Materialkunde für Schnellverschlusskupplungen: Kunststoffe vs. Metalle

Um die beste Schnellkupplung auszuwählen, ist das Material nur ein Teil des Auswahlprozesses. Die Leistungsmerkmale der Schnellkupplung, die Anwendung, in der die Schnellkupplung verwendet werden soll, und das Material, aus dem die Schnellkupplung hergestellt werden soll, müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Alle diese Eigenschaften sind gleichermaßen wichtig, wenn es um die Installation oder Reparatur einer Schnellkupplung geht.

Schnellkupplungsmaterialien

Zu den Werkstoffen, die bei der Herstellung von hydraulischen Schnellverschlusskupplungen, Schnellverschlusskupplungenfür Flüssigkeiten und für Druckluft sowie anderen Rohren, Schläuchen, Außengewinden, Innengewinden, Distanzstücken, Flanschen und Dichtungen verwendet werden, gehören: Edelstahl, Aluminium, Kohlenstoffstahl, Messing, Kupfer, Eisen, Nitril, Fluorkohlenstoff, PTFE (Polytetrafluorethylen), ETFE, PVDF, PFA, FEP, PVC (Polyvinyl), CPVC, PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PEEK, PEK, Nylon, Vinyl, PCTFE und UHMW.

Arten von Schnellverschlusskupplung

Neben einer Vielzahl von Materialien, aus denen Schnellkupplungen bestehen, gibt es auch eine große Anzahl von Schnellkupplungsarten und -designs. Jedes Schnellkupplungsdesign funktioniert anders und bietet Sicherheits- und Leistungsvorteile für das Hydraulik-, Öl-, Flüssigkeits- oder Gassystem. Zu den am häufigsten verwendeten Schnellkupplungen gehören Kugelverschlusskupplungen, Rollenverschlusskupplungen, Bolzenverschlusskupplungen, Kupplungen mit flacher Oberfläche (ideal zur Begrenzung von Leckagen und Tropfen), Bajonettkupplungen, Keg-Kugelverschlusskupplungen, Ringverschlusskupplungen und Nockenverschlusskupplungen. Es können auch allgemeinere/universellere Begriffe verwendet werden, wie z. B.: Einzelabsperrkupplungen, Steckverschraubungen, Tellerkupplungen oder Schnellverschlusskupplungen.

Bestimmung des besten Materials

Um festzustellen, ob eine Schnellkupplung aus Kunststoff oder Metall für Ihr System am besten geeignet ist, ist es wichtig, zunächst die Spezifikationen und Nennwerte der Schnellkupplung zu kennen. Vergleichen Sie diese Werte und Einschränkungen mit den Parametern des Hydraulik-, Fluid- oder Pneumatiksystems. Dazu gehören Bereiche und Grenzen für Temperaturen, Drücke, Durchflussmengen, Volumen, Druckstöße und geschätzte Verbindungs-/Trennungszyklen. Es ist auch wichtig, die Bauart der Schnellkupplung zu verstehen und zu wissen, warum eine bestimmte Bauart die beste Wahl ist, um optimale Sicherheit und Effizienz für Ihr System zu gewährleisten. Normalerweise wird der Austausch von Kupplungen und Ventilen von den OEMs empfohlen. Mit dem technologischen Wandel sind jedoch höhere Drücke, steigende Systemtemperaturen sowie neue und innovative Flüssigkeiten und Gase zu beobachten. Daher ist es wichtig, die Gründe zu verstehen, warum die etablierte Schnellkupplung immer noch die beste für Ihre Hydraulik-, Flüssigkeits- oder Druckluftanwendung ist.

Anwendungsspezifische Anforderungen

Sobald Sie die Durchflussraten, Drücke und Temperaturwerte des Systems mit den Spezifikationen der Schnellkupplung abgeglichen haben, müssen Sie sich die Anwendung genauer ansehen, in der die Schnellkupplung verwendet werden soll. Daraus ergeben sich weitere Informationen darüber, welche Metalle und/oder Kunststoffe in Betracht gezogen werden sollten. Nachfolgend finden Sie Beispiele für Anwendungen, die bestimmte Konstruktionen und Werkstoffe erfordern, um Luft, Gas, Chemikalien, Flüssigkeiten, Öl oder Wasser sicher durch das Anschlussstück zu leiten bzw. zuzuführen.

-        Chemische Schnellkupplungen - Chemische Schnellkupplungen müssen gegen potenziell ätzende Substanzen wie Kraftstoffe, Öle, Lösungsmittel, Säuren und starke Basen beständig sein. Prüfen Sie bei Chemikalien immer die chemische Kompatibilität der Schnellverschlusskupplungen aus Kunststoff und/oder Metall mit derjenigen der Flüssigkeit, des Öls oder des Gases, das im System verwendet werden soll.

-        Gas-Schnellkupplungen - Die Integrität einer Gas-Schnellkupplung ist entscheidend. Bei Systemen, in denen brennbare Gase gehandhabt werden, müssen die Dichtungen und die Passung zwischen den Schnellkupplungen engste Toleranzen einhalten, um sicherzustellen, dass kein Gas aus der Kupplung entweicht/ausläuft. Propan-Schnellverschlusskupplungen und Erdgas-Kupplungen müssen den höchsten Sicherheits- und Qualitätsstandards entsprechen. Um Gaslecks in der Schnellkupplung zu vermeiden, müssen hochwertige Materialien und Dichtungen verwendet werden, um die Sicherheit der Benutzer und anderer Personen zu gewährleisten.

-        Hydraulische Schnellkupplungen - Eine qualitativ hochwertige hydraulische Schnellkupplung erleichtert die Systemwartung und Maschinenreparaturen und passt sich gleichzeitig den Durchflussraten und Druckanforderungen des restlichen Hydrauliksystems an. Achten Sie auf die Druckstufen (Hydraulikverschraubungen müssen in der Regel hohe Druckstufen erfüllen) und die Durchflussraten, um sicherzustellen, dass die Kupplung die Anforderungen des Systems sicher erfüllen kann. Berücksichtigen Sie auch die Viskosität der Hydraulikflüssigkeiten und die Temperaturen des Systems und der Umgebung, in der die Maschine betrieben wird. Eine robuste Schnellkupplung aus Metall ist oft die beste Wahl, wenn es darum geht, eine Schnellkupplung auszuwählen, die stark genug ist, um in Hydrauliksystemen mit extrem hohem Druck zu bestehen. (Referenz: ISO DIS 13031 - Erdbaumaschinen - Schnellkupplungen - Sicherheit und BS ISO 5675 - Landwirtschaftliche Traktoren und Maschinen - Hydraulische Schnellkupplungen für allgemeine Zwecke)

-        Pneumatische Schnellkupplungen - Durchflussraten sind bei Druckluftkupplungen von größter Bedeutung. Sie gelten als die Arbeitspferde der Druckluftzuleitungen und werden häufiger verwendet als fast alle anderen Schläuche oder Fittings, die in die Druckluftzuleitungen eingebaut sind. Wählen Sie ein Material, das haltbar genug ist, um im harten Industrie-/Fertigungsumfeld zu bestehen.

-        Lebensmittelgeeignete Schnellkupplungen - Lebensmittelgeeignete Schnellkupplungen müssen die hygienische Beschaffenheit der Flüssigkeiten und Gase in Anwendungen wie der Lebensmittel-, Getränke-, Medizin- und Pharmaindustrie bewahren. Es ist auch wichtig, dass die Materialien der Schnellkupplung keine Gase freisetzen oder anderweitig Chemikalien direkt oder durch chemische Reaktionen einführen, die durch den Kontakt oder die Strömung der Flüssigkeit oder der Gase im System entstehen.

-        Wasser-Schnellverschlusskupplungen - Wasser-Schnellverschlusskupplungen müssen das Trinkwasser frei von Verunreinigungen halten. Das Wasser in diesen Systemen, die in der Regel mit niedrigerem Druck als einige der anderen aufgelisteten Systeme betrieben werden, wird in der industriellen Fertigung und in der kommunalen Wasserversorgung verwendet und möglicherweise auch von der Allgemeinheit verbraucht. Aus diesen Gründen müssen die Schnellkupplungen frei von potenziell gefährlichen Chemikalien sowie von Fremdkörpern und Verunreinigungen sein, die industrielle Anlagen oder Produkte beschädigen könnten.

Natürlich gibt es viele Untergruppen der oben genannten Märkte. Diese kleineren Nischenmärkte sind zahlreich und haben Anforderungen, die weit über die Standardspezifikationen für Schnellkupplungen hinausgehen. Um den Anforderungen dieser unterschiedlichen Systeme gerecht zu werden, sind zahllose Varianten von Metall-Schnellkupplungen/Kunststoff-Schnellkupplungen erhältlich. Darunter sind auch Mischformen, die sowohl in die Kategorie der Kunststoff- als auch der Metall-Schnellkupplungen fallen. Im Folgenden finden Sie allgemeine Informationen zu den Metallen und Kunststoffen, die am häufigsten für die Konstruktion von Schnellkupplungen verwendet werden.

Vorteile von Metall-Schnellkupplungen Übersicht

Schnellverschlusskupplungen aus Metall sind stabiler als Kunststoff, halten höheren Temperaturen besser stand als Schnellverschlusskupplungen aus Kunststoff und können höheren Drücken und Druckstößen besser standhalten als Schnellverschlusskupplungen und -anschlüsse aus Kunststoff.

Aluminium - Schnellverschlusskupplungen aus Aluminium sind leicht und korrosionsbeständig. Aluminiumverschraubungen sind im Allgemeinen günstiger als andere Schnellverschlusskupplungen aus Metall, aber sie sind anfälliger für Kratzer und Verschleiß, wenn sie nicht mit anderen Metallen wie Zink, Kupfer, Silizium oder Mangan legiert werden, um die Festigkeit und Härte zu erhöhen.

Messing - Schnellverschlusskupplungen aus Messing (eine Legierung aus Kupfer und Zink) sind stabil, langlebig, korrosionsbeständig und reagieren nicht negativ mit Kupfer- oder Zinkrohren. Messing ist hoch leitfähig und bleibt auch bei hohen Temperaturen beständig. Diese Eigenschaften machen Messing zu einem sehr beliebten Material für die Herstellung von Schnellkupplungen. Neben seiner Hitzebeständigkeit wird es von den Herstellern auch deshalb bevorzugt, weil es leichter zu verarbeiten und zu bearbeiten ist als einige andere Metalle.

Bronze - Schnellverschlusskupplungen aus Bronze (legiertes Kupfer und Zinn) sind härter, aber spröder als Schnellverschlusskupplungen aus Messing. Verschraubungen aus Bronze sind äußerst korrosionsbeständig und bleiben auch in Hydrauliksystemen mit hohen Temperaturen und in Salzwasserumgebungen robust und langlebig. Bronze (wie auch Messing) wird gegenüber Schnellverschlusskupplungen aus Edelstahl bevorzugt, wenn eine Löt- oder Schweißverbindung verwendet werden soll.

Gusseisen - Gusseisen ist bei den Herstellern von Schnellkupplungen weniger beliebt. Viel häufiger findet man Gusseisen in ergänzenden Systemkomponenten, wie Flüssigkeitsabscheidern, Flanschen, Rohren, Entlüftungsschläuchen und Abflussleitungen. Gusseisen ist in Abwassersystemen von Vorteil, da es dem Verschleiß durch abrasive Verschmutzungen und feste Abfälle/Abwasser standhält.

Kupfer - Schnellverschlusskomponenten aus Kupfer bieten hervorragende korrosionsbeständige Eigenschaften. Kupfer wird aufgrund seiner Biegsamkeit und Verarbeitbarkeit von vielen für Rohrleitungsanwendungen bevorzugt. Bei der Verwendung in Schnellverschlusskupplungen wird Kupfer kaltverfestigt, um es steifer und weniger verschleißanfällig zu machen, als es in seinem weicheren Zustand der Fall wäre.

Stahl und Kohlenstoffstahl - Stahlfittings und Schnellverschlusskupplungen und Fittings aus Kohlenstoffstahl sind extrem hart und widerstandsfähig (sie bestehen aus einer Mischung aus Eisen und Kohlenstoff). Schnellkupplungen aus rostfreiem Stahl und Schnellkupplungen aus Kohlenstoffstahl halten Schäden besser stand als weichere Metalle wie Messing und Kupfer. Schnellkupplungen aus Stahl haben außerdem einen größeren Betriebstemperaturbereich, was sie vielseitiger für härtere Anwendungen macht. Verschraubungen aus Kohlenstoffstahl sind anfälliger für Korrosion als Schnellverschlusskupplungen und -verschraubungen aus Edelstahl. Außerhalb der gemischten Stahllegierungen gibt es auch Optionen aus verzinktem Stahl, bei denen der Stahl mit Zink beschichtet wird, um eine rostfreie und chemikalienbeständige Kupplung zu erhalten.

Edelstahl - Schnellverschlusskupplungen aus Edelstahl sind aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit und Langlebigkeit beim Umgang mit ätzenden Chemikalien und anderen potenziell korrosiven Flüssigkeiten, Ölen und Gasen sehr gefragt. Wenn Sie auf der Suche nach den besten Druckwerten, Hochtemperaturfunktionen und Korrosionsbeständigkeit sind, sollten Sie sich für Schnellverschlusskupplungen aus Edelstahl entscheiden.

Kunststoff-Schnellverschluss Vorteile im Überblick

Kunststoffe sind preiswertere Materialien und bieten dem Verbraucher daher günstigere Optionen für Schnellkupplungen. Schnellkupplungen und Fittings aus Kunststoff rosten nicht und sind daher weniger anfällig für klemmende Ventile. Außerdem sind sie leichter, wodurch sich die Versandkosten verringern.

*Bei der Installation einer Kunststoff-Schnellkupplung ist Vorsicht geboten. Ein zu starkes Anziehen der Ventile/Rohrleitungen kann die Integrität des Kunststoff-Schnellkupplungskörpers, der Ventile, Flansche und Dichtungen beeinträchtigen.

Teflon (PTFE) - PTFE-Schnellverschlusskupplungen sind chemisch beständig und haben eine glatte, nicht klebende Oberfläche, die gleichmäßige Durchflussraten ermöglicht und Medienablagerungen verhindert. PTFE-Fittings haben einen niedrigen Reibungskoeffizienten und gute dielektrische Eigenschaften. PTFE-Fittings sind chemisch inert und eignen sich gut für Chemikalien, korrosive Flüssigkeiten, Öle, Trinkwasser und Druckgase.

PVDF (Kynar, Hylar, KF) (Fluorharze) - PVDF-Verbindungen, -Rohrleitungen und -Fittings sind eine wirtschaftliche Alternative zu PTFE (Teflon), PFA und FEP. Kynar-Fittings und -Verbindungsoptionen werden bei Niedertemperatur-Flüssigkeits- und Gasanwendungen eingesetzt. PVDF ist säure- und lösungsmittelbeständiger als Polypropylen-Fittings. PVDF-Fittings sind im Allgemeinen sehr widerstandsfähig gegenüber einer Reihe von Chemikalien und können Flüssigkeiten und Gase bei hohen Temperaturen besser verarbeiten als andere Kunststofffittings.

PFA (Fluorpolymere) - PFA-Fittings, -Kupplungen, -Schläuche und -Rohre sind für den Umgang mit aggressiven Chemikalien beliebt. Sie werden als Auskleidung in chemischen Tanks verwendet, um Erosion in Gaswäschern, Reaktoren, Sicherheitsbehältern und Rohrleitungen zu verhindern. PFA-Rohre und -Formstücke können einem längeren Kontakt mit korrosiven Tensiden und Chemikalien standhalten.

PVC (Polyvinylchlorid) - PVC-Fittings und -Kupplungen werden häufig in der chemischen Verarbeitung, in der industriellen Galvanotechnik, bei der Kühlwasserverteilung und -übertragung, bei Leitungen für deionisiertes Wasser, bei der Entwässerung von Chemikalien und in Abwasseraufbereitungssystemen eingesetzt. PVC-Fittings sind starr und in verschiedenen Druckstufen erhältlich.

Polyethylen (PE) - PE ist ein starker thermoplastischer Kunststoff. PE-Kupplungen, -Schnellkupplungen, -Fittings und -Rohre haben hervorragende elektrische Eigenschaften, sind aber nicht für hohe Temperaturen geeignet. PE-Fittings haben gute chemische Kompatibilitätseigenschaften, sind aber anfällig für Spannungsrisse. Weitere Probleme, die PE-Fittings plagen, sind die geringe UV-Beständigkeit und die schlechten Barriereeigenschaften. PE-Fittings werden gerne für Wassertransportsysteme verwendet, die keinen Druck- oder Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Polypropylen (PP) - Schnellkupplungen aus dem thermoplastischen Kunststoff PP (Polypropylen) sind eine gute Wahl für Kaltwasseranwendungen. Sie haben ähnliche Eigenschaften wie PVC, sind aber vielseitiger und haltbarer. Im Gegensatz zu PVC können sie aufgrund ihrer Beständigkeit gegen UV-Strahlung, Witterungseinflüsse und Ozoneinwirkung auch in Außenbereichen eingesetzt werden.

SCHLUSSFOLGERUNG: KUNSTSTOFF vs. METALL

Um die beste Schnellkupplung auszuwählen, ist das Material nur ein Teil des Auswahlprozesses. Die Leistungsmerkmale der Schnellkupplung, die Anwendung, in der die Schnellkupplung verwendet werden soll, und das Material, aus dem die Schnellkupplung hergestellt werden soll, müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Alle diese Eigenschaften sind gleichermaßen wichtig, wenn Sie eine Schnellkupplung installieren oder reparieren wollen.

Achten Sie darauf, dass Sie langfristig investieren. Der Einbau einer billigen oder minderwertigen Schnellkupplung kann zu übermäßigen Reparaturen, unnötigen Ausfallzeiten, Leistungsproblemen von Werkzeugen und Maschinen sowie einer begrenzten Lebensdauer von Hydraulik-, Fluid- und Pneumatikkomponenten führen.

Sind also Schnellverschlusskupplungen aus Kunststoff oder Metall besser? Die Antwort lautet: "Es kommt darauf an". Im Allgemeinen haben Schnellverschlusskupplungen aus Metall einen Vorteil gegenüber Schnellverschlusskupplungen aus Kunststoff, wenn es darum geht, hohe Temperaturen und hohe Druckanforderungen in einem System zu bewältigen. Schnellverschlusskupplungen aus Kunststoff können erfolgreich für Anwendungen mit niedrigen Temperaturen und niedrigerem Druck eingesetzt werden. Es gibt zwar Hochleistungs-Kunststoffkupplungen und -fittings, aber die Kosten sind für die meisten Anwendungen ein limitierender Faktor. Schnellkupplungen aus Kunststoff eignen sich in der Regel am besten für unkritische Anwendungen, bei denen ein Ausfall eher lästig als schädlich ist. Denken Sie immer zuerst an die Sicherheit.