PTFE-Buchsen, auch als PTFE-Hülsen bezeichnet, werden häufig in mechanischen, automobilen, chemischen und industriellen Systemen eingesetzt, in denen ein schmierungsfreier Betrieb, geringer Verschleiß und hohe Temperaturbeständigkeit entscheidend sind.
PTFE-Buchsen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die in erster Linie nach Material und Design kategorisiert werden.
In diesem Artikel werden wir die gängigsten Arten von PTFE-Buchsen anhand ihrer Materialzusammensetzung sowie ihres Designs und ihrer Form untersuchen, um Ingenieuren und Beschaffungsfachleuten eine fundierte Entscheidungsfindung zu ermöglichen.
I. Arten von PTFE-Buchsen nach Materialien
PTFE-Buchsen können nach ihrer Materialzusammensetzung klassifiziert werden. Sie lassen sich in reine PTFE-Buchsen, gefüllte PTFE-Buchsen oder PTFE-ausgekleidete Buchsen unterteilen, was ihre mechanische Leistung, chemische Beständigkeit und Eignung für verschiedene Betriebsumgebungen stark beeinflusst.
1. Reine PTFE-Buchse
Reine PTFE-Buchsen bestehen vollständig aus reinem Polytetrafluorethylen ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe. Diese Buchsen bieten hervorragende Antihaft-Eigenschaften, eine hohe Chemikalienbeständigkeit und einen breiten Temperaturbereich von -200 °C bis +260 °C.
Wichtige Eigenschaften:
- Hervorragende chemische Beständigkeit
- Niedriger Reibungskoeffizient (~0,05–0,1)
- Nicht reaktiv gegenüber den meisten Säuren und Laugen
- Hervorragende elektrische Isolationseigenschaften
- Hohe Kompressibilität, aber geringe mechanische Festigkeit
Anwendungen:
- Chemische Verarbeitungsanlagen
- Elektrische Isolationskomponenten
- Kryogene Systeme
- Medizinische und lebensmitteltaugliche Maschinen
Einschränkungen:
Reines PTFE weist keine mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf, was unter Belastung oder bei längerem Einsatz in Hochdrucksystemen zu Verformungen führen kann.
2. Gefüllte PTFE-Buchse
Um die mechanischen Eigenschaften und die Verschleißfestigkeit zu verbessern, wird PTFE häufig mit Materialien wie Glasfaser, Kohlenstoff, Graphit, Bronze oder Molybdändisulfid (MoS₂) gefüllt. Diese gefüllten PTFE-Buchsen bieten ein Gleichgewicht zwischen der reibungsarmen Oberfläche von PTFE und einer verbesserten Festigkeit, Steifigkeit und Verschleißfestigkeit.
Gängige Füllstoffe und ihre Auswirkungen:
- Glasfaser: Verbessert die Zugfestigkeit und Dimensionsstabilität.
- Kohlenstoff: Verbessert die Druckfestigkeit und Leitfähigkeit.
- Graphit: Bietet ausgezeichnete Selbstschmierung und Verschleißfestigkeit.
- Bronze: Erhöht die Härte und Wärmeleitfähigkeit.
- MoS₂: Reduziert die Reibung und verbessert die Verschleißfestigkeit.
Vorteile
- Bessere Belastbarkeit als reines PTFE
- Höhere Kriech- und Verschleißfestigkeit
- Maßgeschneiderte Eigenschaften für spezifische industrielle Anforderungen
Anwendungen
- Automobil-Aufhängungs- und Getriebesysteme
- Komponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für militärische Anwendungen
- Schwere Maschinen
- Pumpen und Kompressoren
Einschränkungen
Je nach Füllstoffgehalt leicht reduzierte chemische Beständigkeit und elektrische Isolierung im Vergleich zu reinem PTFE.
3. PTFE-ausgekleidete Buchsen
PTFE-ausgekleidete Buchsen sind Verbundbuchsen mit einer Metallträgerplatte (in der Regel aus Stahl oder Bronze), die mit einer dünnen PTFE-Auskleidung oder -Schicht verbunden ist. Diese Hybridkonstruktion bietet die Festigkeit und strukturelle Integrität von Metall mit der reibungsarmen, selbstschmierenden Oberfläche von PTFE.
Wichtigste Eigenschaften:
- Hohe Belastbarkeit durch Metallträgerplatte
- Reibungsarme Oberfläche reduziert Verschleiß
- Ideal für trockene, ölfreie Anwendungen
- Reduzierte Geräuschentwicklung und Vibration
Anwendungen
- Hydraulikzylinder
- Lenkung und Aufhängung in Kraftfahrzeugen
- Industrierobotik
- Schiffsausrüstung
Vorte
- Ausgezeichneter Kompromiss zwischen Festigkeit und Schmierung
- Reduzierter Wartungsaufwand und längere Lebensdauer
- Gute Dimensionsstabilität unter Last
Einschränkungen
Komplexerer Herstellungsprozess und etwas höhere Kosten.
II. Arten von PTFE-Buchsen nach Bauart und Form
Über die Materialzusammensetzung hinaus sind PTFE-Buchsen auch in verschiedenen Formen und Konstruktionen erhältlich, um unterschiedlichen Belastungen, Einbaumethoden und mechanischen Anforderungen gerecht zu werden. Die Geometrie einer Buchse bestimmt, wie sie Radial- und Axialkräfte aufnimmt, wie einfach sie eingebaut werden kann und ob sie eine präzise Ausrichtung oder einen Austausch vor Ort ermöglicht. Zu den gängigen Bauformen gehören zylindrische, geflanschte und geteilte Buchsen, die jeweils auf die spezifischen funktionalen und räumlichen Anforderungen der verschiedenen Branchen zugeschnitten sind.
1. PTFE-Zylinderbuchse
Zylindrische PTFE-Buchsen sind gerade Hülsenbuchsen mit einem gleichmäßigen Außendurchmesser und einem hohlen Innenbereich zum Einstecken der Welle. Dies ist die einfachste und gängigste Ausführung für Dreh- und Gleitbewegungen.
Hauptmerkmale:
- Einfache, kompakte Form
- Einfach zu montieren und auszutauschen
- Kann aus reinem oder gefülltem PTFE hergestellt werden
Anwendungsbereiche
- Drehwellen und Achsen
- Förderrollen
- Aktuatoren und Motoren
- Leichtgängige Drehgelenke
Vorteile:
- Kostengünstig
- Vielseitig einsetzbar in verschiedenen Branchen
- Geeignet für radiale Belastungen
Einschränkungen:
Nicht ideal für axiale Belastungen oder Anwendungen, die eine zusätzliche Ausrichtung oder Lastverteilung erfordern.
2. PTFE-Flanschbuchse
Eine PTFE-Buchse mit Flansch verfügt über einen integrierten Flansch – in der Regel an einem Ende –, der zur Aufnahme axialer Belastungen dient und die genaue Ausrichtung unterstützt. Der Flansch verhindert außerdem, dass sich die Buchse während des Betriebs axial verschiebt.
Hauptmerkmale:
- Flansch unterstützt die Positionierung und Halterung
- Verbesserte Aufnahme axialer Belastungen
- In verschiedenen Flanschgrößen und -formen erhältlich
Anwendungen
- Riemenscheiben und Seilscheiben
- Getriebegehäuse
- Scharniere und Gelenkarme
- Aufhängungssysteme
Vorteile
- Bessere Haltekraft und einfache Montage
- Doppelte Lastabtragung: radial und axial
- Reduziert den Bedarf an zusätzlichen Befestigungselementen.
Einschränkungen
Benötigt mehr Platz als zylindrische Buchsen; aufgrund des zusätzlichen Materials und der Bearbeitung etwas teurer.
3. Geteilte PTFE-Buchse
Geteilte PTFE-Buchsen (auch als geschlitzte oder ummantelte Buchsen bezeichnet) verfügen über einen Längsschnitt oder Schlitz, wodurch sie sich während der Montage leicht aufbiegen können. Dadurch eignen sie sich ideal für Presspassungen und lassen sich vor Ort ohne vollständige Demontage austauschen.
Hauptmerkmale
- Der Schlitz sorgt für Flexibilität bei der Presspassung
- Selbsthaltend in Bohrlöchern
- Kann geringfügige Wellenversätze ausgleichen
Anwendungs
- Autotürscharniere
- Landwirtschaftliche und Bergbaumaschinen
- Temporäre oder Notfallreparaturen
- Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik
Vorteile
- Einfache Installation und Austausch
- Ideal für den Außendienst und die Wartung
- Gleicht geringfügige Abweichungen des Wellendurchmessers aus
Einschränkungen
Geringere Belastbarkeit im Vergleich zu nahtlosen Buchsen; aufgrund möglicher Vibrationen nicht für Hochgeschwindigkeits- oder Präzisionsanwendungen geeignet.