Bronze-Flanschlager: Legierungsauswahl, Toleranzen und Installationsanleitung

Ein Wartungsteam eines Steinbruchs presst ein Bronze-Flanschlager mit 60 mm Bohrung in eine Förderband-Kopftrommel, zieht die Gehäuseschrauben fest und stellt fest, dass der Flansch innerhalb eines Monats gerissen ist. Die Bronze war nicht der Schwachpunkt. Die Gehäusefläche hinter dem Flansch war weder flach noch rechtwinklig zur Bohrung, so dass der axiale Widerstand der Welle eine dünne Gusskante anstelle der vollen Flanschfläche belastete.

Diese Fehlerreihenfolge erklärt, wie Bronze-Flanschlager ausgewählt werden sollten. Die Legierung setzt die Obergrenze in Bezug auf Belastung, Geschwindigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Flanschgeometrie, der Presssitz und das Laufspiel entscheiden darüber, ob man diese Obergrenze überhaupt erreicht. Ein Flanschlager aus Zinnbronze mit korrekter Passung überdauert jedes Mal ein Lager aus Aluminiumbronze mit schräger Schulter.

Was der Flansch tatsächlich bewirkt

Ein Flanschlager aus Bronze ist eine zylindrische Hülse mit einem integrierten Radialflansch an einem Ende. Die Hülse trägt die Radiallast. Der Flansch erfüllt drei separate Aufgaben, die bei der Spezifikation häufig miteinander verwechselt werden.

• Axiale Lage. Der Flansch verhindert, dass das Lager aus einer Durchgangsbohrung herausläuft oder in ein Blindgehäuse einsinkt, wodurch die Sicherungsringe, die Schulterbearbeitung und die Endkappen entfallen, die bei einer glatten Hülse erforderlich sind.
• Schubreaktion. Die Flanschrückseite kann intermittierende oder mäßige kontinuierliche axiale Belastungen aufnehmen, vorausgesetzt, der Sitz ist starr und der Flansch dick genug, um sich nicht zu verbiegen.
• Montagekontrolle. Der Flansch stellt die Einstecktiefe in einer einzigen Bewegung ein, was in einer Produktionslinie, in der jedes Gehäuse identisch sein muss, von entscheidender Bedeutung ist.

Was der Flansch nicht ist, ist ein Axiallager. Dauerhafte Axiallasten über etwa 10 bis 15 Prozent der radialen Nennleistung erfordern im Allgemeinen eine separate Anlaufscheibe oder eine Wälzkörperanordnung.

Legierungsauswahl: Zinnbronze, Aluminiumbronze oder Messing

Die meisten Ausfälle von Flanschlagern aus Bronze, die auf weiche Bronze zurückgeführt werden, sind eher auf die für die Umgebung falsche Legierungsfamilie als auf einen schlechten Guss zurückzuführen. Vier Familien decken den Großteil der industriellen Flanschlagerbestellungen ab, und jede von ihnen fällt auf unterschiedliche Weise aus.

Es folgen zwei praktische Punkte. Bleihaltige Zinnbronze ist nach wie vor die Standardlösung für allgemeine Maschinen, da sie sich sauber bearbeiten lässt, Sand einbettet und eine geringfügige Schmierung verträgt. Aluminiumbronze kostet mehr und lässt sich langsamer bearbeiten, doch im Salzsprühnebel oder in einer stoßbelasteten exzentrischen Position überdauert es drei Zinnbronze-Austausche, vorausgesetzt, die Schmierung ist sauber und die Welle ausgerichtet.

Die Legierungsentscheidung wird normalerweise pro Subsystem und nicht pro Maschine getroffen. Das gleiche Schiff oder derselbe Brecher kann bei einer stark belasteten Ruder- oder Exzenterposition Aluminiumbronze und bei geringer belasteten Drehpunkten Zinnbronze verarbeiten. Die Beschaffung dieser gemischten Stückliste ist einfacher, wenn ein Lieferant sie organisiert Sortiment an Kupferbuchsen Zuerst nach Legierungsfamilie und dann nach Anwendung, da dies die Reihenfolge ist, in der die Auswahl tatsächlich getroffen wird.

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Toleranzen und Passungen, die über die Lebensdauer entscheiden

Dies sind die Zahlen, die es wert sind, in eine Zeichnung oder einen Kaufauftrag aufgenommen zu werden. Dabei handelt es sich um Faustregeln für den Betrieb aus Gussbronze auf einer Welle aus gehärtetem Stahl. Sie sollten an Temperatur, Schmierung und Stöße angepasst werden.

• Gehäusebohrung: H7 für die meisten Presssitze, wobei Ovalität und Konizität innerhalb der Hälfte des vorgesehenen Übermaßes gehalten werden.
• Pressinterferenz: 0,025 bis 0,05 mm pro 25 mm Gehäusebohrungsdurchmesser, ungefähr 0,001 bis 0,002 Zoll pro Zoll.
• Laufspiel: 0,1 bis 0,15 Prozent des Wellendurchmessers für Zinnbronze bei mäßiger Geschwindigkeit, 0,15 bis 0,2 Prozent für Aluminiumbronze, wo die thermische Ausdehnung höher ist.
• Bohrung nach der Montage: Die Bohrung verschließt sich ungefähr um das Übermaß, also warten Sie etwas ab oder beenden Sie die Bohrung nach dem Pressen.
• Wandstärke: mindestens 0,08 bis 0,10 des Bohrungsdurchmessers, eine 60-mm-Bohrung benötigt also eine Wandstärke von 5 bis 6 mm.
• Flanschstärke: 0,25 bis 0,4 der Wandstärke, mehr bei kontinuierlicher Axiallast.
• Rechtwinkligkeit des Flansches zur Bohrung: insgesamt 0,02 bis 0,05 mm, gemessen an der Flanschrückseite.
• Schaftoberfläche: 0,4 bis 0,8 Mikron Ra. Eine geschliffene Welle verdoppelt normalerweise die Lebensdauer eines Lagers im Vergleich zu einem im gedrehten Zustand.

Die Falle, auf die die meisten Käufer stoßen, ist das nachträgliche Verschließen der Bohrung. Drücken Sie ein Lager mit 60 mm Bohrung in ein H7-Gehäuse mit 0,05 mm Übermaß und die Bohrung schließt sich um einen vergleichbaren Betrag, etwa 0,04 bis 0,06 mm. Wenn in der Zeichnung ein Laufspiel von 0,08 mm angegeben ist und die Bohrung vor dem Pressen fertiggestellt wurde, kann es sein, dass die Baugruppe fast kein Spiel mehr hat und beim ersten Aufwärmen unter Last festsitzt.

Schmierung, Rillen und selbstschmierende Optionen

Bronze-Flanschlager vertragen eine geringfügige Schmierung besser als Wälzkörper, unterliegen aber dennoch einer Belastungs- und Geschwindigkeitsbegrenzung. Drei Konfigurationen decken die meisten industriellen Anwendungen ab.

• Fettgeschmiert. Eine Ölbohrung, die eine Umfangsnut speist, verteilt Fett um die Bohrung herum. Platzieren Sie die Nut in der unbelasteten Hälfte des Lagers, da eine Nut unter der Lastlinie den lasttragenden Bereich genau dort entfernt, wo die Spannung am höchsten ist.
• Ölgeschmiert. Eine kontinuierliche Ölzufuhr vervielfacht den zulässigen PV-Wert im Vergleich zu Fett um ein Vielfaches, weshalb Mühlentischwalzen und Getriebewellen eine Bad- oder Druckzufuhr anstelle von Armaturen verwenden.
• Selbstschmierend. Graphitstopfen, Festschmierstoffeinsätze oder ölimprägnierte Sinterbronze entfernen die Fettleitung vollständig, was für entlegene, heiße oder schwer zugängliche Stellen geeignet ist.

Typische Kataloggrenzwerte für Bronzeguss liegen bei etwa 3 bis 5 MPa x m/s mit Fettschmierung und 0,8 bis 1,5 MPa x m/s trocken mit Graphitstopfen. Die tatsächliche Zahl hängt von der Legierung, der Wellenoberfläche und der Wärmeableitung des Gehäuses ab. Oberhalb dieser Grenzen fällt das Lager nicht plötzlich aus; Das Spiel öffnet sich, der Verschleiß beschleunigt sich und der Flansch beginnt, Seitenlasten aufzunehmen, für die er nie ausgelegt war.

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Installationspraxis: Press-, Sitz- und Abstandsprüfungen

1. Messen Sie die Gehäusebohrung mit einem Bohrmessgerät statt mit einem Messschieber und notieren Sie Ovalität und Konizität. Wenn eines davon die Hälfte des vorgesehenen Übermaßes überschreitet, bohren Sie es aus und hülsen Sie es ein.
2. Brechen Sie die Gehäusebohrungskante mit einer 1 bis 2 mm großen Fase ab und polieren Sie die Führung, damit das Lager beim Einfahren keine Bronze abkratzt.
3. Drücken Sie mit einem flachen Schraubendreher auf die Flanschfläche, sodass der gesamte Flansch abgedeckt ist. Schlagen Sie niemals auf die Flanschkante und drücken Sie niemals durch die Bohrung.
4. Setzen Sie den Flansch gegen eine flache, starre Fläche. Mit einem Haarlineal und einer Fühlerlehre prüfen; 0,05 mm ist ein vernünftiger Zielwert, und alles über 0,1 mm führt zu einer Belastung des Lagers.
5. Verwenden Sie eine Temperaturpassung, wenn die Pressung stark ist: Erhitzen Sie das Gehäuse auf 80 bis 100 °C. Erhitzen Sie Bronze nicht mit der Flamme, da eine ungleichmäßige Erwärmung die Bohrung verformt und bleihaltige Legierungen angreifen kann.
6. Messen Sie die Bohrung nach dem Einbau erneut, überprüfen Sie das Laufspiel gegenüber der Welle und richten Sie dann die Schmierbohrung mit dem Gehäuseanschluss aus.
7. Lassen Sie die Baugruppe für eine kurze Einlaufzeit unbelastet laufen. Ein Gehäuse, das nach 30 Minuten unter Last spürbar warm wird, deutet in der Regel auf einen zu geringen Spaltmaß hin.

Wo Flanschbronzelager ihren Platz verdienen

Flanschlager eignen sich für schwere Lasten, niedrige bis mittlere Geschwindigkeiten und schlechte Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten. Einige Branchen dominieren die Nachfrage.

• Bergbau und Steinbrüche: Exzenterhülsen für Brecher, Riemenscheiben für Förderköpfe, Drehpunkte für Siebdecks und Löffelbolzen. Staub ist normal und der Flansch widersteht den wiederholten axialen Stößen einer Exzenterwelle.
• Marine und Offshore: Ruderschaftlager, Ankerwindenwellen, Decksmaschinen und Ruderanlagen, wobei Aluminiumbronze Meerwasser und Kavitation weitaus besser bewältigt als Zinnbronze.
• Stahl- und Hüttenwerke: Mühlentischwalzen, Scheren und Förderbandantriebe, bei denen Hitze und Wasserbesprühung die Wahl auf Aluminiumbronze drängen.
• Konstruktion, Heben und Energie: Verbindungszapfen, Stützbeine, Schneckengetriebe und Getriebekomponenten für Windkraftanlagen, bei denen der Flansch das Gehäuse vereinfacht und die Montagezeit verkürzt.

Es gibt Fälle, in denen ein Flanschlager aus Bronze die falsche Anschaffung ist. Dauerhafter starker Axialschub gehört zu einer Anlaufscheibe oder einer Kegelrollenanordnung. Eine hohe Dauergeschwindigkeit gehört zu einem Wälzlager, das kühler läuft. Sehr dünne Wände, darunter ca. 2 mm, Riss an der Flanschwurzel im Bronzeguss.

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Was ist auf der Bestellung anzugeben?

Bei einem Bronze-Flanschlager handelt es sich häufiger um ein auf Bestellung gefertigtes Teil als um einen Katalogartikel, sodass das Bestelldokument die Qualität des Ergebnisses widerspiegelt.

• Legierung und Standard, zum Beispiel SAE 660 oder C93200, C95400 Aluminiumbronze oder C36000 Messing, plus die Gussmethode, wenn es auf die Festigkeit ankommt.
• Abmessungen in der Reihenfolge, in der sie gemessen werden: Bohrung, Außendurchmesser, Gesamtlänge, Flanschaußendurchmesser und Flanschdicke.
• Toleranzklasse und Passungen: Gehäusepassung, Wellenlaufspiel, Flanschsenkrechtheit.
• Bearbeitungszustand: im Gusszustand, vorbearbeitet oder fertig gebohrt, und ob die Bohrung vor oder nach dem Pressen dimensioniert ist.
• Schmiermerkmale: Position und Durchmesser der Öllöcher, Rillenmuster, Graphitstopfen.
• Dokumentation: chemische und mechanische Zertifikate, Rückverfolgbarkeit der Chargennummer und Erstmusterprüfung für ein neues Muster.
• Menge und Verpackung: Gussteile werden ab einigen Dutzend Stück aufwärts wirtschaftlich und bearbeitete Flansche benötigen beim Transport einen Kantenschutz.

Wenn ein Flansch weiterhin reißt, hören Sie auf, die Legierungen zu wechseln und beginnen Sie mit der Überprüfung des Sitzes. Ebenheit, Rechtwinkligkeit und Interferenz sind für mehr Ausfälle von Bronze-Flanschlagern verantwortlich als Tragfähigkeitswerte, und alle drei sind messbar, bevor das Teil eingepresst wird.

Yangzhou Yifeng Copper Products gießt und bearbeitet seit 2005 Kupferlegierungskomponenten in einem 30.000 Quadratmeter großen Werk mit einer Jahreskapazität von 5.000 Tonnen und einem technischen Team, das 20 Spezialisten umfasst, sowie einer gemeinsamen Forschungsbasis mit der Southwest Jiaotong University. Das Unternehmen verfügt über einen Kundenstamm, zu dem Fortune-500-Unternehmen und globale Industriekonzerne gehören. Das Sortiment umfasst Zinnbronze-, Aluminiumbronze- und Messingbuchsen, selbstschmierende Lager, Dichtungsringe aus Kupferlegierungen für den Schiffsbau und Schneckengetriebe aus Kupferlegierungen. Sie können die überprüfen Hintergrund und Fähigkeiten des Unternehmens wenn Sie mehrere Bronze-Teilenummern unter einem Lieferanten konsolidieren.