polymer-opening-picture

SKFs polymerprodukter och komponenter

SKF är känt som en av världens ledande lagertillverkare, med hög kompetens inom stålbaserade lagerprodukter och polymertätningar. Men parallellt med dessa huvudlinjer har SKF genom åren utvecklat många olika polymerbaserade produkter och komponenter. Artikeln ger en översikt över SKFs kompetenser inom detta område.

Författare:
Thomas Krause, teknisk chef, Polymerer, SKF Schweinfurt, Tyskland

Övrig industri Övriga produkter Övriga tjänster

Sammandrag

Under flera decennier och med stor erfarenhet i ryggen har SKF tagit fram ett brett urval av polymerer och kompositer. Med dessa tillverkar företaget kostnadseffektiva lösningar för många olika applikationer, som rullningslager, glidlager, övergjutna lagerenheter och kapslingar för de mest skilda ändamål inom industri, bilteknik och flygteknik.

Försäljning och råd

Walter Verhaert, Walter.Verhaert@skf.com

Polymerkomponenter för rullningslager
SKFs polymerhållare utmärker sig genom en rad särdrag som låg vikt, låg ljudnivå, goda glidegenskaper kopplade till låg friktion och minimalt slitage, hög korrosionsbeständighet samt utmärkta nödsmörjningsegenskaper. Allt detta ger dem lång livslängd. Polymerer som hållarmaterial i rullningslager tillåter komplexa hållargeometrier och tillverkning i stor volym med snabb enstegs formsprutning.

För applikationer med höga krav vad beträffar tålighet i höga temperaturer och/eller aggressivamedier väljer SKF i första hand kemikaliebeständig fiberarmerad polyetereterketon (PEEK) som hållarmaterial (fig. 1). PEEK-hållare används ofta i applikationer som skruvkompressorer med ammoniak som köldmedium och i applikationer med sura gaser. Vidare förekommer de i högvarviga maskinspindlar, betongvibratorer, processpumpar som smörjs med kolväten, kondenserade gaser eller brandsäkra hydraulvätskor. Dessutom i vätskekylda bilgeneratorer, tystgående hissväxlar och i många Formel 1-applikationer, som motor, växellåda, drivlina och upphängningslänkar. Tack vare sina utmärkta prestanda i tuffa miljöer används PEEK-hållarsegment även i SKFs stora Nautilus-lager för vindkrafttillämpningar (fig. 2).

SKFs polymerhållare för standardapplikationer tillverkas vanligen i semikristallin polyamid (PA), förstärkt med glasfibrer för att öka den mekaniska hållfastheten och styvheten hos polymermatrisen. Dessa polyamidhållare används för standardapplikationer i många olika lagertyper, som spårkullager och vinkelkontaktkullager, cylindriska rullager, nålrullager och koniska rullager – och även i toroidrullager CARB.

I järnvägsapplikationer tillverkas hållare för SKFs koniska rullagerenheter (TBU) av extremt hållfast polyamidmaterial för att ge lager­enheterna bättre motståndskraft mot stötbelastning. Dessutom används ett polymerdistanselement av extra styv samt kryp- och kompressionsresistent fiberförstärkt polyamid för att undvika nötnings-korrosion från axelutböjning mellan innerringens sidoyta och axelstödringen i TBU (fig. 3).

Cylindriska rullager med tät rullsats har per definition ingen hållare. De har mycket hög bärförmåga, men kontakt mellan rullarna kan leda till glidning, smetning och slitage. En kostnadseffektiv lösning för att undvika detta är att föra in SKFs speciella polymerdistanselement mellan rullarna (fig. 4). Resultaten är minskad rullglidning, högre gränsvarvtal och ökad livslängd.

SKFs nya serie linjära kullager LBC D har utvecklats för att underlätta montering, tillåta högre belastningar och öka livslängden. Den optimerade polymerhållarkonstruktionen utmärks av färre komponenter och större löpbanor, en optimerad kulöverföringszon och en större fettbehållare (fig. 5). Tillsammans ger dessa egenskaper exceptionellt jämn gång med låg friktion och låg ljudnivå. Den nya serien LBC D är särskilt lämplig för känsliga tillämpningar, till exempel medicinsk teknik.

SKFs polymerkullager är korrosions- och kemikaliebeständiga, de är lätta och tystgående och de har goda dämpande egenskaper (fig. 6a och fig. 6b). Polypropylen (PP) eller polyoximetylen (POM) är standardmaterialen som används i lagerringarna, men andra polymerer kan användas på begäran. Kulorna tillverkas i polymer, rostfritt stål, glas eller andra material. Hållarna tillverkas av polyamid eller polypropylen. Polymerkullager är självsmörjande och har låg friktionskoefficient. De behöver inget tillsättande av smörjmedel, vilket är en fördel i applikationer där smörjmedel inte kan användas, till exempel av hygieniska skäl. Den höga specifika hållfastheten (hållfasthet-/viktförhållande) är också en värdefull egenskap hos polymerlager, speciellt i applikationer där vikten är en primär konstruktionsfaktor. Polymerkullager används typiskt i fall där motståndskraft mot fukt och kemikalier är viktigt och stål inte kan användas, eller kan användas endast med vissa begränsningar.

Särskilda lagerenheter från SKF används i ett antal specifika tillämpningar. SKF-lager kan övergjutas med polymermaterial och kombineras med förslitningshållfasta och nötningsbeständiga kugghjul med hög densitet, tillverkade med SKFs metallpulverteknik. Växelenheter, till exempel för trådspännare i höpressar, tillverkas i en enstegs formsprutningsprocess (fig. 7). Andra SKF-lager övergjuts med glasfiberarmerad polypropylen (PP-GF) och bildar lagerhus och bärande nav för toppmatade tvättmaskiner (fig. 8). Gjuten polyamid används för att producera korrosionsbeständiga lagerhus (fig. 9).

Polymerkomponenter i glidlager
Polymerföreningar och kompositmaterial spelar en nyckelroll i många av SKFs glidlager. Alla innehåller polytetrafluoreten (PTFE) som smörjande tillsatsmedel i en väldefinierad koncentration och fördelning, vilket resulterar i låg friktion och lågt slitage på kompositglidmaterialet.

SKFs sfäriska glidlager innehåller fiberarmerat polymermaterial i form av paneler i polyamid/PTFE/fiber. Glidpanelerna är ­antingen direkt formsprutade eller limmade på innerytan av stållagrets ytterring och glider mot innerringen av stål (fig. 10). De utmärkta dämpningsegenskaperna hos dessa relativt tjocka kompositpaneler är särskilt värdefulla när det gäller vibrationer eller medelhöga stötbelastningar. I applikationer där smuts eller fukt inte kan undvikas är det till fördel att små partiklar i viss mån kan bäddas in i polymermatrisen. Detta ger ytterligare argument för användning av SKFs fiberarmerade polymermaterial SKFs ledlager i TX-serien är försedda med ett glidmaterial som är en väv av armeringsfibrer, impregnerad med PTFE och inbäddad i en värmehärdande kemiskt tredimensionellt bunden hartsmatris (fig. 11). TX-glidmaterialet har hög styvhet och ger kontinuerligt låg friktion under lagrets hela livslängd. Dessutom har materialet enastående slitstyrka och mycket hög bärförmåga. SKFs ledlager TX ska inte smörjas och de är underhållsfria.

SKFs fibervävsbussningar innehåller PTFE och armeringsfibrer som glidskikt. Den bärande strukturen är en termohärdande glas­fiberarmerad hartsmatris (fig. 12). Bussningarna har utmärkta tribologiska egenskaper, även under svåra driftförhållanden. De har låg känslighet för kanttryck och snedställning, de har god förmåga att ta upp stötbelastningar och har mycket goda friktionsegenskaper, vilket öppnar upp för ett brett fält av underhållsfria applikationer.

Tack vare de tunna väggarna har har SKF PTEE-polyamidbussningar (fig. 13) goda värmeledande egenskaper, vilket tillåter höga glidhastigheter vid medelhög belastning. De har tillräcklig bärförmåga och god nötningsbeständighet – och är mycket kostnadseffektiva.

Kompositbussningar, brickor och band har en stomme av stål, ett mellanskikt av porös brons och ett glidskikt av polyoximetylen (POM) eller PTFE+MoS2 (fig. 14).

Polymerkomponenter för bilindustrin
SKFs polymerkomponenter för bilindustrin kombinerar ofta typiska polymeregenskaper som låg vikt, god dämpning och korrosions­beständighet, med stålets höga hållfasthet och styvhet.

Ett typiskt exempel är lager som är monterade och övergjutna med polymerer som tål höga temperaturer. Detta görs i en enstegsprocess, där polymermaterial formsprutas in i plåthus, för att skapa lätta och styva lagerenheter, exempelvis till centrifuger som renar heta och oljebemängda vevhusgaser (fig. 15).

SKFs polymerprodukter för kraftöverföring, som högpresterande fiberarmerade polyuretanremmar, har många användningsområden. SKF-lager övergjuts med polymerer för att producera lätta och slitstarka remskivor, till exempel för remdrifter i förbränningsmotorer (fig. 16).

Axialbrickor i polyamid, med små fettfickor som minskar friktion och slitage, används för kardanknutslager i lastbilsdrivlinor (fig. 17).

SKF erbjuder också robusta lagerenheter för MacPherson-fjäderben (MSBU), med polymerhus och integrerat fjädersäte av metall för låg deformation och optimerad tätningsfunktion. SKF MSBU klarar svåra driftförhållanden och bidrar till att öka hjulupphängningens livslängd (fig. 18).

Styrningskomponenter, som vibrationsdämpande ringar av mjuka termoplastiska elastomerer monterade på lagrens ytterringar (fig. 19) och styrväxelhus av polyamid (fig. 20) är ytterligare exempel på värdefulla polymerkomponenter i SKFs sortiment för bilindustrin.

Polymerkomponenter för flygplansindustrin
Inom SKF Aerospace används speciella polymerkompositmaterial baserade på fiberarmerade härdplaster för att producera lätta och höghållfasta kompositstavar för vinglådor, golvbalkstöd och länk­armar (fig. 21).

Ledlager för flygplan, inklusive underhållsfria och självsmörjande glidskikt i polymerkomposit, används för bladvinkelinställning på helikopterrotorer, landningsställ, vingstag, motorfästen, rodermanövrering och motorstyrning (fig. 22).

Högprecisa elastomerkomponenter (PED), som elastomerlager, isolatorer/fästen, membrantätningar och bälgar samt dämpare (fig. 23) är ytterligare exempel på SKFs kompetens inom elastomerkomponenter.

Fig. 1: PEEK-hållare för applikationer med höga temperaturer och/eller aggressiva medier. Fig. 2: De mycket stora Nautilus-lagren för vindturbiner (ytterdiameter upp till 4 000 mm) har hållarsegment i PEEK.  Fig. 3: Koniska rullagerenheter (TBU) försedda med ett speciellt distanselement i polymermaterial mellan innerringens sidoyta och axelns stödring för att undvika passningsrost. Fig. 4: Cylindriskt rullager med tät rullsats och med speciella distanselement i polymermaterial. Fig. 5: SKFs nya serie kulbussningar LBC D. Fig. 6a: Polymerkullager. Fig. 6b: Polymerkullager kan tillverkas av olika polymermaterial. Fig. 7: Metallpulverkugghjul/spårkullagerenheter övergjutna med polyamid (mörkgrå). Fig. 8: Bärande nav för toppmatade tvättmaskiner med glasfiberarmerade PP-hus. Fig. 9: Lagerenheter med hus i gjuten polyamid. Fig. 10: Radialledlager med glidpaneler i polyamid-PTFE. Fig. 11: Radialledlager i TX-serien med underhållsfri glidyta av vävtyp (och tätningar). Fig. 12: Fibervävsbussningar i termohärdande harts, armerad med glas- och PTFE-fiber. Fig. 13: PTFE-polyamidbussningar. Fig. 14: Kompositbussningar och tryckbrickor i PTFE och POM.Fig. 15: Lagerenhet i plåt, monterad och övergjuten med polymermaterial.

Fig. 16: Remmar och remskivor.Fig. 17: Axialbricka till universalknutslager, tillverkad i polyamid.Fig. 18: Robust lagerenhet för MacPherson-fjäderben (MSBU).Fig. 19: Vibrationsdämpare för styrning, tillverkad i mjuk termoplastelastomer.Fig. 20: Styrväxelhus i polyamid.Fig. 21: Länkarmar och flänsar i kompositmaterial för flygplansindustrin.Fig. 22: Ledlager för flygplan.Fig. 23: Högprecisa elastomerkomponenter (PED) för flygplan.

Relaterat innehåll