AT412075B

AT412075B - Verfahren zum herstellen eines wenigstens ein lagerauge aufweisenden werkstückes

Info

Publication number: AT412075B
Application number: AT0150402A
Authority: AT
Original assignee: Miba Gleitlager Gmbh
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-09-27
Also published as: DE10344723B4; ATA15042002A; DE10344723A1; US20040064949A1; US7178238B2

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein Lagerauge aufweisenden Werkstückes, wobei das Lagerauge mit einer Gleitschicht beschichtet wird, die eine von einem Kreiszylinder abweichende Lauffläche bildet. 



   Dynamisch hochbelastete Gleitlager, beispielsweise für Pleuel von Verbrennungskraftmaschi- nen, bestehen im allgemeinen aus Lagerschalen, die von einem geteilten Lagersitz des Werkstü- ckes aufgenommen werden. Um die mit dem Vorsehen gesonderter Lagerschalen verbundenen Nachteile hinsichtlich der Baugrösse und damit des Gewichts einerseits und des Herstellungs- aufwandes anderseits zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen (EP 0 635 104 B1, EP 0 863 322 A1 ), das im Werkstück vorgesehene Lagerauge unmittelbar mit einem Gleitwerkstoff zu beschichten. Zu diesem Zweck kann das Werkstück durch ein thermisches Spritzverfahren mit der Gleitschicht beschichtet werden, bevor die auf die Lageraugenfläche aufgebrachte Gleitschicht zusammen mit dem Werkstück oder bei bereits geteiltem Werkstück für sich durch ein Bruchtren- nen entsprechend dem Werkstück geteilt wird.

   Als zusätzlicher Vorteil dieser unmittelbaren Be- schichtung des Lagerauges wird herausgestellt, dass die zu beschichtende Lageraugenfläche nicht mehr passgenau nachgearbeitet werden muss, weil Ungenauigkeiten durch das Auftragen der Gleitschicht ausgeglichen werden und es demnach nur mehr erforderlich wird, die Gleitschicht selbst entsprechend genau zu bearbeiten. Der Ausgleich von Ungenauigkeiten des Lagerauges bedingt jedoch ausreichend dicke Gleitschichten, für deren Auftrag sich insbesondere thermische Spritzverfahren eignen. Solche thermischen Spritzverfahren haben allerdings den Nachteil, dass die Haftung zwischen der aufgespritzten Gleitschicht und der Lageraugenfläche höheren Belastungs- anforderungen nicht ohne weiteres genügen kann.

   Dazu kommt, dass aufgrund des Ausgleichs von Ungenauigkeiten nach der passgenauen Bearbeitung der Gleitschicht mit einer ungleichmässigen, hinsichtlich der Verteilung nicht vorhersehbaren Dicke der Gleitschicht gerechnet werden muss. Es wird zwar in vielen Anwendungsfällen eine nicht gleichmässige Dicke der Gleitschicht über den Umfang bzw.

   die axiale Länge eines Gleitlagers zur Ausbildung einer von einem Kreiszylinder abweichende Form der durch die Gleitschicht gebildeten Lauffläche angestrebt, um beispielsweise einer Beeinträchtigung der Schmierfilmausbildung im Trennfugenbereich zwischen den Teilen eines geteilten Lagerauges oder einer überhöhten Kantenpressung im axialen Endbereich des Lagers vorbeugen zu können (DE 195 10 928 A1 ), doch werden diese Gleitschichten mit unter- schiedlicher Dicke bei Gleitlagerschalen und nicht bei unmittelbar auf die Lageraugenfläche aufge- brachte Gleitschichten eingesetzt. Um einen entsprechenden Dickenverlauf der unmittelbar auf die Lageraugenfläche aufgebrachten Gleitschicht zu erreichen, ist eine aufwändige Nachbearbeitung dieser Gleitschicht erforderlich. 



   Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines wenigs- tens ein Lagerauge bildenden Werkstückes der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand eine hohe dynamische Lagerbelastbar- keit sichergestellt werden kann, und zwar bei einer vorteilhaften Standzeit. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das Lagerauge nach einem Kreiszylinder passgenau bearbeitet wird, bevor die Gleitschicht auf die bearbeitete Lageraugenfläche zur Bildung der Lauffläche in einer unterschiedlichen, dem Endmass entsprechenden Dicke galvanisch abge- schieden wird. 



   Da das Lagerauge vor seiner Beschichtung passgenau nach einem Kreiszylinder bearbeitet wird, können die Endabmessungen der durch die Gleitschicht gebildeten Lauffläche durch eine genaue Steuerung der Auftragsdicke der Gleitschicht auf der bearbeiteten Lageraugenfläche erreicht werden, ohne die Lauffläche nacharbeiten zu müssen. Das galvanische Abscheiden der Gleitschicht auf der bearbeiteten Lageraugenfläche bietet eine vorteilhafte Möglichkeit, die Gleit- schicht mit unterschiedlichen Abscheideraten auf der Lageraugenfläche aufzubringen, weil hiefür nur eine entsprechende Verteilung des elektrischen Feldes zwischen einer im Lagerauge vorgese- henen Anode und dem als Kathode geschalteten Werkstoff über die Lageraugenfläche gesorgt werden muss.

   Im Bereich grösserer Feldstärken steigt die Abscheiderate, so dass bei sonst gleichen Abscheidebedingungen der Dickenverlauf der auf der Lageraugenfläche abgeschiedenen Gleit- schicht über die Feldverteilung sehr genau gesteuert werden kann. Es kann daher beispielsweise bei einem geteilten Lagerauge die vielfach im Bereich der Trennfuge geforderte Freistellung der Lauffläche durch eine im Trennfugenbereich geringere Abscheiderate für die Gleitschicht erreicht werden, und zwar bei einer vergleichsweise dünnen Gleitschicht als Voraussetzung für eine hohe 

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 Dauerfestigkeit. 



   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 Herstellen erfindungsgemässer Werkstücke mit wenigstens einem Lagerauge, auf dessen kreiszylindrischer Lageraugenfläche eine Gleitschicht abgeschieden wird, die eine von einem Kreiszylinder abweichende Lauffläche bildet, kann von einer herkömmlichen Vorrichtung ausge- gangen werden, die aus einer Einrichtung zum galvanischen Abscheiden der Gleitschicht auf die Lageraugenfläche in einem elektrischen Feld zwischen dem als Kathode geschalteten Werkstück und einer zum Lagerauge koaxialen Anode besteht.

   Zum Erreichen einer der geforderten, unter- schiedlichen Abscheiderate entsprechenden Verteilung des elektrischen Feldes über die Lagerau- genfläche kann die Anode eine von einem Kreiszylinder abweichende Form mit kleineren Radien im Abscheidebereich kleinere Schichtdicken aufweisen, so dass sich im Bereich der kleineren Schichtdicken ein grösserer Abstand zwischen der Anode und der durch die kreiszylindrische La- geraugenfläche gebildeten Kathodenfläche gibt. Eine vergleichbare Wirkung hinsichtlich der Feld- verteilung über die Lageraugenfläche kann dadurch erzielt werden, dass im Ringspalt zwischen der zu beschichtenden Lageraugenfläche und der Anode im Abscheidebereich kleinerer Schichtdicken Blenden für das elektrische Feld vorgesehen werden. 



   Anhand der Erfindung wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein Lagerauge aufweisenden Werkstückes näher erläutert. Es zeigen: 
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Beschichten des Lagerauges eines Werkstü- ckes mit einer Gleitschicht in einem schematischen Blockschaltbild, 
Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform einer Beschichtungsvorrich- tung, 
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Beschichten eines Lagerauges in einem schematischen Blockschaltbild und 
Fig. 4 eine gegenüber der Fig. 3 abgewandelte Konstruktionsvariante einer Beschichtungsvor- richtung. 



   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 sich durch die Gleit- schicht 4 ergebende Lauffläche keiner Nachbearbeitung bedarf, wird zunächst die Fläche 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 abge- trennte Lagerdeckel 5 zur Bearbeitung der Lageraugenfläche 3 wieder befestigt wird, um Verfor- mungen des Werkstückes 1 beim Bruchtrennen beispielsweise aufgrund der im Bereich der Soll- bruchstelle vorgenommenen Versprödung ausgleichen zu können.

   Nach der passgenauen Bearbei- tung der Lauffläche 3 entsprechend einem Kreiszylinder wird das Werkstück 1 in üblicher Weise zur galvanischen Beschichtung der Lauffläche 3 mit einer Gleitschicht 4 vorbereitet und in eine Galvanikeinrichtung 6 eingebracht, deren Anode mit 7 bezeichnet ist. Das als Kathode geschaltete Werkstück 1 bildet mit der bearbeiteten Lageraugenfläche 3 eine Kathodenfläche, zwischen der und der Anode 7 sich ein elektrisches Feld aufbaut, sobald das Werkstück 1 und die Anode 7 an ein entsprechendes Gleichstromnetz 8 angeschlossen werden. Die Stärke des elektrischen Feldes und damit die für die Abscheiderate massgebende Stromdichte hängt bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen vom Abstand zwischen der Anode 7 und der Lageraugenfläche 3 ab.

   Soll daher gemäss der Fig. 1 das herzustellende Gleitlager eine Freistellung der durch die Gleitschicht 4 gebildeten Lauffläche im Bereich der Trennfuge 9 zwischen dem Lagerdeckel 5 und dem übrigen 

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 Werkstück 1 aufweisen, so ist für einen grösseren Abstand zwischen der Lageraugenfläche 3 und der Anode 7 zu sorgen, die somit im Bereich der Trennfuge 9 eine Abflachung 10 gegenüber einer Kreiszylinderform besitzt. Durch die Form des zur Achse des Lagerauges 2 senkrechten Quer- schnitts der Anode 7 kann somit die Verteilung der Abscheiderate über den Umfang des Lagerau- ges 2 beeinflusst werden. Aufgrund der geringeren Abscheiderate im Bereich der Trennfuge 9 ergibt sich somit eine entsprechende Freistellung der Lauffläche zufolge der im Vergleich zu den übrigen Umfangsbereichen kleineren Dicke der abgeschiedenen Gleitschicht 4.

   Mit der durch das galvani- sche Abscheiden möglichen Massbeschichtung der passgenau bearbeiteten Lageraugenfläche 3 lässt sich daher in einfacher Weise eine von der Kreiszylinderform abweichende Lauffläche ohne aufwendige mechanische Nachbearbeitung erzeugen. Die über den Umfang des Lagerauges 2 durchgehend abgeschiedene Gleitschicht 4 lässt sich aufgrund der geringen Schichtdicke und der guten Haftung an der Lageraugenfläche 3 durch ein einfaches Bruchtrennen entlang der Trennfuge 9 teilen. 



   In der Fig. 2 wird eine der Fig. 1 entsprechende Beschichtung des Lagerauges 2 mit einer Frei- stellung der Lauffläche im Bereich der Trennfuge 9 angestrebt. Zum Unterschied zu der Fig. 1 wird jedoch die über den Umfang des Lagerauges 2 unterschiedliche Feldverteilung nicht über einen sich ändernden Abstand zwischen der koaxial zum Lagerauge 2 angeordneten Anode 7 und der Lageraugenfläche 3 erreicht, sondern durch eine entsprechende Abschirmung der Anode 7 gegen- über der Lageraugenfläche 3. Zu diesem Zweck sind im Bereich der Trennfuge 9 zwischen der kreiszylindrischen Anode 7 und der kreiszylindrischen Lageraugenfläche 3 elektrisch nicht leitende Blenden 11 beispielsweise aus Kunststoff vorgesehen, die für eine Feldschwächung in ihrem Bereich und damit für eine Verringerung der Abscheiderate sorgen. 



   Der Beschichtungsvorgang für das Werkstück 1 gemäss den Fig. 3 und 4 entspricht dem nach den Fig. 1 und 2, doch soll das Lagerauge 2 zur Vermeidung von Kantenpressungen eine im Längsschnitt ballige Lauffläche erhalten. Zu diesem Zweck ist die Abscheiderate für die Gleit- schicht im Bereich der axialen Endabschnitte der Lageraugenfläche 3 gegenüber dem mittleren Axialabschnitt zu verringern. Nach der Fig. 3 wird dies durch eine Anode 7 erreicht, die eine kon- vexe Umfangsfläche 12 aufweist, so dass sich zufolge der gegen die axialen Stirnseiten hin kleiner werdenden Radien der Anode 7 der Abstand zwischen der Umfangsfläche 12 und der kreiszylindri- schen Lageraugenfläche 3 entsprechend vergrössert, was die gewünschte Verteilung der Abschei- derate über die axiale Länge des Lagerauges 2 mit sich bringt.

   Die Abschwächung des elektri- schen Feldes gegen die axialen Stirnseiten des Lagerauges 2 hin kann auch durch Blenden 11 erreicht werden, wie dies in der Fig. 4 angedeutet ist. 



   Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass durch blosse galvanische Ab- scheidung einer Gleitschicht ohne mechanische Nachbearbeitung die Lauffläche vielfältig gestaltet werden kann, so dass die Erfindung durch die dargestellten Ausführungsbeispiele keineswegs beschränkt wird. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein Lagerauge aufweisenden Werkstückes, wobei das Lagerauge mit einer Gleitschicht beschichtet wird, die eine von einem Kreiszy- linder abweichende Lauffläche bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerauge nach einem Kreiszylinder passgenau bearbeitet wird, bevor die Gleitschicht auf die bearbeitete 
Lageraugenfläche zur Bildung der Lauffläche in einer unterschiedlichen, dem Endmass ent- sprechenden Dicke galvanisch abgeschieden wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Werkstück mit ge- teiltem Lagerauge die Lageraugenfläche nach dem Zusammenfügen des geteilten Lager- auges passgenau bearbeitet und dann mit der Gleitschicht galvanisch beschichtet wird, be- vor die Gleitschicht durch ein Bruchtrennen entsprechend der Teilung des Lagerauges ge- teilt wird.

3. Vorrichtung zum Herstellen eines Werkstückes (1 ) mit wenigstens einem Lagerauge (2), auf dessen kreiszylindrischer Lageraugenfläche (3) eine Gleitschicht (4) abgeschieden ist, die eine von einem Kreiszylinder abweichende Lauffläche bildet, bestehend aus einer Ein- <Desc/Clms Page number 4> richtung (6) zum galvanischen Abscheiden der Gleitschicht (4) auf die Lageraugenfläche (3) in einem elektrischen Feld zwischen dem als Kathode geschalteten Werkstück (1) und einer zum Lagerauge (2) koaxialen Anode (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (7) eine von einem Kreiszylinder abweichende Form mit kleineren Radien im Abscheidebe- reich kleinerer Schichtdicken aufweist.

4. Vorrichtung zum Herstellen eines Werkstückes (1) mit wenigstens einem Lagerauge (2), auf dessen kreiszylindrischer Lageraugenfläche (3) eine Gleitschicht (4) abgeschieden ist, die eine von einem Kreiszylinder abweichende Lauffläche bildet, bestehend aus einer Ein- richtung (6) zum galvanischen Abscheiden der Gleitschicht (4) auf die Lageraugenfläche (3) in einem elektrischen Feld zwischen dem als Kathode geschalteten Werkstück (1) und einer zum Lagerauge (2) koaxialen Anode (7), dadurch gekennzeichnet, dass im Ring- spalt zwischen der zu beschichtenden Lageraugenfläche (3) und der Anode (7) im Ab- scheidebereich kleinerer Schichtdicken Blenden (11) für das elektrische Feld vorgesehen sind.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN