PTFE (Polytetrafluorethylen) spielt aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, vor allem seines niedrigen Reibungskoeffizienten und seiner chemischen Beständigkeit, eine entscheidende Rolle bei strukturellen Gleitlagern.Diese Lager sind für die Aufnahme von vertikalen Lasten und Bewegungen in Infrastrukturanwendungen wie Brücken und Gebäuden ausgelegt.PTFE-Platten sind mit Metallplatten verbunden, auf denen rostfreie Stahlplatten liegen, um ein reibungsloses Gleiten zu ermöglichen.Die Konstruktion berücksichtigt die Druckfestigkeit, seitliche Bewegungseinschränkungen und geringfügige Verdrehungen und gewährleistet so Stabilität und Langlebigkeit.Trotz seiner Vorteile hat PTFE Einschränkungen wie Verschleißempfindlichkeit und Kriechverhalten, die durch die Verwendung von gefülltem PTFE oder ergänzenden Materialien wie Elastomeren gemildert werden.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Funktion von PTFE in Gleitlagern
- PTFE-Platten werden auf Metallplatten geklebt und dienen als Gleitfläche gegen Edelstahlplatten.Dieser Aufbau nutzt die geringe Reibung von PTFE (Koeffizient ~0,05-0,10), um eine reibungslose Bewegung unter vertikalen Lasten zu ermöglichen.
- Die Edelstahlplatte ist mit einem anderen Strukturelement verschweißt, das die Lasten überträgt und gleichzeitig eine Verschiebung ermöglicht.
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Belastbarkeit und Konstruktionsüberlegungen
- PTFE kann Druckbelastungen von bis zu 40 MPa standhalten. Es wird jedoch ein Sicherheitsfaktor von 50-60% angewandt, der die Betriebslasten auf 15-20 MPa begrenzt.
- Die erforderliche PTFE-Fläche wird anhand der Lastverteilung berechnet und an die Lagerbaugruppe angepasst.Zum Beispiel erfordert eine Last von 1000 kN bei 15 MPa ~667 cm² PTFE.
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Mechanismen zur Bewegungskontrolle
- Die seitliche Bewegung wird durch Führungsplatten oder Spannstifte eingeschränkt, um ein unidirektionales Gleiten zu gewährleisten.Passstifte müssen seitlichen Kräften widerstehen, ohne sich zu verbiegen.
- Geringe Verdrehungen (Bruchteile eines Grades) werden von Elastomeren (z. B. Neopren) aufgenommen, während Gelenklager größere Fluchtungsfehler ausgleichen.
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Vorteile von PTFE
- Chemische Beständigkeit:Ideal für raue Umgebungen, z. B. in Küstengebieten oder in der Industrie.
- Temperaturstabilität:Funktioniert zuverlässig von -200°C bis +260°C.
- Die Anwendungen gehen über Lager hinaus und umfassen kundenspezifische PTFE-Teile wie Dichtungen und Ventile.
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Beschränkungen und Abhilfemaßnahmen
- Abnutzung und Kriechen:Ungefülltes PTFE verschleißt schnell; Füllstoffe (z. B. Glasfaser, Bronze) verbessern die Haltbarkeit.
- Nicht schweißbar:Erfordert mechanische Befestigung oder Verklebung.
- Geringe Strahlungsbeständigkeit:Nicht geeignet für nukleare Anwendungen.
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Industrielle Anwendungen
- Häufig in Brücken, seismischen Isolatoren und schweren Maschinen.
- Auch in der chemischen Verarbeitung (Auskleidungen), in medizinischen Geräten (Implantate) und in der Lebensmittelverarbeitung (Antihaft-Oberflächen) werden sie verwendet.
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Ergänzende Materialien
- Elastomere (Neopren/Silikon) kompensieren die Steifigkeit von PTFE in Rotationssituationen.
- Rostfreier Stahl (Güteklasse 304/316) gewährleistet die Korrosionsbeständigkeit an den Gleitflächen.
Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren erreichen PTFE-Gleitlager ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung und Zuverlässigkeit, was sie in der modernen Infrastruktur unverzichtbar macht.Ihr Design ist ein Beispiel dafür, wie Materialwissenschaft und technische Präzision zusammenkommen, um Herausforderungen der realen Welt zu lösen.
Zusammenfassende Tabelle:
| Aspekt | Einzelheiten |
|---|---|
| Funktion | PTFE-Platten, die mit Metallplatten verbunden sind, ermöglichen ein reibungsloses Gleiten unter hohen Belastungen. |
| Belastbarkeit | Arbeitet bei 15-20 MPa (max. 40 MPa mit Sicherheitsfaktor). |
| Bewegungskontrolle | Führungsplatten/Klemmstifte begrenzen die seitliche Bewegung; Elastomere sorgen für die Rotation. |
| Vorteile | Chemische Beständigkeit, Temperaturstabilität (-200°C bis +260°C), geringe Reibung. |
| Beschränkungen | Verschleiß/Kriechen wird durch Füllstoffe (Glasfaser, Bronze) gemildert; nicht schweißbar. |
| Anwendungen | Brücken, seismische Isolatoren, chemische Verarbeitung, medizinische Geräte. |
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