AT246499B - Lagerschale, Stoßringe od. dgl. mit selbstschmierender Oberfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

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  Lagerschale, Stossringe od. dgl. mit selbstschmierender
Oberfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung 
 EMI1.1 
 

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   Nach einer Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein starker metallischer Rückenstrei- fen,   z. B.   aus Flussstahl, gereinigt und notfalls kupferplatiert, bevor die Pulvermischung lose auf die
Oberfläche des metallischen Rückenstreifens bis zur gewünschten Dicke aufgebracht wird bzw. aufgestreut wird. Die Pulvermischung kann   aus 79, 51o   Kupfer, 12,   51o   Zinn und   8%   Graphit bestehen, wobei die Pro- zentsätze auf das Gewicht bezogen sind. Der Rückenstreifen mit dem aufgebrachten Pulver wird in einer
Atmosphäre, die eine unerwünschte Oxydation oder Reaktion mit dem Pulver vermeidet, auf eine Sinter- temperatur unterhalb des Gleichgewichtsverhältnisses der Legierung erhitzt, die aus der betreffenden Me- tallpulvermischung besteht,   z.

   B.   auf eine Temperatur zwischen 600   und 750oC,   und wird nach dem Her- ausnehmen aus dem Ofen und Abkühlen zur Verdichtung der Pulverschicht gewalzt. Der zusammenge- setzte Streifen wird dann einer weiteren Hitzebehandlung unterworfen, um die Bindung zwischen den
Metallpulverkörnern und den   Metallpulverkörnern   mit dem Rückenstreifen zu erreichen und um Spannun- gen in dem metallischen Pulvergrundstoff aufzuheben. Der zusammengesetzte Streifen kann dann üblichen   Herstellungsvorgängen   unterworfen werden,   z. B.   einem Schneiden, Formen und einer Maschinenbearbeitung, um Lagerschalen, Stossringe oder andere Komponenten zu erzeugen. 



   Um die Erfindung verständlicher zu machen, wird sie nun an Hand eines Ausführungsbeispieles nach   den Zeichnungen erläutert, u. zw. zeigen :   Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur   Durchführung   des Verfahrens nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 eine Aufsicht auf die Streuanordnung mit weggenommenem Trichter, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Lagerschale nach der Erfindung. 



   Nach   dem Ausführungsbeispiel   wird ein Rückenstreifen 1 aus Flussstahl von einer Rolle la durch angetriebene, geraderichtende Walzen 2 zugeführt und, nachdem er die Streuvorrichtung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 3 angedeutet ist und durch die die Pulvermischung 7 lose auf die Oberfläche des Streifens gestreut wird, passiert hat, läuft er durch einen Sinterofen 4. Nach Verlassen   des Sinterofens wird der Streifen mit der aufgebrachtenPulverschicht 7 zwischen Walzen   5 gewalzt, um das Pulver zu einer dichten Schicht auf der Oberfläche des metallischen Rückenstreifens zu verdichten. Nach Verlassen der Walzen 5 läuft der zusammengesetzte Streifen durch einen Temperofen 6.

   Der zusammengesetzte Streifen wird aus dem Temperofen durchZugwalzen 8 herausgezogen und kann dann in die gewünschten Längen zerschnitten bzw. auf eine Rolle aufgewickelt oder direkt Maschinen zugeführt werden, um die herzustellenden Komponenten zu bearbeiten. 



   In der Streuvorrichtung 3 wird die Pulvermischung 7 der Oberfläche des Streifens 1 aus einem Trichter 9 zugeführt. Der Streifen 1 bewegt sich in der Streuvorrichtung auf einem endlosen Band 10, das breiter ist als der Streifen 1 und durch den starren Tisch 11 abgestützt wird. Der Streifen wird seitlich in bezug auf den Trichter mittels umgekehrter L-förmiger Führungen 12 eingestellt, die oberhalb des Bandes 10 abgestützt sind. Der Trichter 9, der von den Führungen 12 getragen wird, besitzt einen Auslass 9a, der so tief ist, dass er auf dem Streifen eine Pulverschicht erzeugt, die grösser ist als die Dicke der tatsächlich geforderten losen Streuschicht. Die Seitenwandungen der Führungen 12 halten das Pulver 7 auf dem Streifen, wobei Seitenzonen desselben nicht von Pulver bedeckt sind.

   Die Pulverschicht wird dann ausgebreitet, um diese Seitenzonen abzudecken und um die Pulverschicht mit der geforderten Dicke zu erzeugen, u. zw. geschieht dies durch eine im wesentli-   chen     V-formige Verteilerklinge   oder ein Schar 13, durch die bzw. durch das überschüssiges Pulver über die Seiten des metallischen Rückenstreifens 1 und auf die Oberfläche des Bandes 10 abgelenkt wird. Das Pulver, das auf das Band fällt, gelangt in einen Sammelbehälter 14, aus dem es zu dem Trichter 9 zurückgeführt werden kann. 



   Der Ofen 4, der schwer schmelzbare Wandungen 15 aufweist, kann in irgendeiner geeigneten Weise durch die allgemein angedeuteten Beheizungsmittel 16 erhitzt werden. Der Metallstreifen mit dem aufgebrachten Pulver durchläuft eine Muffe 17 im Ofen, der Wandungen aus einer hitzebeständigen Legierung, z.   B,   aus einer unter dem Warenzeichen "Inconel" bekannten Legierung, aufweist, wobei   die Muffe eine Atmosphäre enthält, die eine unerwünschte Oxydation oder Reaktion   mit dem Pulver vermeidet,   z. B. eine Atmosphäre   aus   gespaltenem Ammoniak besitzt. Diese Atmosphäre   kann in der Muffe über den   Einlass'18 zugeführt werden. Überschüssiges Gas wird an den Enden der Muffe verbrannt.

   Das Auslassende der    Muffe ist mit einer wassergekühlten Kühlplatte 19   hinter dem Ende der Ofenkammer versehen. Das Einlass-   ende der Muffe kann ebenfalls mit einem umlaufenden wassergekühlten Durchgang 20 versehen sein. 



   Der Ofen soll so angeordnet werden, dass die Temperatur des Pulvers nicht zu schnell auf die Sintertemperatur ansteigt. Die erforderliche Zeit zur Erreichung der Sintertemperatur soll mindestens 1 min, vorzugsweise nicht weniger als 1 1/2 min, betragen, um eine Zerstörung der Pulverschicht zu vermeiden. Um dies zu erreichen, kann die Ofenkammer am besten etwa 3 m lang gewählt sein, wenn der 

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Metallstreifen mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m pro Minute zugeführt wird. Die Beheizung 16 kann in Abschnitte unterteilt werden, die gesondert gesteuert werden können, um den Anstieg der Tem- peratur einzuregeln. Etwaiges Pulver, das von dem Streifen in die Muffe abfällt, wird in einem Gehäu- se 21 im Boden der Muffe gesammelt, dessen Boden periodisch geöffnet werden kann, um das gesam- melte Pulver zu entleeren.

   Das Gehäuse 21 soll sich in einer Stellung befinden, wo die Temperatur nicht hoch genug ist, um das Pulver zu schmelzen. Nachdem der Streifen für eine kurze Zeit auf der
Sintertemperatur gehalten wird, gelangt er in die Kühlzone und über die Kühlplatte 19 und wird im wesentlichen abgekühlt, bevor er die Muffe verlässt. 



   Der Streifen 1 mit den auf ihm gesinterten Streifen 7 wird dann durch die Walzen 5 kaltgewalzt, um die Dicke der Pulverschicht herabzusetzen und den Kontakt Metall zu Metall zwischen den Metallpulverkörnern und zwischen diesen Körnern und dem Rückenstreifen zu verbessern,   u. zw.   durch
Zerreissen des festen Schmiermittelfilms, wodurch eine im wesentlichen voll verdichtete Schicht erzeugt wird. Die Herabsetzung der Dicke der Pulverschicht kann etwa   801o   betragen. 



   In dieser Stufe ist die Verbindung zwischen den Metallpulverkörnern und zwischen den Körnern und dem Rückenstreifen schwach und die verdichtete Schicht kann daher von dem Rückenstreifen leicht abgekratzt oder abgeschabt werden. 



   Der gewalzte Streifen durchläuft dann einen Temperofen 6, der ähnlich aufgebaut sein kann wie der Sinterofen 4, in welchem das Pulver erneut erhitzt wird auf etwa die gleiche Temperatur wie im Sinterofen 4. Diese Temperbehandlung erzeugt die feste Bindung zwischen den Metallpulverkörnern und zwischen den Körnern und dem Rückenstreifen und hebt die Spannungen in der verdichteten Schicht auf. Nach Verlassen des Temperofens sind die Metallkörner fest miteinander und mit dem Rückenstreifen verschweisst und bilden eine im wesentlichen dichte und zusammenhängende Schicht, bestehend aus dem Metallpulvergrundstoff mit dem festen Schmiermittel in den Zwischenräumen des Grundstoffes, und diese Schicht ist mit der Oberfläche des metallischen Rückenstreifens fest verbunden.

   Die Schicht widersteht einem Abkratzen und der zusammengesetzte Streifen widersteht den Herstellungsvorgängen,   z. B.   zur Erzeugung von Lagerschalen, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. 



   Wenn die gesinterte Pulverschicht auf dem Rückenstreifen heiss an Stelle von kalt aufgewalzt wird, kann der gesonderte Temperofen weggelassen werden, vorausgesetzt, dass das Walzen in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt wird. Die Walzen können   z. B.   in dem Sinterofen gelagert sein. Es ist jedoch wichtig, dass die Spannungen in der verdichteten Schicht aufgehoben werden. 



   Nach einem besonderen Beispiel besteht die Pulvermischung aus 79,   5%   Kupfer, 12, 5% Zinn und 8% kolloidalem Graphit, wobei die Prozentsätze sich auf das Gewicht beziehen. Die Metallpulver haben gemischte Korngrössen von 5 bis 60 u und besitzen vorzugsweise unregelmässige Form. Die Metallpulver und das Graphit werden innig gemischt, bevor sie dem Trichter 9 zugeführt werden. Der   Flussstahlstreifen   1 kann etwa eine Dicke von 1,   25 mm aufweisen.   und seine Oberfläche, auf die das Pulver aufgestreut wird, ist kupferplatiert. Die lose Pulverschicht kann eine Dicke von etwa 5 mm besitzen, die nach dem 
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 tur gehalten, bevor sie durch Überlaufen der Kühlplatte 19 schnell abgekühlt werden. Die Temperatur, auf die das Pulver in dem Temperofen 6 erhitzt wird, beträgt ebenfalls   7250C.   



   Ähnliche Sinter- und Tempertemperaturen sind geeignet, für eine Pulvermischung aus 77, 5% Kupfer, 12,   5%   Zinn und   1fP/o   kolloidalem Graphit, wobei die Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind. 



   Es sind weitere Zusammensetzungen der Pulvermischungen möglich. Verschiedene benutzbare Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die Ziffern in Klammern beziehen sich auf Gewichtsprozentsätze, wenn nichts anderes gesagt ist, und sind Maxima. 

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<tb> 
<tb> 



  Gruppe <SEP> Hauptmetallpulver <SEP> zweite <SEP> Zusätze <SEP> Schmiermittel
<tb> 1 <SEP> Cu, <SEP> Fe, <SEP> AI, <SEP> getrennt <SEP> Zn, <SEP> Sn, <SEP> Pb, <SEP> Cd, <SEP> Sb, <SEP> Graphit, <SEP> Bn, <SEP> MoS <SEP> oder <SEP> eine
<tb> oder <SEP> kombiniert <SEP> oder'Be, <SEP> Mn, <SEP> getrennt <SEP> oder <SEP> Kombination <SEP> dieser, <SEP> vorausweiter <SEP> kombiniert <SEP> mit <SEP> in <SEP> irgendeiner <SEP> Kombi- <SEP> gesetzt <SEP> dass <SEP> die <SEP> Gesamtmenge
<tb> 80..... <SEP> nation, <SEP> vorausgesetzt <SEP> zwischen <SEP> 3-50% <SEP> des <SEP> Volumens
<tb> dass <SEP> sie <SEP> insgesamt <SEP> 15% <SEP> der <SEP> abschliessenden <SEP> Verdichtung
<tb> nicht <SEP> überschreiten, <SEP> liegt.
<tb> optimal <SEP> mit <SEP> bis <SEP> zu
<tb> 50/0 <SEP> Indium <SEP> zusätzlich.
<tb> 



  2 <SEP> Cu <SEP> in <SEP> Kombination <SEP> mit <SEP> Be <SEP> (3), <SEP> Sn <SEP> (15), <SEP> Zn <SEP> (50), <SEP> dasselbe
<tb> ....... <SEP> Ni <SEP> (30), <SEP> P <SEP> (l), <SEP> Si <SEP> (15),
<tb> Ag <SEP> (0, <SEP> 1), <SEP> Te <SEP> (1), <SEP> Cr <SEP> (1),
<tb> Pb <SEP> (und/oder <SEP> In <SEP> - <SEP> 18), <SEP> 
<tb> getrennt <SEP> oder <SEP> in <SEP> irgendeiner <SEP> Kombination, <SEP> jedoch <SEP> insgesamt <SEP> nicht
<tb> über <SEP> 60% <SEP> des <SEP> gesamten
<tb> Metallgehaltes.
<tb> 



  3 <SEP> Fe, <SEP> in <SEP> Kombination <SEP> mit <SEP> Ni <SEP> (5), <SEP> Cr <SEP> (2), <SEP> Mn <SEP> (2), <SEP> dasselbe
<tb> ....... <SEP> Nb <SEP> (1), <SEP> Ti <SEP> (l), <SEP> Mo <SEP> (1),
<tb> Si <SEP> (0, <SEP> 5), <SEP> P <SEP> (1), <SEP> Pb
<tb> (und/oder <SEP> In <SEP> - <SEP> 15), <SEP> 
<tb> getrennt <SEP> oder <SEP> in <SEP> irgendeiner <SEP> Kombination, <SEP> jedoch <SEP> insgesamt <SEP> nicht
<tb> über <SEP> 25% <SEP> des <SEP> gesamten
<tb> Metallgehaltes.
<tb> 



  4 <SEP> Al <SEP> in <SEP> Kombination <SEP> mit <SEP> Ni <SEP> (2), <SEP> Si <SEP> (15), <SEP> Sn <SEP> dasselbe
<tb> ....... <SEP> (50), <SEP> Zn <SEP> (12), <SEP> Mg <SEP> (12),
<tb> Pb <SEP> (und/oder <SEP> In <SEP> - <SEP> 20), <SEP> 
<tb> getrennt <SEP> oder <SEP> in <SEP> irgendeiner <SEP> Kombination, <SEP> jedoch <SEP> gesamt <SEP> nicht <SEP> über
<tb> 50% <SEP> des <SEP> gesamten
<tb> Metallgehaltes.
<tb> 



  5 <SEP> Ni <SEP> getrennt <SEP> oder <SEP> in <SEP> Cu <SEP> (40), <SEP> Si <SEP> (5), <SEP> Mn <SEP> dasselbe
<tb> Kombination <SEP> mit....... <SEP> (3), <SEP> Mg <SEP> (1), <SEP> Sn <SEP> (5),
<tb> Fe <SEP> (2), <SEP> Pb <SEP> und/oder
<tb> In <SEP> (15), <SEP> getrennt
<tb> oder <SEP> in <SEP> irgendeiner
<tb> Kombination, <SEP> jedoch
<tb> gesamt <SEP> nicht <SEP> über
<tb> 60% <SEP> des <SEP> Metallgehaltes.
<tb> 
 



   Der Rückenstreifen soll aus einem Metall hergestellt oder mit einem Metall platiert sein, das mit den Metallkörnern der Pulvermischung eine Verbindung eingeht. Für eine Mischung, bei der Aluminium das Hauptmetallpulver ist, besteht der Rückenstreifen vorzugsweise aus Aluminium. 



   Wenn hohe Prozentgehalte an Schmiermitteln,   z. B. 12%   oder mehr, eingearbeitet werden sollen, werden die kolloidalen Schmiermittelkörner (von etwa 1   iL)   zuerst zusammengeballt durch Kaltpressen 

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 und diese Zusammenballung wird zerpulvert, um Körner von etwa 200 bis 500   u   zu erzeugen, die dann mit dem Metallpulver oder den Metallpulvern gemischt werden. 



   Der Rückenstreifen kann mit einer verdichteten Schicht auf beiden Oberflächen versehen werden, in- dem man einen zusammengesetzten Streifen mit einer verdichteten Schicht auf einer Oberfläche einer zweiten Behandlung unterwirft, um eine verdichtete Schicht auf der andern Oberfläche des Rückenstrei- fens zu erzeugen. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Lagerschale, Stossringe oder sonstige Gegenstände, bei denen ein Lagermetall aus einem gesin- terten pulverförmigen metallischen Grundstoff mit einem festen Schmierstoff kolloidaler Feinheit als selbstschmierende Oberfläche auf ein Trägermetall aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Schmierstoff bis zu   5C1'/0   des Gesamtvolumens der Lagermetallschicht einnimmt.

Claims (1)

1. 2. Lagerschale od. dgl. nach Anspruch 1 mit einer Trägerschicht aus Flussstahl mit mindestens einer kupferplatierten Oberfläche, mit der eine durch Walzen hergestellte Lagermetallschicht aus gesintertem Metallpulver mit 75-80% Kupferanteil fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial aus gesintertem Metallpulver neben dem Kupferanteil 10-15% Gewichtsanteile Zinn und etwa 8 - 120/0 Gewichtsanteile kolloidalen Graphits enthält, welches in die Zwischenräume des metallischen Grundmaterials eingearbeitet ist.

   3. Lagerschale od. dgl. nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Walzen fest mit dem Trägermetall verbundene Schicht aus 79, 5% Kupfer, 121o Zinn und 8% kolloidalem Graphit bestezt, wobei die Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind.

   4. Lagerschale od. dgl. nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Walzen mit dem Trägermetall verbundene Schicht aus 77, 5% Kupfer, 12, 5% Zinn und 10% kolloidalem Graphit besteht, wobei die Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind.

   5. Verfahren zur Herstellung von Lagerschalen, Stossringen od. dgl. nach einem der Ansprüche 1 bis 4 unter Verwendung eines metallischen Trägers mit einer aufgebrachten gesinterten, Graphit enthaltenden Metallpulverschicht, die auf dem Träger verdichtet wird, gekennzeichnet durch inniges Mischen eines oder mehrerer metallischer Pulver mit gemischten Korngrössen bis zu etwa 60 li mit einem zerpulverten festen Schmiermittel aus kolloidalem Graphit und/oder Molybdändisulfid und/oder Bornitrid (das Schmiermittel nimmt 3-50% des Gesamtvolumens ein), durch loses Aufstreuen der Pulvermischung in einer Schicht auf die Oberfläche eines metallischen Rückenstreifens, durch Beheizen des Rückenstreifens mit der aufgebrachten Pulverschicht in einer Atmosphäre,

   die eine unerwünschte Oxydation oder Reaktion mit dem Pulver vermeidet, auf eine Sintertemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Hauptbestandteiles des Metallpulvers, durch Walzen des Streifens mit der aufgebrachten Pulverschicht zwischen Rollen zur Verdichtung der Schicht und durch weiteres Beheizen des gewalzten zusammengesetzten Streifens, durch das eine getemperte, dichte und zusammenhängende Schicht gebildet wird, die aus dem metallischen pulverigen Grundmaterial mit dem festen Schmiermittel in den Zwischenräumen des Grundmaterials besteht, und die mit der Oberfläche des metallischen Rückenstreifens fest verbunden wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erhitzen auf die Sintertemperatur der Streifen und die Pulverschicht vor dem Walzen gekühlt werden und dass der gewalzte zusammengesetzte Streifen einer weiteren Hitzebehandlung unterworfen wird, um die feste Bindung zwischen den Metallpulverkörnern und zwischen diesen Körnern und dem Rückenstreifen herzustellen und um die Spannungen in dem metallischen pulverförmigen Grundmaterial aufzuheben.

   7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Beheizung der Pulverschicht in einem solchen Grade besteht, dass die erforderliche Zeit zur Erreichung der Sintertemperatur mindestens 1 min beträgt.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Walzen eine Herabsetzung in der Dicke der losen Pulverschicht um etwa 80% erzeugt wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus etwa 75 bis 80% Gewichtsteilen Kupferpulver und etwa 10 -150/0 Gewichtsteilen Zinnpulver mit etwa 8-12% Gewichtsteilen kolloidalem Graphit auf die kupferplatierte Oberfläche eines Streifens aus Flussstahl ausgebreitet und dann eine Beheizung des Tragstreifens mit der auf ihr befindlichen Pulverschicht auf eine Sintertemperatur von etwa 7250C in 1 - 3 min erhitzt wird.