs-
führen auch dort zu optimalen Ergebnissen, wo
kette der Spezialgraphitherstellung. Von der Roh-
andere Materialien längst an ihre Grenzen stoßen.
stoffaufbereitung über die Halbzeugproduktion
sowie die Präzisionsbearbeitung bis hin zur Reini-
Abgestimmt auf Ihre spezifischen Anforderungen
gung und Beschichtung. Auch bei Equipment- und
identifizieren wir für Sie die jeweils beste Lösung
Prozesslösungen macht unser Leistungsangebot
aus dem umfangsreichsten Spezialgraphit-Sortiment.
den Unterschied aus: Wir bieten Konstruktion,
Auslegung, Produktion, Montage, Inbetriebnahme
̤̤ Feinkorngraphite: isostatisch, vibrationsverdichtet, gesenkgepresst, extrudiert
und Service aus einer Hand.
So kontrollieren und sichern wir die konstant hohe
̤̤ Expandierter Naturgraphit
Qualität und Performance unserer Produkte –
̤̤ Carbonfaserverstärkter Kohlenstoff (CFC)
und verschaffen damit unseren Kunden einen
̤̤ Graphitweichfilze und -hartfilze
entscheidenden Vorsprung. Fordern Sie uns heraus.
̤̤ Siliziumcarbidbeschichtete Graphitmaterialien
Wir sind weltweit für Sie da.
Zusätzlich verwenden wir auch Materialien wie
Spezialgraphitlösungen für den Maschinenbau
PTFE, Siliziumcarbid und Spezialmetalle.
Wir unterstützen Maschinenbauunternehmen
Mit diesem Portfolio und dem anwendungs-
welt­weit dabei, wettbewerbsfähig zu bleiben.
technischen Wissen aus über 35 Industrien
Mit unseren innovativen Spezialgraphit-Produkten
und mit Speziallösungen gerade auch für Klein­
b Höhenbearbeitung Dichtringe
serien und Einzelanfertigungen sind wir ein
gefragter Partner führender Unternehmen.
4
Spezialgraphite – made by SGL Group.
Lösungen für den Maschinenbau.
+ SIGRAFINE® ist der neue Markenname
für unsere Feinkorngraphite, bisher bekannt
unter RINGSDORFF®, SIGRAFORM®,
SIGRAMENT® und CRYSTA-SIL®.
Lager
Dichtringe
Typische Anwendungen
Zentrifugalpumpen
Drehdurchführungen
Kompressoren
Ofenanwendungen
Prozesspumpen
Gleitringdichtungen
Zentrifugalpumpen
Drehdurchführungen
Kompressoren
Wasserturbinen
Ventilatoren und Gebläse
Materialien aus
Kohlenstoff und Graphit
SIGRAFINE®
gesenkgepresste, isostatische Kohlenstoffe
und Graphite
SIGRAFINE®
gesenkgepresste Kohlenstoffe und Graphite
SIGRAFLEX®
flexibler Graphit
Produkte der
SGL Group
Zylinderlager
Bundlager
Axiallager
Dichtringe, Packungsringe
Labyrinthdichtungen
Kolbenringe, Führungsringe
Kolbenstangendichtungen
Steuerscheiben
in einer Metallfassung eingeschrumpfte
Dichtringe
Kugelhahnventile, Dampfkopfringe
Steuerringe und -segmente
Verstärkte Graphitplatten und -folien
Spezialgraphitlösungen für den maschinenbau
5
Im Maschinenbau dreht sich fast alles um Bewegung. Dabei
Unsere Produkte sind hochgradig hitze- und korrosions­
sind extrem belastbare und beständige Materialien gefragt –
beständig und helfen beispielsweise, Gase und F
­ lüssigkeiten
vor allem, wenn hohe Temperaturen oder korrosive Medien
selbst unter härtesten Bedingungen in Bewegung zu halten.
ins Spiel kommen. Um eine sichere, zuverlässige und effizi-
Auch für die Vakuumtechnik in den verschiedensten
ente Funktion von Bauteilen, Komponenten und Anlagen zu
­Anwendungsbereichen bieten wir ein breites Portfolio an
gewährleisten, sind maßgeschneiderte Lösungen gefordert,
Produkten und Halbzeugen – etwa für die Nahrungsmittel­
die den höchst unterschiedlichen Anwendungen optimal
industrie, die Medizintechnik und allgemein für Pick-and-
gerecht werden.
place-Anwendungen.
Die SGL Group ist stolz darauf, gefragter Partner einer
der vielfältigsten und größten Industrien zu sein. Und auch
für anspruchsvollste Anwendungen die besten Lösungen
zu bieten.
Trennschieber und Rotoren
Halbzeuge und Pulver
Prozesspumpen
Vakuumpumpen
Kompressoren
Heizer
für alle mechanischen Anwendungen
Füllmaterial für Kunststoff Compounds
SIGRAFINE®
gesenkgepresste, isostatische Kohlenstoffe
und Graphite
kunstharzgebundener Graphit
SIGRAFINE®
gesenkgepresste, isostatische Kohlenstoffe
und Graphite
kunstharzgebundener Graphit
Trennschieber
Rotoren
Endscheiben
Gehäuse
Halbzeuge
Pulver
6
Feinkorngraphite für den
­Maschinenbau
̤̤ Beste Trockenlauf-Eigenschaften
in tribologischen Systemen
̤̤ Hohe Energieeffizienz durch
minimierte Reibung
̤̤ Beständig auch in oxidierender
Atmosphäre bis 500 °C,
mit Oxidationsinhibitor bis 600 °C
̤̤ Hohe Medienbeständigkeit und
damit korrosionsbeständig
̤̤ Hohe mechanische Materialfestigkeit
Spezialgraphite für den maschinenbau
7
Spezialgraphite für trockenlaufende
Kompressoren und Vakuumpumpen
nach dem Flügelzellenprinzip
cf Rotor in PTS-Technologie gepresst
Vakuumtechnik wird in den Fertigungsprozessen vieler Indus-
Unsere Werkstoffe tragen vielfach zu größerer Energieeffizienz
triebereiche eingesetzt: in der Chemie und Pharmazie, in der
der Prozesse bei. Außerdem zeichnen sie sich durch hohe
Druck- und Papierindustrie, für Lebensmittelverpackungen,
Medienbeständigkeit und lange L
­ ebensdauer aus.
Beschichtungen oder Pick-and-place-Anwendungen. Umweltbelastende Prozesse können dank Vakuumtechnik häufig
Für Kompressoren und Vakuumpumpen fertigen wir Rotoren
durch umweltschonende Verfahren ersetzt werden, etwa
und Trennschieber aus pech- und kunstharzgebundenen
durch ölfreie Evakuierung in ­sensiblen Umgebungen.
Werkstoffen.
b Komponenten aus Kohlenstoff und Graphit
für mechanische Anwendungen
Anwendungsspezifische Produkte für trockenlaufende Kompressoren und Vakuumpumpen
SIGRAFINE
Produkte
EK201)
EK231)
EK241)
EK401)
Endscheibe
○
○
○
○
Dichtringe
○
○
○
○
Trennschieber
Halbzeuge
○
○
○
○
Rotoren
○
Gehäuse
○
EK60
○
○
○
1) Hier wird nur der Basiswerkstoff referenziert. Ausführung in verschiedenen Imprägnierungen möglich.
EK62
○
V1626
○
○
8
Spezialgraphite für Pumpenanwendungen
und Gleitringdichtungen
Gleitringdichtungen sind das am weitesten verbreitete
­Dichtungssystem bei druckbelasteten Wellenabdichtungen.
Im Vergleich zur Stopfbuchspackung bestechen sie durch
­geringere L
­ eckage, Reibung und Verschleiß. Dadurch sinkt
der Wartungs­aufwand für den Endkunden. Die Einsatzbereiche von Gleitringdichtungen sind vielfältig und erstrecken
sich von Pumpen und Zentrifugen bis zu Rührwerken und
Mischern.
Unsere Dichtringe erhöhen die Prozess- und Produkt­
sicherheit Ihrer Anwendungen. Bei der Auswahl geeigneter
Werkstoffe unterstützen wir Sie gerne.
c Dichtring aus Kohlegraphit 2)
Anwendungsspezifische Werkstoffeignung
Anwendungen
Prozesspumpen
Kraftstoffpumpen
Umwälzpumpen- und
Zirkulationspumpen
Unterwasserpumpen
EK201)
Lager
○
Dichtringe
○
Trennschieber
SIGRAFLEX
EK231)
○
EK241)
○
○
○
○
○
○
○
○
○
Dichtringe
○
○
○
Lager
○
○
Dichtringe
○
○
○
○
Dichtungen
Gleitringdichtungen
Dichtringe
Sonderdichtungen
Dichtringe
EK401)
○
Lager
Pumpen und Ventile
Drehdurchführungen
SIGRAFINE
Produkte
HOCHDRUCK
○
Lager
○
Dichtringe
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
1) Hier wird nur der Basiswerkstoff referenziert. Ausführung in verschiedenen Imprägnierungen möglich.
2) Kohlegraphit: pechgebundener, verkokter Werkstoff mit hohem Füllgehalt an Graphit
ECONOMY
○
Spezialgraphite für den maschinenbau
9
Spezialgraphite für weitere Anwendungen
c Kalottenlager
Ob Textilmaschinen, Nahrungsmittelöfen oder Förderbandketten: Viele weitere Anwendungen im Maschinenbau können
von Komponenten aus Kohlenstoff und Graphit profitieren.
Wir unterstützen unsere Kunden mit zahlreichen Produkten
wie Steuerringen, Lagern oder Gleitelementen.
c Dampfkopfring
Anwendungsspezifische Werkstoffeignung
Anwendungen
Gebläse
Förderbandketten
Rotoren
Lager
Lager
Textilmaschinen
EK231)
EK241)
EK401)
○
○
○
○
○
○
EK62
V1626
○
○
○
Lager
○
Steuerringe und
Segmente
○
Gleitelemente
EK60
○
Lager
Nahrungsmittelöfen
Zigarettenfertigung
EK17
Trennschieber
Aquariumpumpen
Durchflusszähler
SIGRAFINE
Produkte
○
1) Hier wird nur der Basiswerkstoff referenziert. Ausführung in verschiedenen Imprägnierungen möglich.
○
10
Entwicklungspartnerschaft
führt zu neuem Werkstoff
Die Anforderung unseres Kunden führte
zur Entwicklung eines neuen speziellen
kunstharzgebundenen Graphitwerkstoffs.
In enger Zusammenarbeit entstand ein
Material mit deutlich verbesserten
Verschleißeigenschaften und höheren
Festigkeiten im Prozess.
Das neue Material reduziert die Ver­schleiß­­­
raten von Trennschiebern in trocken­
laufenden Kompressoren und Vakuum­
pumpen signifikant und verlängert die
Lebensdauer der Aggregate erheblich.
Nur ein Beispiel für anwendungsspezifisch
optimierte Lösungen der SGL Group.
feinkorngraphit
11
Werkstoffe aus
SIGRAFINE® Feinkorngraphit
Herausragende mechanische, thermische und chemische Eigenschaften machen
Feinkorngraphite bei vielen Anwendungen des Maschinenbaus zur ersten Wahl.
Veredelung durch verschiedene Imprägnierungen
Alternativ haben wir diverse All-Carbon-Varianten
aus kunstharzimprägniertem, verkoktem Kohlen­
Metall-, Phosphat- und Kunstharzimprägnierungen
stoff in unserem Portfolio, die entscheidende
verbessern die physikalischen Eigenschaften und
Vorteile aufweisen:
reduzieren den Verschleiß. Die SGL Group stellt
eine entsprechende Auswahl an Imprägnierungen
̤̤ Frei von Metallen
zur Verfügung:
̤̤ Verbesserte Medienbeständigkeit
̤̤ Höhere Temperaturbeständigkeit als
̤̤ Kunstharze
kunstharzimprägnierte Werkstoffe
̤̤ Salze und Salzlösungen
̤̤ Metalle und Metalllegierungen wie
z. B. Antimon und Bronze
b Vakuumpumpe
Materialdaten unserer SIGRAFINE® Feinkorngraphite
SIGRAFINE
Typische Eigenschaften
Einheiten
Gesenkgepresste Kohlenstoffe und Graphite
Isostat. Graphit
EK20
EK23
EK24
EK40
EK60
V1626
g/cm³
1,70
1,75
1,70
1,70
1,73
1,85
Rockwell B
105
105
105
95
80
90
Biegefestigkeit
MPa
55
40
60
35
80
58
Druckfestigkeit
MPa
155
100
180
100
120
150
Elastizitätsmodul
GPa
22
14
18
10
22
13
Dichte
Härte
Wärmeausdehnung (20 – 200 °C)
Thermische Leitfähigkeit
Thermische ­Beständigkeit
in oxidierender Atmosphäre
1) von 20 – 150 °C
10−6K−1
3,0
5
4,1
4,5
11,0 1)
4,0
Wm−1K−1
12
13
14
25
6
73
°C
350
350
350
500
180
600
12
Typische Eigenschaften
Die gesenkgepressten Werkstoffe aus SIGRAFINE zeigen
Verschleißverhalten in Abhängigkeit vom Gleitpartner
Faktoren beeinflusst, wie z. B. den folgenden:
̤̤ Werkstoffpaarung
̤̤ Gleitgeschwindigkeit
̤̤ Belastung
10
EK2200
EK3205
1
0,1
0,01
0
Verschleiß [µm/h]
̤̤ Oberflächengüte der sich berührenden Laufflächen
̤̤ Festkörperverunreinigungen des abzudichtenden
Mediums
̤̤ Betriebsbedingungen
Um die jeweils beste Werkstofflösung zu finden, muss das
Wolframkarbid
Generell wird das Verschleißverhalten von zahlreichen
2
4
6
8
10
12
10
1
Siliziumkarbid
Verschleiß [µm/h]
hervorragende Eigenschaften in puncto Lebensdauer.
EK3205
EK2200
0,1
0,01
0
tribologische System ganzheitlich betrachtet werden.
6
4
2
8
10
12
Spezifische Belastung [N/mm2]
Wir unterstützen unsere Kunden mit unserer langjährigen
­Anwendungserfahrung und umfassender Materialberatung.
c Reibung und Verschleiß hängen von den Gleitpartnern, den Umgebungseinflüssen und dem Beanspruchungsprofil ab. Hier: Verschleißverhalten
von EK2200 und EK3205 bei Gleitpartnern aus karbidischen Werkstoffen,
­konstanter Gleitgeschwindigkeit von 9 m/s und steigender Belastung.
­Medium: demineralisiertes Wasser.
SIGRAFINE Materialsorten bei konstanter Gleitgeschwindigkeit von 1 m/s und
steigender spezifischer Belastung im Nasslauf bzw. Trockenlauf.
EK2240 = EK24 kunstharzimprägniert
EK3245 = EK24 antimonimprägniert
EK2200 = EK20 kunstharzimprägniert
EK3205 = EK20 antimonimprägniert
Verschleißverhalten im Nasslauf
Verschleißverhalten im Trockenlauf
dh Verschleißverhalten spanend hergestellter Gleitlager verschiedener
EK200
EK20
EK24
1
10
EK2240
EK24
EK305
EK2240
EK3245
EK2200
EK3205
0,1
0,01
0
1
2
3
4
Belastung [N/mm2], Lager ø 30/20 x 20 mm
5
Verschleiß [µm/h]
Verschleiß [µm/h]
EK3245
1
0,1
0
0,5
1,0
1,5
2
2,5
Belastung [N/mm²], Lager ø 30/20 x 20 mm
3
3,5
feinkorngraphit
13
c Radiallager aus Kohlenstoff mit PTS-Technologie hergestellt
Werkstoffe aus SIGRAFINE ­überzeugen auch hinsichtlich
Wärmeleitfähigkeit verschiedener Werkstoffe
Thermoplast
Edelstahl
0
Grauguss-20-Scheibe (Ra ≈ 0,3)
SiC-Scheibe (Ra ≈ 0,2)
0,9
0,9
EK3205
0,8
0,7
0,7
0,6
0,5
0,5
0,4
0,2
EK20
0,1
EK24
0
0
60
80
Temperatur der Scheibe [°C]
100
120
Reibwert [µ]
EK3245
0,3
EK3245
EK3205
0,8
0,6
0,4
Reibwert [µ]
Kohlegraphit
bei 11 m/s, einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 36 % und 43 %
und einer beheizten Scheibe.
100
Al-Oxid
dh Die Reibwerte wurden durch Stift-auf-Scheibe-Test ermittelt:
200
Platin
und die Lebensdauer des Systems verlängert.
300
Si-Karbid
des Systems. Dadurch wird überhöhter Abrieb vermieden
400
Graphit
­Umgebungskomponenten und verhindert die Überhitzung
Kupfer
Vielfach ist SIGRAFINE wärmeleitfähiger als die
Wärmeleitfähigkeit [Wm−1K−1]
ihrer Wärmeleitfähig­keit.
EK2200
EK24
EK2240
EK20
0,3
0,2
0,1
0
0
60
80
Temperatur der Scheibe [°C]
100
120
14
Dank ihrer hohen Temperatur- und Thermoschockbeständigkeit tragen Werkstoffe aus SIGRAFINE maßgeblich zur
Prozesssicherheit bei.
Darüber hinaus lässt sich der thermische Ausdehnungskoeffizient bei der Materialherstellung gezielt steuern, um Komponenten aus SIGRAFINE optimal auf den Gegenlaufpartner
abzustimmen. Dabei unterstützen wir unsere Kunden mit
fundiertem Material-Know-how und umfassender Beratung.
c PTS-Gleitringe aus gesenkgepresstem Kohlenstoff
Von allen bekannten Werkstoffen besitzt
Temperaturwechselbeständigkeit verschiedener Werkstoffe
Temperaturwechselbeständigkeit [%]
Graphit die höchste Temperaturwechselbeständigkeit. Eine Änderung der Tem-
100
peraturwechselbeständigkeit kann am
signifikantesten durch Veränderung der
80
Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.
Die Temperaturwechselbeständigkeit ist
60
definiert als:
40
Festigkeit x Wärmeleitfähigkeit
δ= thermischer Ausdehnungskoeffizient x E-Modul
20
0
Graphit
Kohlegraphit
B-Karbid Aluminium
Stahl
Si-Karbid
Al-Oxid
Duroplast Thermoplast
Eine gute physikalische K
­ ompatibilität
Thermischer Ausdehnungskoeffizient verschiedener Materialien
Therm. Ausdehnungskoeffizient [10-⁶ K-¹]
­ergibt sich durch die Paarung von Werk­
stoffen mit gleichem oder ähnlichem
50
thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Durch die gezielte Auswahl der Rezeptur­
40
bestand­teile ist der Ausdehnungskoeffi­
zient einstellbar.
30
20
10
0
Edelstahl Duroplast
ThermoAlplast Legierungen
Chromguss
Al-Oxid
Wolfram- Si-Karbid
karbid
Graphit
feinkorngraphit
15
Geeignete Gegenlaufpartner
aus SIGRAFINE®
Unsere speziellen Werkstoffe aus SIGRAFINE ­eignen
sich sowohl für den Nass- und ­Trockenlauf als auch für
Misch­reibung.
Mit anwendungsspezifischer Materialberatung im Vorfeld
helfen wir unseren Kunden, eine perfekte Passung der
Partner zu erreichen und dadurch die Systemleistung
zu erhöhen.
Beim Trockenlauf sind die Anforderungen an die Ober­­flä­
chengüte höher als beim Nasslauf, wo der Flüssigkeitsfilm
ausgleichend und reibungsmindernd wirkt – selbst bei
­hydro­dynamisch sehr ungünstigen Medien wie Wasser
oder Benzin.
c Lager und Gleitelemente aus Kohlenstoff
Gute Gegenlaufpartner für SIGRAFINE sind
harte ­Werkstoffe wie:
̤̤ Grauguss
̤̤ Stahl, legiert und unlegiert sowie nitriert (hart)
̤̤ Hartmetall
̤̤ Aluminiumoxid
̤̤ Siliziumkarbid
̤̤ Glas
̤̤ DLC1)-beschichtete Werkstoffe
Bedingt geeignet sind beispielsweise
folgende Werkstoffe:
̤̤ Stahl, legiert und unlegiert (weich)
̤̤ Leichtmetall-Legierungen
̤̤ Verchromte Werkstoffe
̤̤ Buntmetall
c Steuersegment aus Kohlenstoff
̤̤ Kohlenstoffwerkstoffe
Oberflächengüte metallischer Gegenlaufpartner
Belastung
Rz μm
v < 0,5 m/s
v < 1 m/s
p < 0,1 N/mm2 p < 0,2 N/mm2
≈1
0,5 … 0,8
v < 3 m/s
p < 0,3 N/mm2
< 0,5
1) „Diamond-like-Carbon“, diamantähnlicher, amorpher Kohlenstoff
16
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Designempfehlungen
Wir empfehlen, je nach Anwendung die
Verdrehsicherung
Verdrehsicherun
15°
15°
nachfolgenden Richtlinien für Konst-
f x 45°
f x 45°
ruktion und Berechnung zu beachten.
Unsere Berechnungs- und Konstruktions­­­
empfehlungen basieren auf langjähriger
d1
d2
d1 d2 d3
Projekt- und Anwendungserfahrung.
r
f
l
b
l
Zylinderlager und Bundlager – Berechnungsrichtlinien und ergänzende Informationen
Zylinderla
Zylinderlager, Bundlager
Trockenlauf und Mischreibung
v (m/s) ≤ 1
projizierte Lagerfläche
F
I x d1 ≥
0,3 (N/mm2)
v (m/s) ≤ 0,1
projizierte Lagerfläche
F
I x d1 ≥ 1,5 (N/mm2)
0,3 ... 0,5 %
vom Wellendurchmesser bei Betriebstemperatur (Warmspiel)
0,3 ... 0,5 %
vom Wellendurchmesser bei Betriebstemperatur (Kaltspiel)
falls in ein Metallgehäuse eingeschrumpft
0,10 … 0,15
für Mischreibung
0,15 … 0,25
für Trockenlauf
v (m/s) ≤ 20
projizierte Lagerfläche
I x d1 ≥
F
0,3 (N/mm2)
l ≤ 2 d1
v (m/s) ≤ 15
projizierte Lagerfläche
I x d1 ≥
F
0,5 (N/mm2)
l ≤ 2 d1
0,1 ... 0,3 %
vom Wellendurchmesser bei Betriebstemperatur (Warmspiel)
0,1 ... 0,3 %
vom Wellendurchmesser bei Betriebstemperatur (Kaltspiel)
falls in ein Metallgehäuse eingeschrumpft
Lagerabmessung
Lagerspiel
Reibungskoeffizient
l ≤ 2 d1
l ≤ 2 d1
Nasslauf
Lagerabmessung1)
Lagerspiel1)
Reibungskoeffizient
0,01 ... 0,05
1) Die Gesetze der Hydrodynamik sind zu beachten.
Informationen für Nass- und Trockenlauf
Toleranzen
Oberflächengüte
Außendurchmesser
IT 6/IT 7
Bohrung
IT 7/IT 8
Außendurchmesser
Ra = 6,3 μm … 3,2 μm
Bohrung
Ra = 3,2 μm … 0,8 μm
Gestaltung
Lager nicht auf Zug, Scheren oder Biegen beanspruchen
Einbau
Kaltpresssitz, Schrumpfsitz, Kleben
Gegenlaufpartner (Oberflächengüte)
In der Regel harte Werkstoffe, z. B. HRC > 50, Rz = 0,5 … 0,8 μm
Designempfehlungen
17
Axiallager
Folgende Ausführungen gelten auch für die Berechnung
der Stirnflächen von Zylinder- und Bundlagern, wenn
diese belastet werden.
d1 = Lagerbohrung (mm)
d2 = Lageraußendurchmesser (mm)
d3 = Bunddurchmesser (mm)
s = Lagerwanddicke (mm)
l = Lagerlänge bzw. -höhe (mm)
d1 d2
F = Radial- oder Axiallast (N)
p = Spez. Radial- oder Axiallast (N/mm2)
b = Bunddicke (mm)
v = Gleitgeschwindigkeit (m/s)
f = Kantenbruch (mm)
c Axiallager in verschiedenen Ausführungen
l
Höhe / Axiallager
Höhe / Axiallager
Scharfe Querschnittüb
Einbauhinweise
Montage durch
Empfohlene ISO-Toleranzfelder
Max. Betriebstemperatur °C
d1
d2
Gehäusebohrung
Kaltpresssitz
vor F7
nach H7 ... H8
s6
H7
ca. 150 1)
Schrumpfsitz
vor D8
nach E8 ... E9 2)
x8 … z8
H7
ca. 300 3)
¹⁾ Für Gehäusewerkstoffe mit thermischer Ausdehnung α > 12 x 10−6/K liegt die maximal zulässige Betriebstemperatur entsprechend niedriger.
Zum Einpressen wird ein abgesetzter Dorn mit einer Toleranz h5 verwendet.
²⁾ Wir empfehlen, die Lagerbohrung nach dem Einschrumpfen auf Maß zu fertigen.
³⁾ Für höhere Temperaturen und Gehäusewerkstoffe mit thermischer Ausdehnung α > 12 x 10−6/K sind nach Rücksprache Sondertoleranzen und/oder Arretierungen vorzusehen.
Axiallager – Berechnungsrichtlinien und ergänzende Informationen
Lagerfläche A (mm2)
Trockenlauf und Mischreibung
Nasslauf
v (m/s) ≤ 1
v (m/s) ≤ 20
F
0,3 (N/mm2)
F
Flanschstärke A ≥ 1,0 (N/mm2)
Zylinderlager nicht freitragend einbauen
Reibungskoeffizient
Oberflächengüte
Gestaltung
Einbau
Gegenlaufpartner
(Oberflächengüte)
A≥
0,1 ... 0,25
0,01 ... 0,05
Gleitfläche feinstgeschliffen bis poliert
Gleitfläche poliert
ein- oder mehrteilig
ein- oder mehrteilig, Schmiernuten
Kaltpresssitz, Schrumpfsitz,
Kleben, Schrauben und Formschluss
Kaltpresssitz, Schrumpfsitz,
Kleben, Schrauben und Formschluss
In der Regel harte Werkstoffe,
z. B. HRC > 50
Rz = 0,5 ... 0,8 μm
In der Regel harte Werkstoffe,
z. B. HRC > 50
Rz = 0,5 ... 0,8 μm
18
Die nachfolgenden U
­ msetzungsbeispiele
veranschaulichen die vorgenannten
Berechnungs- und Konstruktions­
richtlinien.
b Zylinderlager aus gesenkgepresstem
Kohlenstoff
Beispiel: Zylinderlagerberechnung
Beispiel: Axiallagerberechnung
Trockenlauf
Nasslauf
Gegebene Werte
Gleitgeschw. v = 0,5 m/s
Belastung F = 150 N
Temperatur 60 °C
Gegebene Werte
Lagerdimensionierung
150
F
= 500 mm2
=
0,3 0,3
Projizierte Lagerfläche
l x d1 >
Lagerbohrung
I
d1 >
2
gewählt
d1 = l
d1 = 500 = 22,36 mm
aufgerundet
d1 = 23 mm
Lagerlänge
I=
aufgerundet
l = 22 mm
Lageraußen-ø
d2 = d1 + 2s
smin = 0,15 x d1 = 3,45 mm
23 + 2 x 3,45 = 29,9 mm
aufgerundet
d2 = 30 mm
Lagerabmessung
ø 30/23 x 22 mm
Lagerdimensionierung
Lagerbohrung
d1 = 20 mm (gegeben)
Lager außen-ø d2
Durch Rückberechnung aus
der benötigten Fläche
500
F
A=
= 500 mm2
=
1,0
1,0
500
= 21,7 mm
23
Lagerspiel
Wellen-ø 20 mm
Gleitgeschw. v = 3 m/s
Belastung F = 500 N
Medium Wasser
Temperatur 30 °C
A=
d2 =
ergibt sich
d2 =
(d₂2 – d₁2)
4
Ax4
500 x 4
d2 = 32 mm
Lager außen-ø
Trockenlauf
0,3 ... 0,5 % vom Wellen-ø d
Wellen-ø
d = 23 h6
Lagerspiel (min.)
0,3 % x 23 = 0,069 mm
(werden zum Bohrungsnennmaß addiert)
Lagertoleranzen
Lageraußen-ø
gewählt s6 (Kaltpresssitz)
Lagerbohrung
gewählt F7
Daraus ergibt sich:
Ø 30 s6 / 23,069 F7 x 22 mm
gewählt
d₂ = 35 mm
Lagerhöhe
l > 0,1 d3
gewählt
l = 5 mm
+ d12
+ 202
Designempfehlungen
19
Unsere Ausführungsempfehlungen
haben sich über die Jahre immer
wieder bewährt und h
­ elfen dabei,
größtmögliche Prozesssicherheit zu
­erzielen, etwa durch minimiertes
Bruchrisiko der Lager.
Höhe / Axiallager
Höhe / Axiallager
b Diverse Lager aus gesenkgepresstem
Kohlenstoff
Scharfe Querschnittübergänge
Konstruktionshinweise
Lager für Trockenlauf erhalten glatte Bohrungen. Für flüssigkeitsgeschmierte Lager werden die Lagerbohrungen je nach
Anwendungsfall auch mit Spiral- oder Längsnutzen versehen.
Zylinderlager nicht freitragend einbauen
Flanschstärke
Scharfe Querschnittsübergänge innen und außen vermeiden. Scharfe Kanten brechen!
Zylinderstärke
I ≤ 2d1; s = 0,15 ... 0,2 x d1;
s
d1
smin = 3 mm
l
Scharfe Querschnittübergänge
Höhe / Axiallager
Höhe / Axiallager
Verdrehsicherung
Höhe / Axiallager
Höhe / Axiallager
Höhe
/ Axiallager
Höhe
/ Axiallager
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Höhe Höhe
/ Axiallager
Höhe Höhe
/ Axiallager
/ Axiallager
/ Axiallager
Scharfe
Querschnittübergänge
Zylinderlager nicht freitragend einbauen.
Flanschstärke mindestens gleich Wandstärke;
Übergangskante ausrunden; Anlagefläche für den
Metallbüchse auf der ganzen Länge fassen.
Flansch bearbeiten; b ≥ s
Flanschstärke
Zylinderlager, Bundlager
Zylinderlager nicht freitragend einbauen
Zylinderlager
nicht
freitragend
einbauen
Zylinderlager
nicht nicht
freitragend
einbauen
Zylinderlager
freitragend
einbauen
b
Flanschstärke
Flanschstärke
Flanschstärke
Flanschstärke
Höhe I ≥ 0,1 d2;
Verdrehsicherung außerhalb der Bohrung im
möglichst nicht
unbelasteten Teil durch Blechlaschen oder mit
unter 3 mm
glattem Stift. Stiftlöcher in Achsrichtung nur
mit Fräser unter großer Sorgfalt herstellen, da
l
erdrehsicherung
Verdrehsicherung
s
Im Gehäuse oder durch zusätzliche
Flanschstärke
Zylinderlager nicht freitragend einbauen
d2
Scharfe Querschnittübergänge
Scharfe
Querschnittübergänge
Scharfe
Querschnittübergänge
Scharfe
Querschnittübergänge
Höhe / Axiallager
Verdrehsicherung
Höhe / Axiallager
Verdrehsicherung
Zylinderlager, Bundlager
Zylinderlager nicht freitragend einbauen
sonst Bruchgefahr.
Scharfe Querschnittübergänge
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Verdrehsicherung
Zylinderlager, Bundlager
Flanschstärke
Zylinderlager, Bundlager
Zylinderlager,
Bundlager
Zylinderlager,
Bundlager
Zylinderlager,
Bundlager
20
SIGRAFLEX® für statische
Dichtungsanwendungen
SIGRAFLEX Werkstoffe aus flexiblem
expandiertem Graphit eignen sich hervor­ragend zur Abdichtung von P
­ umpen,
Flanschen und Ventilen. Dank Langzeit­
beständigkeit erhöhen sie die Anlagen­
verfügbarkeit sowie die P
­ rozess- und
Umweltsicherheit signifikant.
Unsere SIGRAFLEX Folien und Platten
sind auch in großen Abmessungen lieferbar, verstärkte Platten beispielsweise bis
zu 1500 mm Breite. Damit decken wir alle
statischen Dichtungsanwendungen ab.
­Selbst Großkessel mit hohen Temperaturen
lassen sich sicher abdichten.
flexibler graphit
21
SIGRAFLEX® Folien und Platten
aus flexiblem Graphit.
Rundum sicher – selbst unter härtesten Bedingungen.
Überall da, wo es auch unter extremen Bedingungen, wie
hohen Drücken oder Temperaturen, auf Sicherheit und
­Dichtheit ankommt, erweisen sich Folien und verstärkte
­Platten aus SIGRAFLEX als besonders geeignet.
Unsere Dichtungsmaterialien aus flexiblem expandiertem
Graphit stellen ihre ausgezeichneten Dichtungseigenschaften seit Jahrzehnten unter Beweis.
Maschinenbauunternehmen schätzen vor allem die gleichbleibend hohe Zuverlässigkeit bei verschiedensten Betriebsbedingungen. Das Material ist gegen die meisten Medien chemisch
beständig und hebt sich von anderen Asbest-Ersatzmaterialien durch ein langzeitstabiles Dichtverhalten ab – bis zu
c Verschiedene Produkte aus SIGRAFLEX Graphitfolien
Temperaturen von ca. 550°C 1).
Materialdaten unserer SIGRAFLEX® verstärkte Graphitplatten und -folien
Typische Eigenschaften
Einheiten
SIGRAFLEX Platten
ECONOMY
1–7
1–2
0,05
0,05
Anzahl Einlagen
Metallverstärkung: Edelstahl Glattblech 316 (L)
mm
SIGRAFLEX Folie
HOCHDRUCK
C
B
klebefrei
geklebt
Dicke
mm
1,0 – 4,0
0,55 – 3,0
0,35 – 1,0
0,2 – 3,05
Breite
m
1,0/1,5
1,0
0,5/1,0
1,02 – 1,52
Länge
m
1,0/1,5
1,0
Reinheit
%
≥ 99,85
≥ 98
≥ 98
≥ 98
geklebt / klebefrei
%
≤ 0,15
≤2
≤2
≤2
g/cm3
1,1
1,0
0,7 – 1,3
0,7 – 1,4
Chloridgehalt
ppm
≤ 10
≤ 25
Schwefelgehalt
ppm
Aschewert
Dichte (Graphit)
1) Bei Betriebstemperaturen über 450 °C geben wir gerne konkrete Empfehlungen.
≤ 25
≤ 50
<500
<1000
22
Gemeinsam mit Ihnen finden
wir die beste Lösung.
Die faszinierenden Möglichkeiten des Werk­­stoffs Carbon begeistern uns und spornen
uns an, gemeinsam mit unseren Kunden die
optimale Lösung zu entwickeln.
Mit unserem umfassenden Materialport­­­­folio
und wertvollen Spezialwissen fertigen wir
maßgeschneiderte Produkte – selbst für
anspruchsvollste Anwendungen.
Konstant hohe Qualität, weltweite Präsenz,
Innovationskraft und langjährige Erfahrung
unserer Mitarbeiter machen uns zum
zuverlässigen Partner unserer Kunden.
Wie immer Ihre Herausforderung aussieht –
gemeinsam mit Ihnen finden wir die
beste Lösung.
sgl group – The Carbon Company
23
SGL Group –
The Carbon Company.
Ein weltweit führender
Hersteller von Produkten
aus Carbon.
̤̤ Einzigartiges Produktportfolio
̤̤ Innovative Technologien und Lösungen
̤̤ Produktionsstandorte nahe den Absatzmärkten
̤̤ Technology & Innovation Center in Deutschland
mit internationalen Netzwerken
b Kontrolle an Höhenbearbeitung
von Dichtungen
Wir verfügen über ein breites Rohstoffverständnis,
Mit dieser breiten Basis bieten wir unseren ­Kunden
ausgereifte Herstellungsprozesse und langjähriges
beste Lösungen. Daher unser Claim: Broad Base.
Anwendungs- und Engineering-Know-how.
Best Solutions. Er wird gestützt durch SGL
Unser Portfolio an Kohlenstoff-, Graphit- und
Excellence, unsere Unternehmensphilosophie der
­Carbonfaserprodukten ist umfassend und unsere
kontinuierlichen Verbesserung.
integrierte Wertschöpfungskette reicht von
Carbonfasern bis hin zu Verbundwerkstoffen.
Mit einem flächendeckenden Vertriebsnetz und
modernen ­Produktionsstandorten in Europa,
Nordamerika und Asien sind wir weltweit nah
bei unseren Kunden.
+ Mehr Informationen unter
www.sglgroup.com
sglgroup
sglgroup
Kontakt
EUROPA/NAHER OSTEN/AFRIKA
SGL CARBON GmbH
Drachenburgstraße 1
53170 Bonn/Germany
[email protected]
AmeriKA
SGL TECHNIC Inc.
Polycarbon Division
28176 No. Avenue Stanford
CA 91355 Valencia /USA
[email protected]
Asien/Pazifik
SGL CARBON Japan Ltd.
13 - 5 Midoridaira, Sosa-shi
289 - 2131 Chiba/Japan
[email protected]
® eingetragene Marken der SGL CARBON SE
04 2015/0 1NÄ Printed in Germany
Die Angaben in dieser Druckschrift entsprechen dem heutigen Stand unserer Kenntnisse und sollen über
unsere Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten informieren. Sie haben somit nicht die Bedeutung,
bestimmte Eigenschaften für einen konkreten Einsatzzweck zuzusichern. Etwaige bestehende gewerbliche
Schutzrechte sind zu berücksichtigen. Eine einwandfreie Qualität gewährleisten wir im Rahmen unserer
„Allgemeinen Verkaufsbedingungen“.
Graphite Materials & Systems
SGL CARBON GmbH
Söhnleinstraße 8 | 65201 Wiesbaden/Germany
www.sglgroup.com/gms