Lagerwerkstoffe zeichnen sich durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine ausreichende Dauerfestigkeit, gute Einlaufeigenschaften und eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Zu den häufig verwendeten Lagermaterialien gehören Lagerlegierungen (Babbitt-Metall), Kupferlegierungen, Pulvermetallurgie, Grauguss und verschleißfestes Gusseisen.
Ungeschmierte Lagermaterialien lassen sich hauptsächlich in drei Kategorien einteilen: Polymere, Kohlenstoffgraphit und Spezialkeramik.
Polymere
Polymere, auch organische Polymermaterialien oder technische Kunststoffe genannt, umfassen üblicherweise Phenolharze, Nylon und Polytetrafluorethylen (PTFE). Ungeschmierte Lager aus Kunststoffen (z. B. PTFE) sind beständig gegen starke Säuren und schwache Laugen und weisen eine gute Einbettung, Reibungsreduzierung und Verschleißfestigkeit auf. PTFE-Platten werden in Lippendichtungen, Lagerschalen, Kolbenringe und Dichtungen für den Einsatz in Förderbändern, Schreibmaschinen, Nähmaschinen, Plattenspielern, Wasserpumpen, Textilmaschinen und landwirtschaftlichen Maschinen gestanzt.
Polymere sind leicht, isolierend, reibungsreduzierend, verschleißfest, selbstschmierend, korrosionsbeständig, lassen sich einfach formen und weisen eine hohe Produktionseffizienz auf. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen sind ihre tribologischen Eigenschaften sehr empfindlich gegenüber Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit und ihre Viskoelastizität wird erheblich beeinträchtigt, was zu einem größeren Spiel zwischen Lagerbuchse und Zapfen führt. Darüber hinaus begrenzen ihre geringe mechanische Festigkeit, ihr niedriges Elastizitätsmodul und ihre schlechte Schmiermittelaufnahme die Betriebsgeschwindigkeit und den Druck der Lagerbuchse.
Kohlenstoff-Graphit
Kohlenstoff-Graphit-Lagerbuchsen können in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Je höher der Graphitanteil, desto weicher das Material und desto geringer der Reibungskoeffizient.
Kohlenstoff-Graphit weist im Allgemeinen eine gute elektrische Leitfähigkeit, Wärmebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Selbst-Schmierung, gute Hoch-Temperaturstabilität, starke chemische Korrosionsbeständigkeit, eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Polymere und einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf. Unter Atmosphären- und Raumtemperaturbedingungen sind der Reibungskoeffizient und die Verschleißrate bei verchromten Oberflächen sehr niedrig. Seine selbst-schmierenden und reibungsmindernden-Eigenschaften hängen von der Menge des adsorbierten Wasserdampfs ab, aber bei sehr niedriger Luftfeuchtigkeit verliert es seine Schmiereigenschaften. Das Aufbringen einer verschleißfesten Beschichtung kann die Verschleißfestigkeit von Kohlenstoffgraphit verbessern. Kohlenstoff-Graphit kann auch als wassergeschmiertes Lagerbuchsenmaterial verwendet werden.
Graphit kann nicht nur als Festschmierstoff verwendet und Materialien wie Harzen, Metallen und Keramiken zugesetzt werden, um deren reibungsmindernde Eigenschaften zu erhöhen, sondern auch direkt als Reibungspaarmaterial. Beispiele hierfür sind Lager, Hochtemperatur-Gleitlager, Dichtungen, Kolbenringe und Abstreifer für ölempfindliche Anwendungen wie Papierherstellung, Holzverarbeitung, Textilien und Lebensmittelverarbeitung. Das Symbol für die „Klasse“ der im Maschinenbau verwendeten Kohlenstoffgraphitmaterialien ist M, und es gibt vier Serien: Kohlenstoffgraphitmaterialien, Elektrographitmaterialien, Harz--Kohlenstoffverbundmaterialien und metallische Graphitmaterialien.
Keramik
Keramiken sind nicht{0}}metallische Materialien, die aus anorganischen, nicht-metallischen natürlichen Mineralien oder künstlichen Verbindungen durch Zerkleinern, Formen und Hochtemperatursintern hergestellt werden. Sie bestehen aus zahlreichen anorganischen, nicht{4}}metallischen kleinen Kristallen und einer glasartigen Phase. Traditionelle Keramik wird aus anorganischen, nicht-metallischen natürlichen Mineralien wie Ton, Feldspat und Quarz hergestellt; Spezialkeramik wird aus künstlichen Verbindungen hergestellt. Maschinenbaukeramik ist im Allgemeinen Spezialkeramik aus künstlichen Verbindungen wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Bleioxid, Titanoxid, Siliziumkarbid, Borkarbid, Siliziumnitrid und Bornitrid.
Die Eigenschaften von Keramik werden weitgehend durch ihre Mikrostruktur bestimmt, einschließlich der Korngröße und -verteilung, der Zusammensetzung und dem Gehalt der Glasphase sowie der Art, dem Gehalt und der Verteilung von Verunreinigungen. Diese Mikrostruktur wiederum wird durch die Rohstoffe, die Zusammensetzung und den Herstellungsprozess bestimmt. Gemeinsame Eigenschaften von Keramik sind hohe Härte und Druckfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, Sprödigkeit, schlechte Schlagfestigkeit und mangelnde Duktilität.
Keramik ist ein relativ neues Material für ungeschmierte Lagerbuchsen, insbesondere SiC und Si3N4, das hervorragende Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und tribologische Eigenschaften aufweist.