MAHLE Gleitlager: Robust und langlebig

Viele renommierte Motorenhersteller entwickeln und erproben ihre Aggregate zusammen mit MAHLE, um die jahrzehntelange Erfahrung bei Gleitlagern zu nutzen. Diese Lager finden sich z. B. an Kipphebelwellen, Nockenwellen, Pleueln, Kurbelwellen und Ausgleichswellen von Verbrennungsmotoren. MAHLE entwickelt die Werkstoffe und Fertigungstechnologien ständig weiter und fertigt Lagerschalen bzw. Anlaufscheiben mit Durchmessern von 27 bis 140 mm sowie Lagerbuchsen mit 6 bis 105 mm. Natürlich in höchster Qualität, auch für den Aftermarket.

Unsere Gleitlager werden ganz schön gefordert

Verbrennungsmotoren entwickeln sich weiter, ihre spezifischen Motorleistungen steigen zunehmend. Dieselmotoren erreichen mittlerweile Zünddrücke weit über 200 bar. Diesel-Direkteinspritzer bringen es in den Lagern auf Flächenpressungen von bis zu 120 N/mm2 Gleichzeitig verringern sich die Baugrößen – und damit auch die Abmessungen der Lagerstellen. Außerdem werden die Ölwechselintervalle bei neuen Motorkonstruktionen immer länger. Da die Lager auch kleinste Abriebteile aus dem Motoröl binden müssen, ist das eine zusätzliche Belastung. Verständlich, dass die althergebrachten Materialien hier überfordert sind. Moderne Motoren benötigen Lagerwerkstoffe mit deutlich höherer Ermüdungsfestigkeit und geringerer Verschleißrate, besonders im Mischreibungsbereich. Gleichzeitig muss eine gute Korrosionsbeständigkeit auch bei höheren Temperaturen gewährleistet sein.

Der Stoff, aus dem Gleitlager gemacht sind

Werkstoffe: Für die Sicherheit von Mensch, Motor und Umwelt – nur das Beste

Festigkeit, guter Festsitz, gute Laufeigenschaften – das sind Anforderungen, die sich materialtechnisch widersprechen. Die Lösung: mehrschichtige Lager, aufgebaut nach dem Prinzip der Arbeitsteilung.

Im Prinzip gibt es drei Lager-Bauarten: Massivlager aus einem Metall, Zweistofflager aus zwei Werkstoffen und Dreistofflager, die – man ahnt es – drei Metalle kombinieren. Lager mit mehreren Werkstoffen bestehen fast immer aus einer hochfesten Stahlstützschale, die mit unterschiedlichen Lagermetallen beschichtet ist. Die Werkstoffe werden so ausgewählt, dass sich die positiven Eigenschaften ergänzen und in der Kombination für den jeweiligen Anwendungsfall optimal sind. Die Materialentwicklung spielt also eine Schlüsselrolle. Außerdem beeinflussen auch der Aufbau und die Dicke der Metallschichten alle Eigenschaften des Lagers. Durch seine jahrelange Erfahrung verfügt MAHLE über viele hochwertige Legierungen (unter anderem aus Aluminium und Bronze).


Massivlager
Bestehend aus einem Lagermetall, hergestellt aus speziellen Legierungen.


Zweistofflager
Die Stahlstützschale wird mit einer Zwischenschicht und einer Schicht Lagermetall ergänzt – für niedrig bis mittel belastete Motoren.


Dreistofflager
Aufgebaut aus Stahlstützschale, Laufschicht, Sperrschicht und Gleitschicht (als Sputterlager mit spezieller Beschichtung) – eingesetzt beispielsweise in hoch aufgeladenen Motoren.


Super widerstandsfähig – das Sputterlager

In leistungsstarken Diesel- und Benzinmotoren setzt man seit einigen Jahren Sputterlager ein. Aber was ist eigentlich sputtern?

Beim Sputterprozess werden die Lagerschalen, bestehend aus der Stahlstütze, der Laufschicht und der Sperrschicht, in die vakuumierte Sputtermaschine gelegt. Mittels Kathodenzerstäubung wird das Material der Gleitschicht auf die Lagerschalen aufgebracht. Dadurch entsteht die extrem harte und verschleißfeste Gleitschicht der Lagerschalen.

1 Kathode
2 Zuführung Argon (Plasma-Gas)
3 Ionenfluss
4 Atomarer Materialfluss (Dispersion)
5 Plasma
6 Lagerschalen
7 Vakuum-Pumpe
8 Stromzufuhr

In einem Vakuum-Behälter mit einer geringen Menge Edelgas befinden sich drei Dinge: eine positiv geladene Anode, eine negativ geladene, mit einer Metallschicht versehene Kathode – und das zu sputternde Dreistofflager. Zwischen Anode und Kathode legt man nun eine hohe Spannung an. Die Elektronen werden von der Kathode abgerissen, zur Anode hin beschleunigt und ionisieren dabei die Edelgas-Atome. Die nun positiv geladenen Edelgas-Atome fliegen zur Kathode und schlagen dort Atome aus der Metallschicht, die die Kathode umgibt. Dabei werden auch Sekundärelektronen freigesetzt, die wiederum weitere Edelgasatome ionisieren. So entsteht ein Gemisch aus freien Elektronen, positiven Ionen und neutralen Teilen des Edelgases, ein so genanntes stationäres Plasma. Die aus der Kathoden-Metallschicht herausgeschlagenen neutralen Atome kondensieren dann als dünne, äußerst widerstandsfähige Metallbeschichtung auf der Lagerlaufschicht. Durch die geringe Korngröße weist die so erzeugte Schicht eine beachtliche Härte, hohe Dehngrenze und exzellente Verschleißeigenschaften auf.

Die extreme Härte der Sputterbeschichtung lässt keine Aufnahme von Motoröl-Verschmutzungen zu. Deshalb kombiniert man eine Sputter-Lagerschale immer mit einem weicheren Dreistofflager. Dieses bettet die Schmutzpartikel in seine galvanisierte Laufschicht ein – und macht sie damit unschädlich für den Motor. Um die gesputterte Lagerhälfte zu erkennen, beschriftet sie MAHLE am Rücken mit dem Wort „SPUTTER“. So wird ein korrekter Einbau gewährleistet – denn die richtige Einbaulage der gesputterten Lagerschale ist ausschlaggebend für die zuverlässige Funktion und die Lebensdauer der Lager.

Sputterlager von MAHLE mit Kennzeichnung

Forschung und Entwicklung für die Werkstatt: Damit Sie auch in Zukunft sichere Produkte verbauen

Innovative Entwicklung: Polymerbeschichtung

Nicht ganz neu, aber absolut up-to-date sind Polymer-beschichtete Lagerschalen und Anlaufscheiben – sie sind 15-mal verschleißfester als die Variante ohne diese Beschichtung. Von der Polymerbeschichtung profitieren vor allem die neuen Maßnahmen zur CO2-Reduktion wie Hybridisierung, Start-Stopp- oder Segelbetrieb sowie Turboaufladung. Denn Polymere verhindern den hohen innermotorischen Verschleiß, den diese Technologien eigentlich mit sich bringen würden.

Die Polymerschicht enthält homogen verteilte, in Laufrichtung ausgerichtete Metallpartikel. Diese Art von Schicht bringt MAHLE auf Aluminium-Substrat, gegossene oder gesinterte Bronze-Legierungen sowie auf Aluminium-Zinn-Sputterschichten auf. Das Ergebnis sind Lagerschalen und Anlaufscheiben, die auch mit kleineren Ölpumpen und niederviskosem Motoröl zurecht kommen.

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Polymerbeschichtete Lagerschalen