Eiserne Lagerschale mit Rotgussfutter und Verfahren zu ihrer Herstellung. Es ist bekannt, Rotgusslagerschalen mit eisernem Mantel oder eiserne Lagerschalen mit einem Rotgussfutter zu versehen, bei denen die Verbindung des Laufmetalles mit dem Armierungsmantel durch Verschwei ssung, das heisst durch Verschmelzung mehr oder weniger starker Oberflächenschichten hergestellt ist.
Selbst wenn diese Versehwei- ssung nur zwischen den berührenden Ober flächen, also hauchdünnen Schichten, statt gefunden hat, so dass beide Metalle mit schar fen Linien, das heisst ohne Übergangs zwischenschicht, aneinanderstossen, ist eine spätere Trennung nur durch Ausschmelzen des leichter schmelzenden Metalles möglich, wobei stets Materialverluste auftreten.
Auch ist mit diesem Schweissverfahren der Nachteil verbunden, dass das leichter schmelzende Me tall, wie zum Beispiel der Rotguss, in jedem Falle übermässig stark erhitzt, so dass seine Zusammensetzung sich ändert und seine mechanischen Eigenschaften sich verschlech tern, indem er spröde wird. Das hochwertige Futtermetall verbrennt fast durchweg bei diesen Anschweissverfahren, ist also als tra gendes Metall entwertet und auch später nur unter Auffrischung durch wertvolle Zusätze wieder verwendbar zu machen.
Vor allem aber ist eine nach diesen Anschweissverfahren armierte Lagerschale in ihrer Verwendungs fähigkeit da beschränkt, wo die Tragfläche des Zapfens direkt auf dem Rotgussfutter, das heisst ohne Zwischenschaltung einer Weichmetallschicht, laufen soll, weil über hitzter und teilweise verbrannter Rotguss nicht tragfähig ist und ausbröckelt.
Vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und hat. eine eiserne Lagerschale mit Rotgussfutter zum Gegen stand, bei welcher das Futter mit der Schale durch Schwindung und Schrumpfung ver bunden ist, also mit mechanischen Mitteln ohne Heranziehung der Schmelzflüssigkeit der Verbindungsflächen. Diese Verbindung wird nach dem vorliegenden Verfahren da durch erreicht, dass das Rotgussfutter in flüs sigem Zustande an die mehr oder weniger vorgewärmt eingeformte Eisenschale so an gegossen wird, dass unter Verklammerung der Verbindungsflächen von Schale und Futter das Schwind- und Schrumpfmass des Rot gussfutters das Schrumpfmass der Eisenschale um soviel übersteigen,
dass eine Loslösung des Futters von der Schale auch beim Heisslauf des Lagers verhindert wird.
Auf der Zeichnung, die ein Ausführungs beispiel des Aufschrumpfungsverfahrens ver anschaulicht, zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt nach der Schnittlinie I -I in Fig. 2, durch eine stehend angeordnete Doppelschale mit ge meinsamem zentralem Einguss in der Mitte, Fig. 2 einen Querschnitt durch die An ordnung nach Fig. l nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 3 die Einzelheit einer Verschrump- fungsleiste in grösserem Massstab.
In der Zeichnung bedeuten a den Stahl mantel, b das Rotgussfutter, c dessen obere und untere Bunde, d die innern Verschrump- fungsleisten, e ihre ausgerundeten Hinter- schneidungen, f den mittleren zentralen Ein guss, g die Eingusskernform, h die unten ver zweigten Eingusskanäle und i die Bunde an den Längskanten des Rotgussfutters.
Die Innigkeit der Verbindung zwischen Futter und Schale beruht auf, der mecha nischen Verklammerung nicht nur der über greifenden Bunde und Leisten der einen Schale um und in die andere, sondern auch auf der Verklammerung der beiderseitigen zahllosen Unebenheiten der roh gegossenen Oberflächen, und zwar vermittelst der Mate rialspannungen, die sich aus dem Überschuss der Schwindung und Schrumpfung der Rot gussschale gegenüber der Schrumpfung der mehr oder weniger vorgewärmten Stahlschale ergeben.
Für den Vorwärmungsgrad der Stahl schale ist die Forderung massgebend, dass die beiden Schalen sich auch bei einem Heisslauf des Lagers nicht voneinander lösen oder auch nur lockern und gegenseitig verschieben sol len. Je sicherer die Verschrumpfung auch bei einem Heisslauf bleiben soll, umsoweniger hoch darf die Vorwärmung des Stahlmantels getrieben werden.
Bei einer Vorwärmung des Stahlmantels auf zum Beispiel<B>900'</B> würden sich bei einer Lagerlänge von 200 mm das Schrumpfmass des Stahlmantels und das Schwindmass des erstarrenden Rotgussfutters etwa die Waage halten und lediglich das Schwindmass des erstarrten Rotgussfutters als Überschuss über das Schrumpfmass der Eisenschale für die Erzeugung der nötigen Schrumpfspannung übrig bleiben, was für den praktischen Eisenbahnbetrieb mit seinen heftigen Stössen und. seiner Neigung zum Heisslaufen erfahrungsgemäss nicht ausreicht. Eine weitere Voraussetzung für eine durchweg innige und überall gleichmässige Verschrumpfung ist die Reinheit der Verbin dungsfläche von fremden Stoffen (Oxyden. Gasen etc.).
Deshalb wird der Verschrump- fungsvorgang so ausgeführt, dass der Stahl mantel vorher - je nach dem Vorwärmungs- grade - verzinnt, verbleit, aluminiert oder vernickelt und der flüssige Rotguss so ein geführt wird, dass er von unten aufsteigend mit hoher Füllgeschwindigkeit an die Ver bindungsfläche des Stahlmantels herantritt, wobei ein plötzlicher und schneller Einguss von ausschlaggebender Bedeutung für die Gleichförmigkeit der Verschrumpfung ist.
Auf diese Weise wird erreicht, dass sich keine Oxyde oder Blasen auf der Verschrump- fungsfläche halten oder bilden können, jeden falls aber durch den plötzlich aufsteigenden Rotguss mit nach oben hochgespült werden.
Weiter kommt es bei den im Fahrbetriebe von allen Seiten kommenden Stössen und der aufwalzenden und verdrehenden Wirkung der Wagenlast und der Lagerreibung darauf an, dass eine Verschrumpfung sowohl in der Längs-, wie in der Umfangsrichtung zwi schen beiden Schalen erfolgt. Deshalb greift das Rotgussfutter nicht allein durch Bunde an den Enden und den Längskanten der Rot gussschale über den Stahlmantel, sondern es sind auch Längsleisten in der Verschrump- fungsfläche selbst vorgesehen, die eine Ruf schrumpfung auch in der Umfangsrichtung sicher stellen sollen.
Mit den übergreifenden Bunden an den Längskanten der Rotguss schale soll dem Trennungsbestreben der bei den Schalen für den Fall entgegengearbeitet werden, dass der Stahlmantel sich bei grösse ren Materialmassen an seinem Rücken statt an seinen Schenkeln beim Kaltwerden auf biegt, während das Rotgussfutter als gleich mässig starker Körper sich beim Erkalten einrollen will.
Damit sich schliesslich in den schwalben schwanzförmigen Hinterschneidungen dieser Bunde und Leisten keine Hohlräume bilden Können, in die der Rotguss unter dem ab schreckenden Einfluss des als Kokille wir kenden Stahlmantels nicht hineinfliessen kann, sind die Ecken und Winkel dieser Hinterschneidungen gut ausgerundet.
Die Vorzüge dieser Verbindungsart eines Stahlmantels mit einem Rotgussfutter durch Rufschrumpfung liegen darin, dass der Rot guss infolge seiner mässigen Temperierung seine Lauf- und Festigkeitseigenschaften be hält und daher auch ohne Zwischenschaltung eines besonderen Weichmetallfutters un- mittelbar auf der Zapfenfläche laufen kann, dass die Trennung der beiden Schalen und die Wiederverwendung des Rotgussfutters beim Ausbau verschlissener Lager, ohne Aus schmelzung und ohne Vergütungsprozesse möglich ist,
indem das Rotgussfutter bei einer Erwärmung auf etwa<B>550'</B> spröde und bröckelig wird und sich durch kräftiges Be klopfen mit dem Hammer leicht in Bruch stücken herausschlagen lässt und dass auf den Stahlmantel nach eventueller Aufschweissung verschlissener Flanken sofort ein neues Rot- gussfutter wieder aufgeschrumpft werden kann.
Iron bearing shell with gunmetal lining and process for their manufacture. It is known to provide gunmetal bearing shells with an iron jacket or iron bearing shells with a gunmetal lining, in which the connection of the running metal with the armoring jacket is made by welding, that is, by fusing more or less thick surface layers.
Even if this distortion only took place between the touching surfaces, i.e. wafer-thin layers, so that the two metals meet with sharp lines, i.e. without a transition between the layers, later separation is only possible by melting out the more easily melting metal , with material losses always occurring.
This welding process also has the disadvantage that the more easily melting metal, such as gunmetal, is always excessively heated, so that its composition changes and its mechanical properties deteriorate as it becomes brittle. Almost all of the high-quality lining metal burns during this welding process, so it is devalued as a supporting metal and can only be reused later by freshening up with valuable additives.
Above all, however, a bearing shell reinforced by this welding process is limited in its usability where the bearing surface of the pin should run directly on the gunmetal lining, i.e. without the interposition of a soft metal layer, because overheated and partially burnt gunmetal is not stable and will crumble.
The present invention aims to avoid and has these disadvantages. an iron bearing shell with gunmetal lining to the object, in which the lining is connected to the shell by shrinkage and shrinkage, so by mechanical means without the use of the molten liquid of the connecting surfaces. According to the present method, this connection is achieved by pouring the gunmetal chuck in a liquid state onto the more or less preheated molded iron shell in such a way that the shrinkage and shrinkage of the gunmetal chuck is the shrinkage with the connection surfaces of the bowl and chuck being clamped together exceed the iron bowl by so much
that a detachment of the feed from the shell is prevented even when the bearing is hot.
In the drawing, which illustrates an embodiment example of the shrinking process ver, Fig. 1 shows a longitudinal section along the section line I -I in Fig. 2, through an upright double shell with a common central sprue in the middle, Fig. 2 is a cross section through The arrangement according to FIG. 1 according to the section line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows the detail of a shrinking strip on a larger scale.
In the drawing, a denotes the steel jacket, b the gunmetal lining, c its upper and lower collars, d the inner shrinking strips, e their rounded undercuts, f the central central sprue, g the sprue core shape, h the branches at the bottom Sprues and the collars on the long edges of the gunmetal lining.
The intimacy of the connection between feed and bowl is based on the mechanical interlocking not only of the overlapping collars and strips of one bowl around and in the other, but also on the interlocking of the countless unevenness on both sides of the raw cast surfaces, namely by means of the Material stresses that result from the excess of the shrinkage and shrinkage of the red cast shell compared to the shrinkage of the more or less preheated steel shell.
For the degree of preheating of the steel shell, the requirement is that the two shells should not become detached from one another, even if the bearing is overheated, or should only loosen and move one another. The more secure the shrinkage is to remain in the event of a hot run, the less high the preheating of the steel jacket may be increased.
If the steel jacket is preheated to <B> 900 '</B>, for example, with a storage length of 200 mm, the shrinkage of the steel jacket and the shrinkage of the solidifying gunmetal lining would be roughly the same, and only the shrinkage of the solidified gunmetal lining as excess over the Shrinkage of the iron shell for generating the necessary shrinkage stress remains, which is important for practical railroad operations with its violent shocks and. experience has shown that its tendency to overheat is not sufficient. Another prerequisite for a consistently intimate and uniform shrinkage is the cleanliness of the connection surface from foreign substances (oxides, gases, etc.).
The shrinking process is therefore carried out in such a way that the steel jacket is tinned, leaded, aluminized or nickel-plated beforehand - depending on the degree of preheating - and the liquid gunmetal is introduced in such a way that it rises from below at high filling speed to the connection surface of the steel jacket, a sudden and rapid pouring in being of decisive importance for the uniformity of the shrinkage.
In this way it is achieved that no oxides or bubbles can stick or form on the shrinking surface, but in any case are washed up by the suddenly rising gunmetal.
Furthermore, with the bumps coming from all sides during operation and the rolling and twisting effect of the wagon load and the bearing friction, it is important that there is a shrinkage both in the longitudinal and in the circumferential direction between the two shells. That is why the gunmetal lining does not only grip the steel jacket by means of collars at the ends and the longitudinal edges of the gunmetal shell, but also longitudinal strips are provided in the shrinking surface itself, which are intended to ensure shrinkage in the circumferential direction.
With the overlapping collars on the longitudinal edges of the gunmetal shell, the attempt to separate the shells is to be counteracted in the event that the steel jacket bends on its back instead of on its thighs when it gets cold with larger masses of material, while the gunmetal lining is equally thick Body wants to curl up when it cools down.
The corners and angles of these undercuts are well rounded so that no cavities can form in the swallow-tail-shaped undercuts of these collars and strips into which the gunmetal cannot flow under the terrifying influence of the steel jacket acting as a chill mold.
The advantages of this type of connection of a steel jacket with a gunmetal lining through shrinkage are that the gunmetal retains its running and strength properties due to its moderate temperature control and can therefore run directly on the journal surface without the interposition of a special soft metal lining both shells and the reuse of the gunmetal lining when dismantling worn bearings is possible without melting and without compensation processes,
in that the gunmetal lining becomes brittle and crumbly when heated to around <B> 550 '</B> and can be easily knocked out into fragments by tapping with a hammer and that a new red immediately appears on the steel jacket after any worn flanks have been welded on - the cast lining can be shrunk on again.