Als wichtige Verbindungskomponente des Automobilaufhängungssystems wirkt sich die Materialauswahl von Stoßdämpferlagern direkt auf die Tragfähigkeit, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Umweltanpassungsfähigkeit aus und ist damit ein zentraler Faktor für die Produktleistung und -lebensdauer. Angesichts der unterschiedlichen Fahrbedingungen und Leistungsanforderungen hat die Industrie ein Multimaterialsystem entwickelt, das hauptsächlich auf Metallmatrix-Verbundwerkstoffen basiert und durch Polymere und Speziallegierungen ergänzt wird. Die Materialauswahl erfordert ein umfassendes Gleichgewicht zwischen mechanischen Eigenschaften, Prozessdurchführbarkeit und Kosten.
Im Bereich der Stoßdämpferlager dominieren Metallmatrix-Verbundwerkstoffe, wobei Lagerstahl mit hohem -Kohlenstoffgehalt und Chromgehalt (z. B. GCr15) am weitesten verbreitet ist. Diese Art von Stahl erreicht nach Vakuumentgasung, Präzisionsschmieden und mehreren Wärmebehandlungen eine hohe Härte (HRC60 und höher) und eine ausgezeichnete Kontaktermüdungsfestigkeit und hält den wechselnden Belastungen, die durch die hochfrequente Hin- und Herbewegung des Stoßdämpfers erzeugt werden, wirksam stand. Seine gleichmäßig verteilten Karbidpartikel hemmen die Entstehung und Ausbreitung von Rissen und verbessern so die Verschleißfestigkeit deutlich. In Situationen, in denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, kann die Oberfläche durch Nitrieren oder Verchromen weiter verstärkt werden, um die Lebensdauer in feuchten Umgebungen und Salznebelumgebungen zu verlängern. Metallmaterialien bieten eine überragende Festigkeit und Zuverlässigkeit und eignen sich daher für schwere-Beanspruchungen, hohe-Geschwindigkeiten und komplexe Belastungsbedingungen. Bei gewichtsempfindlichen Anwendungen muss jedoch ihre höhere Dichte berücksichtigt werden.
Hoch{0}}molekulare-Polymere haben in den letzten Jahren eine Ausweitung ihrer Anwendungen erfahren, angetrieben durch die Nachfrage nach Leichtbau und Geräuschreduzierung. Technische Kunststoffe wie modifiziertes Nylon (PA66+GF) und Polyoxymethylen (POM) mit ihrer geringen Dichte (ungefähr ein-Siebtel der von Stahl), hervorragenden Selbstschmiereigenschaften sowie guter Vibrationsdämpfung und Schallabsorption werden in Hilfslagerkomponenten verwendet, die geringe Belastungen und geringe Geräuschentwicklung erfordern. Diese Materialien haben einen viel niedrigeren Reibungskoeffizienten als Metalle, wodurch Betriebsgeräusche und Verschleiß an den zugehörigen Teilen reduziert werden. Sie weisen außerdem eine bessere Beständigkeit gegen chemische Korrosion auf und eignen sich für feuchte, saure und alkalische Umgebungen. Polymere weisen jedoch eine relativ begrenzte Hitzebeständigkeit und Kriechfestigkeit auf und erfordern häufig eine Glasfaserverstärkung oder die Zugabe verschleißfester Füllstoffe, um die Leistungsgrenzen zu verbessern. Darüber hinaus kann es bei hoher Belastung oder anhaltend hohen Temperaturen zu Leistungseinbußen kommen.
Bei extremen Bedingungen wie Schwerlasttransporten, Umgebungen mit hohen{1}Temperaturen oder starken Stoßbelastungen bieten spezielle Legierungsmaterialien einzigartige Vorteile. Auf Kupfer basierende pulvermetallurgische Lager nutzen eine poröse Struktur, die mit Schmieröl imprägniert ist, um eine „Selbstschmierung“ zu erreichen, die den Betrieb auch ohne Öl aufrechterhält und das Risiko eines plötzlichen Ausfalls verringert. Titanlegierungen mit ihrer ultrahohen spezifischen Festigkeit und hervorragenden Korrosionsbeständigkeit werden in der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen mit extrem hohen Anforderungen an Gewicht und Zuverlässigkeit eingesetzt. Obwohl diese Materialien teurer in der Herstellung sind, bieten sie eine umfassende Leistung, die für Metalle und Polymere in speziellen Szenarien nur schwer zu erreichen ist.
Bei der tatsächlichen Materialauswahl müssen Bewertungen auf der Grundlage von Indikatoren wie Tragfähigkeit, Betriebsgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Korrosionsgrad sowie der Reife der Produktionsprozesse und der wirtschaftlichen Machbarkeit durchgeführt werden. Chrom-Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird für allgemeine Straßenfahrzeuge bevorzugt, um den Festigkeits- und Lebensdaueranforderungen gerecht zu werden. Polymermaterialien können für städtische Leichtfahrzeuge oder Fahrzeuge mit neuer Energie in Betracht gezogen werden, um ungefederte Massen und Geräusche zu reduzieren. Für spezielle Fahrzeuge oder Geräte, die in extremen Umgebungen eingesetzt werden, können Pulvermetallurgie- oder Titanlegierungslösungen eingeführt werden. Mit der Weiterentwicklung der Verbundwerkstofftechnologie wird erwartet, dass neue Materialien, die geringes Gewicht, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und intelligente Überwachungsfunktionen vereinen, in Zukunft neue Wege zur Verbesserung der Leistung von Stoßdämpferlagern eröffnen.
