Gleitlagerwerkstoffe im Vergleich: Bronzebuchsen und andere Legierungen

Lars Butenschön | 14. Mai 2021

Bronzebuchsen basieren, so wie viele andere rein metallische Buchsen auch, aus einer sogenannten Legierung. Dabei werden durch Zusammenschmelzen verschiedener Metallarten metallische „Gemische“ erzeugt, die wiederum andere Eigenschaften haben. Ein direkter Vergleich dieser verschiedenen Legierungen mit den nicht minder zahlreichen verschiedenen Polymer-Compounds, wie Sie bei Kunstsotffgleitlagern üblich sind, fällt entsprechend schwer. Dennoch soll dieser Blogbeitrag helfen, die beiden Technologien besser voneinander abrgenzen zu können und die Entscheidung für oder gegen die eine oder die andere zu erleichtern.

Das Funktionsprinzip von Bronzebuchsen und anderen Massivlager

Bronzebuchsen gehören zur Gruppe der Massivbuchsen oder Massivlager. Sie bestehen aus einem einzigen Werkstoff bzw. einer einzigen Legierung. Ähnlich wie bei den Vollkunststoffbuchsen gibt es hier keine Gleit- oder Tragschicht. Allen Metall-Legierungen gemeinsam ist die begrenzte Eignung als Gleitwerkstoff. In Verbindung mit metallischen Wellen ist es bei allen regelmäßig beanspruchten Massivbuchsen wichtig. durch Zuführung von Schmierstoffen für Kühlung und Reibminderung zu sorgen.

Das Problem: Metallische Massivlager eignen sich ohne extern zugeführte Schmierung bestenfalls für sogenannte Notlaufsituationen. Von Notlaufeigenschaften spricht man in der Praxis, wenn die Buchse bei einer Unterbrechung der Schmerung den Betrieb noch lange genug aufrechterhalten kann, um ein rechtzeitiges Abschalten des Geräts zu ermöglichen. Ein Beispiel für diese Notlauffunktionen sind Pumpen, deren Lager häufig darauf ausgelegt sind, durch das zu fördernde Medium geschmiert und gekühlt zu werden.

Aus diesem Bedarf an permanenter Schmierung heraus ergeben sich entsprechende konstruktive Anforderungen an die Bauteile. Deshalb verfügen Bronzebuchsen und andere Massivlager über sogenannte Schmiernuten. Das sind entlang des Innen- und/oder Außendurchmessers verlaufende eingefräste oder gedrehte Kanäle, durch die sich der Schmierstoff in der Lagerstelle verteilen kann. Die herstellung dieser Buchsen ist allerdings gerade bei größeren Stückzahlen recht teuer, da die Schmiernuten in Einzelfertigung auf entsprechenden Fräs- oder Drehmaschinen eingebracht werden müssen.

Technische Eigenschaften von Bronzebuchsen und Massivlagern

Die Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Metalle sind vielfältig, was nicht nur an den zur Auswahl stehenden Grundmetallen und deren Kombinationen liegt, sondern auch daran, dass diese Metalle wiederum zu unterschiedlichen Anteilen verwendet werden können. Ein detaillierter Vergleich sprengt angesichts dieser Vielfalt und ohne metallurgische Details den Rahmen dieses Blogs. Hier jedoch ein grober Überblick über einige übliche Legierungen und deren Eigenschaften:

CuSn7Zn4Pb7-Bronze DIN EN 1982 (CC493K)

• Gebräuchlichste und preisgünstige Rotgusslegierung für Gleitlager.
• gute Notlaufeigenschaften sowie ausreichende Verschleissfestigkeit bei mittleren Belastungen.
• Auch für ungehärtete Wellen und leichte Kantenpressungen.

CuSn12-C

• Zähharter Lagerwerkstoff mit guten Gleiteigenschaften und guter Verschleißfestigkeit
• Besonders für hohe Flächendrucke und gleichzeitig auftretende Stöße

CuSn8

• Sehr gute Gleiteigenschaften, hohe Verschleissfestigkeit und gute Warmfestigkeit.
• für hohe Geschwindigkeiten und hohe Belastungen geeignet, wenn ausreichend geschmiert und mit gehärteten Wellen
• Besonders für dünnwandige Buchsen geeignet

Es gibt noch viele weitere Varianten, die sich je nach deren Eigenschaften für unterschiedlichste Anwendungen eignen.

Bronzebuchsen im Vergleich zu Kunststoffbuchsen

Rein auf die einzelnen technischen Werte heruntergebrochen, sind die beiden Werkstoffgruppen nur schwer sinnvoll zu vergleichen. Wie die meisten metallischen Buchsen bieten Buchsen aus Bronze oder ähnlichen Legierungen höhere mechanische Festigkeitswerte und – zumindest geschmiert – bessere PV-Werte. Die Abwägung sollte daher vor allem hinsichtlich der Rahmenbedingungen stattfinden. So bieten Kunststoffbuchsen häufig Kostenersparnisse durch den möglichen Verzicht auf Schmierung und die günstigere Herstellung. Zudem können je nach Kunststoffcompound auch die reinen Materialkosten deutlich günstiger sein. Aus der wegfallenden Notwendigkeit für extern zugeführte Schmierung ergeben sich außerdem weitere Vorteile hinsichtlich der Ausfallsicherheit und der Wartung der Buchsen. Darüber hinaus sind auch Gewichtseinsparungen durch das leichtere Material je nach Anwendung nicht unerheblich.

Vor- und Nachteile von Bronzebuchsen und Massivlagern gegen Kunststoffbuchsen

Vorteile

• Höhere Festigkeitswerte
• Bessere PV-Werte (wenn geschmiert)
• Höhere Gleitgeschwindigkeit möglich (wenn geschmiert)

Nachteile

• Müssen geschmiert werden
• Aufwändiger und damit teurer in der Herstellung (Schmiernuten oder -bohrungen)
• Höheres Gewicht
• Anfällig gegen Korrosion (je nach Legierung)
• Nicht RoHS-Konform (je nach Legierung)

Auf der Suche nach dem optimalen Gleitlager? Wir beraten Sie gerne!

In jeder Gleitlageranwendung gilt es, diese Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen. Jedoch spielen längst nicht alle dieser Aspekte in jeder Anwendung eine Rolle. So gibt es neben Bronzebuchsen, Rotgussbuchsen oder anderen Massivlagern weitere Lagertypen, die wiederum andere Stärken und Schwächen haben.

Die verschiedenen Gleitlagertypen eignen sich für unterschiedliche Anwendungen in unterschiedlichen Ausprägungen. Häufig überlappen sich Einsatzmöglichkeiten – nicht selten gibt es jedoch große Unterschiede in der Lebensdauer und Leistungsfähigkeit.

Unsere Anwendungsspezialisten beraten Sie gerne und legen gemeinsam mit Ihnen Ihre Lagerstelle aus. Wir ermitteln für Sie die Gleitbuchse mit dem besten Verhältnis aus Lebensdauer, Kosten und Leistung – telefonisch, per digitalem Besuch oder bei Ihnen vor Ort. Kostenlos und unverbindlich. Alles aus einer Hand.