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Auf pulvermetallurgischem Wege hergestellter Werkstoff für Lager
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für
Lager, Führungskörper, Gleitkörper oder solche Maschinenteile, die im Betriebe in ähnlicher Weise auf gleitende Reibung beansprucht werden, wie dies bei Lagerschalen der Fall ist.
Die pulvermetallurgische Herstellung solcher
Körper ist an sich bekannt. Diese Körper bestehen aus einer porös gesinterten Legierung oder gelegentlich auch aus einem porös gesinterten Metall, in dessen Poren Öl kapillar angesaugt wird. Im Laufe des Betriebes geben die Kapillaren des porösen Körpers Öl ab und sorgen somit für die Schmierung der Lagerstelle. Es ist auch schon ein Lager bekanntgeworden, bei welchem ein poröser Metallschwamm, der mit der Bleilagerlegierung getränkt ist, auf eine starke, vorzugsweise aus Stahlblech hergestellte Metallunterlage aufgebracht ist. Derartige Körper haben sich im Betriebe bewährt.
Sie können indes nicht mit grosser Festigkeit hergestellt werden und, abgesehen davon, wird-verglichen mit den üblichen Legierungen, die für Lager benutzt werden, wie Bleibronze, Blei-KupferLegierungen, Kupfer-Zinn-Bronze oder Weiss- metall-verhältnismässig wenig an kostspieligen Legierungsmetallen eingespart, da die Poren naturgemäss nur ein geringes Volumen einnehmen und andererseits, der verminderten Festigkeit wegen, bei grösseren Lagerdrücken solche Lager nicht verwendet werden können. Ähnliches gilt für solche Lagerkörper, bei welchen in eine Kupfergrundmasse oder in die Grundmasse einer meist auf der Kupferbasis aufgebauten Legierung Graphit eingelagert wird, das im Betriebe die Aufgabe des Schmieren der Lagerstelle übernimmt.
Ein weiterer Vorschlag geht dahin, auf ein Eisenblechband ein Nickelpulver aufzustreuen, dieses lose Pulver durch Sinterung mit dem Eisenband zu verbinden und die mehr oder minder schwammige gesinterte Schicht aus Nickel mit einem bleihaltigen Lagermetall zu tränken. Das letztgenannte Verfahren hat den Nachteil, dass wenig definierte Verhältnisse entstehen. Das Aufbringen des Nickelpulvers in gleichmässiger Schichtdicke ist sehr schwierig und praktisch kaum zu erreichen. Die Haftfestigkeit des Nickels auf dem Blechband ist schlecht und führt bei der Weiterverarbeitung zu Unzuträglichkeiten.
Zweck der Erfindung ist es, unter Benützung der an sich bekannten Lagermetalle, wie Bleibronze, Blei-Kupfer-Legierungen, Kupfer-ZinnBronze, Weissmetall od. dgl., und deren günstigen Lagereigenschaften Lagerkörper herzustellen, die einerseits eine beträchtliche Einsparung dieser Legierungen gestatten und andererseits dem Lagerkörper besondere Festigkeitseigenschaften vermitteln, die letzten Endes wieder auf eine Einsparung des sogenannten"Lagermetalles" hinauslaufen, da die Lagerkörper bei einem gegebenen Lagerdruck mit geringeren Abmessungen hergestellt werden können.
Erfindungsgemäss wird hiezu vorgeschlagen, ein poröses Eisenskelett vorzusehen, das mit einer für Lagerzwecke geeigneten Legierung derart getränkt ist, dass ein kompakter Körper entsteht. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, den gemäss der Erfindung vorzusehenden Eisenskelettkörper mit einer Dichte von 4 bis 7 g/cm3 herzustellen, wobei es besonders vorteilhaft ist, Dichten von 5 bis 6. 5 g/cm3 zu wählen. Die Herstellung von Eisenskelettkörpern ist in der Pulvermetallurgie an sich bekannt. Die gewünschte Dichte wird erreicht durch Anwendung bestimmter Drücke und durch die Auswahl der geeigneten Körnung für das zu verwendende Eisenpulver. Die Herstellung kann aber auch derart erfolgen, dass dem Pulver flüchtige organische Bestandteile, auch Kohle bzw.
Graphit, beigemengt werden, die beim Sintern der kaltgepressten Formkörper verbrennen und entsprechende Hohlräume zurücklassen.
Bei der Herstellung der Eisenskelettkörper wird so verfahren, dass von vornherein Formkörper gepresst werden, die bereits die Gestalt des Enderzeugnisses aufweisen, so dass lediglich ein geringfügiges Überarbeiten notwendig ist.
Der Eisenskelettkörper ist gemäss der Erfindung mit einer für Lagerzwecke geeigneten Legierung zu tränken. Das Tränken von Skelettkörpern mit flüssigen Metallen oder Legierungen ist an sich in der Pulvermetallurgie als"Einseligern"bekanntgeworden. Das Verfahren besteht darin, dass der gesinterte Skelettkörper
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mit einer Schmelze der betreffenden Legierung oder des Metalles in Berührung gebracht wird, worauf die Kapillaren des Skelettkörpers die Schmelze aufsaugen.
Durch hinreichend langes Einwirkenlassen der Schmelze wird ein vollkommen kompakter Körper erzielt, der aus einem Eisenskelett besteht, dessen Poren und Kapillaren mit erstarrter Schmelze gleichmässig angefüllt sind. Es kann auch so verfahren werden, dass der Skelettformkörper zunächst in Lagerstützkörper eingepasst und dann erst das Tränken durchgeführt wird, so dass sich auf diese Weise unmittelbar eine guthaftende Verbindung zwischen Stützkörper und Lagerkörper ergibt.
Die Zusammensetzung der Legierung, die gemäss der Erfindung zum Tränken zu verwenden ist, ist nicht eindeutig festgelegt, wird aber zweckmässigerweise in Anpassung an die besonderen Bedingungen ausgewählt, die für das betreffende Lager erwünscht sind. Man wird daher vorzugsweise zurückgreifen auf an sich schon bekannte Lagerlegierungen, die z.
B. durch folgende Zusammensetzungen gekennzeichnet sind :
EMI2.1
<tb>
<tb> Bleibronze <SEP> mit <SEP> 65-80 <SEP> % <SEP> Kupfer
<tb> 10-25 <SEP> % <SEP> Blei
<tb> 2-10 <SEP> % <SEP> Zinn <SEP> und <SEP> gegebenenfalls
<tb> 2- <SEP> 6 <SEP> 0'0 <SEP> Nickel <SEP> und/oder
<tb> Zink <SEP> ;
<tb> Blei-Kupfer-Legierungen <SEP> mit <SEP> 15-35 <SEP> o <SEP> Blei
<tb> Rest <SEP> Kupfer <SEP> ;
<tb> Kupfer-Zinn-Bronzen <SEP> mit <SEP> 85-90 <SEP> % <SEP> Kupfer
<tb> 10-15 <SEP> % <SEP> Zinn
<tb> bis <SEP> 0-5 <SEP> % <SEP> Phosphor.
<tb>
Ferner haben sich als zweckmässig erwiesen sogenannte Weissmetalle auf der Zinn-oder Bleibasis, wie beispielsweise
EMI2.2
<tb>
<tb> Legierungen <SEP> mit <SEP> 80-93 <SEP> % <SEP> Zinn
<tb> 3-10 <SEP> % <SEP> Kupfer
<tb> 3-12% <SEP> Blei
<tb> oder <SEP> Legierungen <SEP> mit <SEP> 2-20 <SEP> % <SEP> Zinn
<tb> 10-15 <SEP> % <SEP> Antimon
<tb> 0#3-0#5 <SEP> % <SEP> Kupfer
<tb> Rest <SEP> Blei.
<tb>
Verglichen mit einem gleichen Lagerkörper, der ausschliesslich aus sogenanntem"Lagermetall'besteht, erhöht der poröse Eisenskelettformkörper einerseits die mechanische Festigkeit des Gesamtlagerkörpers, anderseits nimmt er in seinen Poren soviel Lagermetall auf, dass er praktisch die gleichen Lagereigenschaften aufweist wie das Lagermetall, mit welchem er getränkt ist. Wie bereits erwähnt, werden diese
Eigenschaften insbesondere dann erzielt, wenn der Eisenskelettformkörper mit einer Dichte von 5 bis 6-5 glcm3 hergestellt ist.
Bei einem so hergestellten Lagerkörper können bedeutende Mengen an sogenanntem Lagermetall eingespart werden. Die Bedingungen können beispielsweise so eingestellt werden, dass ein Eisenskelettformkörper nur 40% jener
Gewichtsmenge einer Blei-Kupfer-Legierung aufnimmt, die für die Herstellung eines sogenannten "massiven" Metall-Lagers erforderlich wäre. Ausserdem wird dadurch eine grössere mechanische Festigkeit, hervorgerufen durch das Eisenskelett, erzielt.
Im nachfolgenden sei die Herstellung des Werkstoffes für Lagerkörper gemäss der Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen geschildert.
Beispiel 1 : Eisenpulver mit einer Körnung von weniger als 0-05 mm wird in eine zylindrische Form mit Kern fest eingestampft und in dieser Form auf etwa 1000 C erhitzt. Auf diese Weise wird ein Eisenskelettformkörper mit einer Dichte von etwa 4-5 bis 5 gfcm3 erzielt. Anschliessend wird dieser Skelettkörper in ein Blei-Kupfer-Bad getaucht, das eine Zusammensetzung von etwa 30% Blei und 70 % Kupfer aufweist. Der Skelettkörper nimmt durch dieses Tauchen etwa 50 % seines Gewichtes von dieser Legierung auf. Durch das Tränken wird ein vollkommen dichter Körper erzielt.
Beispiel 2 : Aus Eisenpulver mit einer Körnung von 0-15 bis 0-3 mm wird durch Pressen mit einem Druck von etwa 2 t/cm2 ein zylindrischer Formkörper mit einer Dichte von etwa 5-5 bis 5. 8 gjcm3 hergestellt. Nach einer Sinterung bei etwa
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Blei, getaucht. Der verhältnismässig grobporige Formkörper nimmt etwa 35 % seines Gewichtes von dieser Legierung auf. Das Ergebnis dieser Massnahmen ist ein vollkommen dichter Lagerkörper.