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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein Lagerauge aufweisenden Werkstückes, wobei auf die Lageraugenfläche nach einer passgenauen Bearbeitung eine Gleitschicht galvanisch abgeschieden wird, die eine Lauffläche mit einer Profilierung in Form von über die axiale Länge verteilten, in Umfangsrichtung verlaufenden, nutenartigen Ausnehmun- gen bildet.
Um bei Gleitlagern für Verbrennungskraftmaschinen die Lagergeräusche zu verringern, ist es bekannt (AT 409 531 B), die Umfangsfläche des Lagerauges mit einer Profilierung in Form von über die axiale Länge verteilten, in Umfangsrichtung verlaufenden, nutenartigen Ausnehmungen zu versehen, bevor auf diese profilierte Lageraugenfläche eine Gleitschicht galvanisch abgeschieden wird, die aufgrund der profilierten Lageraugenfläche eine dieser Profilierung folgende Lauffläche bildet.
Durch diese analoge Profilierung der Lauffläche kann das zur Ausbildung eines hydrodyna- mischen Schmiermittelkeiles vorzugebende Mindestlagerspiel für eine Vollschmierung verringert werden, weil sich durch die in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen einerseits ein zusätz- liches Schmierölangebot im engsten Spalt zwischen Lauffläche und Zapfen ergibt und anderseits die axiale Schmierölverdrängung nach aussen zu den beiden Lagerseiten hin behindert wird. Mit dem geringeren Lagerspiel werden die Lagergeräusche merklich herabgesetzt. Die notwendige passgenaue Profilierung der Lageraugenfläche ist allerdings aufwendig, wozu noch kommt, dass im Stegbereich zwischen den nutenartigen Ausnehmungen der Lauffläche die mit zunehmendem Verschleiss steigende Gefahr eines Durchtrittes des harten Lageraugenwerkstoffes durch die Gleitschicht auftritt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Werk- stückes der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass trotz einer Verminderung des Herstellungsaufwandes ein geräuscharmes, dynamisch hochbelastbares Gleitlager erhalten wird, das eine verbesserte Standfestigkeit besitzt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Lageraugenfläche passgenau nach einem Kreiszylinder bearbeitet wird, bevor die Gleitschicht auf die bearbeitete Lageraugenfläche zur Bildung der Lauffläche in einer unterschiedlichen, dem Endmass der profilierten Lauffläche entsprechenden Dicke galvanisch abgeschieden wird.
Da durch das Auftragen der Gleitschicht auf der Lageraugenfläche in einer unterschiedlichen, die angestrebte Profilierung der Lauffläche ergebenden Dicke die Notwendigkeit einer Profilierung der Lageraugenfläche entfällt, braucht die Lageraugenfläche nur passgenau nach einem Kreiszylin- der bearbeitet zu werden. Dazu kommt, dass im Stegbereich zwischen den nutenartigen Ausneh- mungen die Gefahr eines Durchtrittes der Lageraugenfläche durch die Gleitschicht bei einem teilweisen Verschleiss ausgeschlossen wird, so dass sich nicht nur einfache Herstellungsbedingun- gen ergeben, sondern auch eine hohe Standzeit sichergestellt werden kann.
In diesem Zusam- menhang ist ausserdem zu bedenken, dass beim galvanischen Abscheiden der Gleitschicht die Abscheiderate von der jeweiligen Stromdichte abhängt und die Stromdichte in der Regel Einfluss auf die Anteile der Legierungselemente der abgeschiedenen Gleitschicht hat. Dies bedeutet, dass die nutenartigen Ausnehmungen eine unterschiedliche Härte gegenüber den Stegen zwischen diesen Ausnehmungen aufweisen können, was vorteilhaft für die tribologischen Eigenschaften der Gleitschicht ausgenützt werden kann.
Beim Beschichten eines Werkstückes mit geteiltem Lagerauge wird die Lageraugenfläche nach dem Zusammenfügen des geteilten Lagerauges passgenau bearbeitet und dann mit der Gleit- schicht galvanisch beschichtet, bevor die Gleitschicht durch ein Bruchtrennen entsprechend der Teilung des Lagerauges geteilt wird. Da nach dem Zusammenfügen des geteilten Lagerauges die passgenaue Bearbeitung der Lageraugenfläche vorgenommen wird, um die Voraussetzungen für eine die Endabmessungen ohne Nachbearbeitung sicherstellenden Massbeschichtung zu schaffen, braucht nach dem dünnschichtigen Auftragen der Gleitschicht lediglich dafür gesorgt zu werden, dass die aufgetragene Gleitschicht entsprechend der Teilung des Lagerauges geteilt wird, was vorteilhaft durch ein Bruchtrennen gelingt.
Die vergleichsweise geringe Schichtdicke sowie die gute Haftung der galvanisch abgeschiedenen Gleitschicht auf der Lageraugenfläche stellen ja vorteilhaf- te Voraussetzungen für eine problemlose Bruchtrennung dar.
Zum galvanischen Beschichten des Lagerauges eines erfindungsgemässen Werkstückes kann von einer Einrichtung zum galvanischen Abscheiden der Gleitschicht auf die Lageraugenfläche in einem elektrischen Feld zwischen dem als Kathode geschalteten Werkstück und einer zum Lager-
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auge koaxialen Anode ausgegangen werden. Wird die Anode mit einer an die Laufflächenprofilie- rung angepassten Strukturierung ihrer der Lageraugenfläche zugekehrten Anodenfläche versehen, so ergeben sich im Bereich der späteren Stege der Laufflächenprofilierung kürzere Abstände zwischen der Anodenfläche und der durch die kreiszylindrische Lageraugenfläche gebildeten Kathodenfläche als im Bereich der nutenartigen Ausnehmungen zwischen diesen Stegen.
Dies hat im Stegbereich eine grössere Feldstärke und damit eine höhere Stromdichte mit einer grösseren Abscheiderate zur Folge.
Damit eine über den Umfang gleichmässige Abscheidung der Gleitschicht aus der Elektrolyt- flüssigkeit sichergestellt werden kann, kann die Anode und das Werkstück relativ zueinander um die Lageraugenachse drehbar gelagert werden. Obwohl sich im allgemeinen eine angetriebene Anode konstruktiv einfacher verwirklichen lässt, ist es selbstverständlich auch möglich, dass nicht die Anode, sondern das Werkstück rotiert.
Die strukturierte Anodenfläche kann in herkömmlicher Weise durch eine formgebende Gestal- tung der Umfangsfläche der Anode erzielt werden. Es ist aber auch möglich, die Anodenfläche durch einen Bürstenbesatz mit elektrisch leitenden Borsten auszurüsten, so dass sich zwischen den Spitzen der Bürstenborsten und der Lageraugenfläche eine entsprechend höhere Feldstärke als in den anschliessenden Bereichen ergibt. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Borsten des Bürstenbesatzes in achsnormalen Ebenen liegen, um die angestrebte Laufflächenprofilierung zu ermöglichen.
Zur Verstärkung der Feldstärkenunterschiede zwischen den Stegbereichen und den Bereichen der dazwischenliegenden nutenartigen Ausnehmungen der Laufflächenprofilierung kann die struk- turierte Nutenoberfläche im Bereich der Profilnuten der Lauffläche eine elektrischen Isolierung aufweisen. Beim Einsatz eines Bürstenbesatzes kann diese elektrische Isolierung durch einen elektrisch isolierenden Mantel für die Borsten des Bürstenbesatzes erreicht werden.
Die Strukturierung der Anodenfläche stellt allerdings nur eine Möglichkeit dar, die Gleitschicht unter Ausbildung von nutenartigen Ausnehmungen in Umfangsrichtung auf der Lageraugenfläche galvanisch abzuscheiden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass zwischen der Lageraugen- fläche und der Anode eine relativ zum Lagerauge umlaufende, elektrolytdurchlässige Zwischen- schicht mit einer an der Lageraugenfläche anliegenden, an die Laufflächenprofilierung angepasst strukturierten, elektrisch isolierenden Oberfläche vorgesehen wird. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die Gleitschicht in einer grösseren Dicke als zwischen den Berührungsberei- chen abgeschieden wird.
Offensichtlich werden die Berührungsbereiche durch die Reibung zwi- schen der Oberfläche der Zwischenschicht und der auf der Lageraugenfläche aufwachsenden Gleitschicht entsprechend aktiviert. Die Zwischenschicht muss mehreren Anforderungen genügen, weil einerseits die Elektrolytflüssigkeit durch die Zwischenschicht strömen und anderseits ein mechanischer Abtrag der abgeschiedenen Schichten verhindert werden muss. Diesen Anforderun- gen kann in vorteilhafter Weise durch eine Zwischenschicht entsprochen werden, deren an der Lageraugenfläche anliegende Oberfläche aus einem Gewebe besteht.
Die Profilierug dieser Ober- fläche ergibt sich durch die Kreuzungsstellen zwischen Schuss und Kette, wobei darauf geachtet werden muss, dass diese Kreuzungsstellen in achsnormalen Ebenen zur Umlaufachse der Zwi- schenschicht liegen, damit die geforderte Laufflächenprofilierung sichergestellt ist. Anstelle eines Gewebes kann aber auch ein bürstenartiger Belag der Anode treten, dessen Borsten für eine entsprechende Reibung zwischen der Zwischenschicht und der sich bildenden Gleitschicht sorgen.
Soll das Werkstück während der galvanischen Abscheidung der Gleitschicht auf die Lagerau- genfläche nicht gedreht werden, so empfiehlt es sich, die Zwischenschicht auf der dann drehbar gelagerten Anode anzuordnen, weil eine zwischen der Anode und dem Lagerauge für sich umlau- fende Zwischenschicht zusätzliche konstruktive Massnahmen bedingt. Die Anode als Träger für die Zwischenschicht bringt aber auch bei einer stillstehenden Anode und einem umlaufenden Werk- zeug konstruktive Vorteile mit sich.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Beschichten des Lagerauges eines Werkstückes mit einer Gleitschicht in einem schematischen Blockschaltbild, Fig. 2 die der Lageraugenfläche gegenüberliegende Anodenfläche ausschnittsweise in einem
Axialschnitt in einem grösseren Massstab, Fig. 3 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform einer Beschichtungsvorrichtung,
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Fig. 4 eine zwischen der Anode und der zu beschichtenden Lageraugenfläche gemäss der Fig. 3 vorgesehene Zwischenschicht ausschnittsweise in einem Axialschnitt in einem grösseren
Massstab, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Beschichten eines
Lagerauges in einem schematischen Blockschaltbild, Fig.
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 in einem grösseren Massstab und Fig. 7 eine zusätzliche Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Beschichten eines Lagerauges in einem schematischen Blockschaltbild.
Um ein Werkstück 1 mit einem Lagerauge 2, beispielsweise ein Pleuel, im Bereich der Lager- augenfläche 3 so mit einer Gleitschicht 4 beschichten zu können, dass die durch die Gleitschicht 4 gebildete Lauffläche 5 eine Profilierung mit nutenartigen Ausnehmungen 6 erfährt, die in Umfangs- richtung verlaufen und über die axiale Länge des Lagerauges 2 verteilt sind, wird zunächst die Lauffläche 3 des Lagerauges 2 passgenau nach einem Kreiszylinder bearbeitet.
Dies bedeutet bei einem geteilten Lagerauge 2, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, dass bei einer bevorzugten Bruchtrennung des Werkstückes das Lagerauge 2 zunächst entlang einer Sollbruchstelle geteilt wird, bevor der abgetrennte Lagerdeckel 7 zur Bearbeitung der Lageraugenfläche 3 wieder befes- tigt wird, um Verformungen des Werkstückes 1 beim Bruchtrennen beispielsweise aufgrund der im Bereich der Sollbruchstelle vorgenommenen Versprödung ausgleichen zu können. Nach der pass- genauen Bearbeitung der Lauffläche 3 entsprechend einem Kreiszylinder wird das Werkstück 1 in üblicher Weise zur galvanischen Beschichtung der Lageraugenfläche 3 vorbereitet und in eine entsprechende Einrichtung 8 eingebracht.
Diese Einrichtung 8 weist eine Anode 9 auf, zwischen der und dem als Kathode geschalteten Werkstück 1 ein elektrisches Feld aufgebaut wird, sobald das Werkstück 1 und die Anode 9 an ein entsprechendes Gleichstromnetz 10 angeschlossen werden. Da die Stärke des elektrischen Feldes und damit die für die Abscheiderate massgebende Stromdichte bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen vom Abstand zwischen der durch die Lager- augenfläche 3 gebildeten Kathodenfläche und der dieser Kathodenfläche zugeordneten Anoden- fläche abhängt, kann durch eine an die Profilierung der Lauffläche 5 angepasste Strukturierung der Anodenfläche eine Feldstärkenverteilung über die axiale Länge des Lagerauges 2 erreicht werden, die aufgrund der dadurch bedingten unterschiedlichen Abscheideraten für eine Gleitschicht 4 mit einer durch nutenartige Ausnehmungen 6 profilierten Lauffläche 5 sorgt,
wie dies in der Fig. 2 näher dargestellt ist. Zur Verstärkung der Feldstärkenunterschiede kann die Anode 9 im Bereich der zu bildenden nutenartigen Ausnehmungen 6 mit einer elektrischen Isolierung 11 versehen werden. Damit die Abscheidung der Gleitschicht 4 aus der Elektrolytflüssigkeit über den Umfang des Lagerauges 2 gleichmässig erfolgt, ist für eine relative Drehung der Anode 9 gegenüber dem Werkstück 1 zu sorgen. Dies kann durch eine Lagerung der Anode 9 auf einer Antriebswelle 12 erreicht werden.
Eine andere Möglichkeit, eine galvanische Abscheidung der Gleitschicht 4 mit einer über die axiale Erstreckung des Lagerauges 2 wiederholt unterschiedlichen Dicke zur Bildung einer Laufflä- che 5 mit in Umfangsrichtung verlaufenden, nutenartigen Ausnehmungen 6 zu erreichen, ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Zwischen der Anode 9 und der zu beschichtenden Lageraugenfläche 3 ist eine Zwischenschicht 13 vorgesehen, die eine entsprechend der Laufflächenprofilierung profilierte elektrisch isolierende Oberfläche aufweist, mit der sie an der Lageraugenfläche 3 bzw. an der aufwachsenden Gleitschicht 4 anliegt, allerdings nur im Bereich der späteren Stege 14 zwischen den nutenartigen Ausnehmungen 6 der Lauffläche 5.
Gemäss der Fig. 4 wird diese profilierte Ober- fläche durch ein Gewebe 15 gebildet, dessen durch die Kreuzungsstellen von Schuss und Kette gebildeten Dickstellen sich an die Lageraugenfläche 3 bzw. die aufwachsende Gleitschicht 4 anlegen und bei einem Umlauf gegenüber dem Werkstück 1 für eine Reibkraft sorgen, die die aufwachsende Gleitschicht 4 im Reibungsbereich aktiviert und für ein schnelleres Wachstum der Gleitschicht als im Bereich ausserhalb dieser Reibungsstellen sorgt. Mit der Befestigung der Zwi- schenschicht 13 auf der Anode wird in konstruktiv einfacher Weise für den erforderlichen Umlauf dieser Zwischenschicht 13 gesorgt. Es muss nur darauf geachtet werden, dass die Lageraugenflä- che 3 ausreichend mit Elektrolytflüssigkeit versorgt wird, was eine entsprechende Durchlässigkeit der Zwischenschicht 13 für die Elektrolytflüssigkeit voraussetzt.
Die Elektrolytflüssigkeit kann zu diesem Zweck beispielsweise radial über die Anode 9 zugeführt werden.
Anstatt eines Gewebes 15 kann die Zwischenschicht 13 auch aus einem bürstenartigen
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Belag 16 bestehen, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Die in axialer Richtung zeilenweise nebeneinandergereihten Borsten des bürstenartigen Belages 16 aktivieren die galvanische Ab- scheidung der Gleitschicht 4 in ihrem Umlaufbereich, was zu einem grösseren Dickenwachstum als in den Zwischenbereichen zwischen den Borstenzeilen führt. Zum Unterschied zu der Ausbildung der galvanischen Einrichtung 8 nach der Fig. 3 werden das Werkstück 1 und die Anode 9 gemäss dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 undrehbar festgehalten. Es wird lediglich der auf einem gesonderten Tragring 17 angeordnete bürstenartige Belag 16 umlaufend angetrieben.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gilt, dass für einen ausreichenden Zustrom von Elektrolytflüssigkeit zur zu beschichtenden Lageraugenfläche 3 Vorsorge getroffen werden muss.
Schliesslich kann der Fig. 7 entnommen werden, dass es zur Strukturierung der Anodenfläche nicht einer formgebenden Gestaltung bedarf, wenn die der Lageraugenfläche 3 gegenüberliegende Anodenfläche mit einem Bürstenbesatz 18 mit elektrisch leitenden Borsten versehen ist, so dass die Borstenenden das sich zwischen dem Bürstenbesatz 18 und der Lageraugenfläche 3 aufbauende elektrische Feld hinsichtlich der Feldstärkenverteilung bestimmen. Aufgrund der im Bereich der Borstenzeilen höheren Feldstärke ergibt sich eine höhere Abscheiderate für die Gleitschicht, was zu der gewünschten Profilierung der Lauffläche 5 führt. Die Borsten des Bürstenbesatzes 18 kön- nen zusätzlich mit einem elektrisch isolierenden Mantel versehen sein, um die Feldstärkenunter- schiede zwischen den Bereichen der Borstenzeilen und der dazwischenliegenden Lückenbereiche zu vergrössern.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein Lagerauge aufweisenden Werkstückes, wobei auf die Lageraugenfläche nach einer passgenauen Bearbeitung eine Gleitschicht galvanisch abgeschieden wird, die eine Lauffläche mit einer Profilierung in Form von über die axiale Länge verteilten, in Umfangsrichtung verlaufenden, nutenartigen Ausnehmungen bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugenfläche passgenau nach einem Kreiszy- linder bearbeitet wird, bevor die Gleitschicht auf die bearbeitete Lageraugenfläche zur Bil- dung der Lauffläche in einer unterschiedlichen, dem Endmass der profilierten Lauffläche entsprechenden Dicke galvanisch abgeschieden wird.