Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung aus Metall bestehender .selbstschmierender Lager für -die verschiedenartibsten Verwendungszwecke, das heisst solcher Lager, welche infolge ihrer porösen Beschaffenheit Öl aufzusaugen in der Lage sind und dieses dann an die Welle im Bedarfsfalle abgeben und infolgedessen auf längere Zeit keiner Ölzufuhr bedürfen.
Es liegen bereits nach verschiedenen Richtungen hin Versuche vor, selbstschmie rende Lager aus Metall herzustellen. In erster Linie hat man feine Metallpulver mit Graphit gemischt, zusammengepresst und zu sammengesintert. Man ging im wesentlichen nach denselben Grundsätzen vor, nach :denen metallische Dynamobürsten erzeugt wurden. Dabei übersah man jedoch, dass die Dynamo bürste einen Körper darstellt, welchen man li verschleissen lässt, um andere a 'bsie'htlie Teile :
der Maschine vor dem Verschleiss zu bewahren. Der Graphit konnte hier als Schmiermittel dienen, weil auch die Metall- teilchen, zwischen denen der Graphit ein- gelagert war, der Abnutzung unterlagen und dadurch auch immer wieder neue Graphit teilchen freigelegt wurden.
Bei einem. Lager muss man jedoch streng darauf sehen, dass der Verschleiss nach Mög lichkeit vermieden wird, weil sonst,die darin laufende Welle locker wird und -dadurch Schäden verschiedenster Art auftreten. Der Aufbau eines Lagers entsprechend demjeni gen einer Dynamobürste konnte daher nicht die gewünschten Resultate liefern.
Ähnlich wie bei den Dynamobürsten suchte man auch die Lager aus möglichst fei nem Pulver zu pressen. Man erhielt da durch sehr feine Kapillare zwischen den ein zelnen Pulverteilchen für die Aufnahme von Öl. Je feiner Kanäle und Poren sind, um so ,grösser ist die gapillaritätswirkung der selben.
Trotzdem kam man mit edenartigen Lagern ohne weitere Zufuhr von Schmieröl nicht aus, wenn man dieselben längere Zeit in, Betrieb halten wollte, Störungserscheinungen traten gerade des halb auf, weil die Kapillaritätskräfte so gross waren, dass sie das Öl nicht in genü genden Mengen an die Gleitflächen heran treten liessen.
Solche Lager besassen aber auch ausser dem noch den Nachteil, dass ihre mechanische Festigkeit verhältnismässig gering war, da sie aus übermässig vielen Einzelteilen bestan den, die zwar an ihren Berührungsstellen miteinander zusammengesintert waren, in folge ihrer Kleinheit aber ein Gefüge gerin ger Festigkeit bildeten. Ausserdem befanden sich zwischen den einzelnen Metallteilchen auch noch die Graphitpulverteile, welche eine Lockerung des ganzen Gefüges herbeiführten.
Gemäss der Erfindung gelingt es im Ge gensatz dazu, Lager herzustellen, welche eine sehr hohe Festigkeit besitzen, gleichwohl aber derartig porös sind, dass sie grosse Öl- oder Fettmengen aufzunehmen vermögen und eine Kapillaritätswirkung besitzen, die einer seits dazu ausreicht, das Öl aufzusaugen, an derseits jedoch nur so gross ist, dass der Zu tritt genügender Öl- oder Fettmengen an die Gleitfläche erfolgt. Die Poren können so ausgebildet werden, dass sie miteinander in Verbindung stehen, so dass das Öl im Be darfsfalle auch von entfernteren Teilen des Lagers an die Lauffläche herantreten kann.
Durch,die Bewegung ,der Welle im Lager wird eine saugende Wirkung auf das im Lagerkörper befindliche Öl ausgeübt.
Gemäss der Erfindung beträgt die Weite der Poren 0,1 bis 0,5 Millimeter. Als Aus gangsmaterial wird ein Pulver benutzt, des sen einzelne Teilchen sich in einer Grössen ordnung befinden, die einerseits durch ein Sieb von 10 Maschen linear auf 1 Zoll und anderseits durch ein Sieb von 60 Maschen begrenzt ist.
Es hat sich gezeigt, dass man die Verhältnisse dabei so abstimmen kann, dass zwar einerseits genügend Öl an die Welle herankommt, ein Überschuss von Öl jedoch. praktisch vermieden wird. Derartige Lager arbeiten daher ausserordentlich spar sam und bedürfen über geraume Zeit keiner Erneuerung oder Nachfüllung des Schmier- mittels. Sie ergeben gewissermassen eine automatische Regulierung ,des Schmiervor ganges.
Tritt eine Erwärmung an den Gleit- istellen auf, so wird das Schmiermittel dünn flüssiger und infolgedessen in grösseren Men gen abgegeben. Bei Abkühlung des Lagers, also insbesondere bei Stillstand der Maschine, wird das Schmiermittel wieder rückwärts vom Lagerkörper aufgesaugt.
Will man sich ausserdem noch die vorteilhaf ten Wirkungen des Graphites, insbesondere kolloidalen Graphites, für den Betrieb des Lagers zu Nutze machen, so kann man für die Füllung der Lager graphithaltige Schmiermittel wählen.
Es empfiehlt sich, Pulver aus solchen Teilchen zu verwenden, die in ihrer Form möglichst weit von der Gestalt der Kugel abweichen, also zum Beispiel Sägespäne, Feilspäne, Fräs- oder Drehspäne, feine Gra- nalien, oder durch Zermahlen grösserer Me tallstücke entstandene Pulver. Besonders günstig ist es, scharfkantige oder fetzen artige Körnchen zu benutzen.
Man kann aber auch innerhalb der angegebenen Grenzen bestimmte Körnungen bevorzugen, zum Bei spiel diejenigen, welche zwischen dem 30 und dem 60 Maschensieb liegen oder solche, die zwischen dem 20 und dem 50 Maschen sieb liegen und dergleichen mehr.
Man kann die Formstücke entweder wärm pressen oder man kann dieselben kalt pressen und die Zusammensinterung der Me tallteilchen hinterher durch Erwärmung in einem Ofen herbeiführen.
Das Pulver kann aus allen Legierungen und Metallen bestehen, die man üblicherweise für die Herstellung von Lagern benutzt, also zum Beispiel aus Kupfer, Zinn, Zink, Bronze usw. Der aufzuwendende Press,druck richtet sich im einzelnen naturgemäss nach der Art und der Beschaffenheit des Ausgangs materials und nach der beim Pressen benutz ten Temperatur.
Es wird einerseits so stark gepresst, dass gut zusammenhängende Form stücke entstehen; anderseits darf der Press- druck natürlich nicht so weit gesteigert wer den, .a13 relativ massive Klötze entstehen, deren Poren so eng ausfallen, dass die Abgabe des Schmiermittels in ausreichenden Mengen gehindert wird. Die Weite der Poren muss 0,1 bis 0,:5 Millimeter betragen, derart, dass man dieselben mit dem blossen Auge nach Fertigstellung bezw. Bearbeitung de Form stückes deutlich zu erkennen vermag.
Der günstigste Pressdruck lässt sich für die verschiedenen Materialien rein experi mentell durch den Fachmann feststellen, wel cher gewohnt ist, Presslinge aus Pulvern zu erzeugen. Die allgemein gültigen Erfah rungssätze gelangen auch hier zur Anwen dung, so dass es genügt, auf die in dem nach folgenden Ausführungsbeispiel angerebenen Zahlen zu verweisen. Als Faustregel kann man annehmen, dass das spezifische Gewicht des Presslings zwischen 4 und 6 liegen soll.
Durch die Benutzung eines relativ groben Pulvers als Ausgangsmaterial ist in dem fertigen Formstück die Zahl der Bindestellen zwischen den einzelnen Pulverteilchen ganz erheblich herabgemindert, die bestehenden Bindestellen sind aber grösser und auch er heblich fester gegenüber den früher benutz ten feineren Pulvern, derart, dass das ganze Gefüge ähnlich einem Gitterträger eine hohe Festigkeit erhält.
Um die Bindung besonders wirksam zu gestalten, kann man noch be sondere Massnahmen treffen, welche das Zu- sammenschweissen oder Zusammensintern der Pulverteile während des Erwärmungsvorgan ges begünstigen, indem man für besondere Oberflächenreinheit der Pulverteile sorgt oder diese mit einem andern Metall, beispielsweise Zinn, Zink, überzieht,,das ,die Oxydation des darunter befindlichen andern Metalles ver hindert.
Auch kann man, wenn man mit Beigaben von Zinn, Zink und dergleichen arbeitet, auf synthetischem Wege Legierungen zwischen den verschiedenen benutzten Metallen erzeu gen. Noch besser als auf dem Wege,der ein fachen Mischung gelingt dies, wenn man das schwerer schmelzbare Metall mit dem leichter schmelzbaren, also zum Beispiel Kupfer mit Zinn, wie oben angegeben, überzieht.
So kann man beispielsweise besonders widerstandafähige Bronzelager auf folgen dem Wege herstellen: Das Kupferpulver wird zunächst mit einem Zinnüberzug versehen. Dies kann bei spielsweise in einfacher Weise in einer rotie renden Trommel geschehen, die ungefähr auf ,den Schmelzpunkt des Zinnes erwärmt wird.
Man setzt dem Kupferpulver etwa 10 Zinnpulver zu und fügt diesem Gemenge noch etwas Salmiakpulver bei. Das ganze Gemisch wird dann in einer rotierenden Trommel, wie angegeben, erwärmt, dabei verteilt sich das Zinn fein und gleichmässig über die gesamte Oberfläche .der Kupfer teilchen, ohne dass diese zusammenbacken.
Presst man .dann aus dem so vorbereiteten Pulver .auf kaltem Wege die Formlänge, so wird durch die vorhandene Zinnhaut bereits die Festigkeit des Presslings erhöht. Beim Erhitzendes Presslings tritt zunächst an,den Berührungsstellen der einzelnen Teilchen eine Art Verlötung ein. Bei längerer Aus dehnung des Erhitzungsprozesses wandert das Zinn in das Kupfer hinein und bildet mit diesem Bronze.
Dabei verschweissen sich gleichzeitig die einzelnen Bronzeteilchen, so dass sie eine feste .gegenseitige Bindung er halten.
Es ist von Wichtigkeit, dafür zu sorgen, dass die Erwärmung bei dem Sinterungs- bezw. Schweissprozess nicht zu hoch getrieben wird, weil sonst das ganze Gebilde in sich zusammensackt und die Poren und Kanäle, auf welche es gerade ankommt, übermässig verengt oder gar vernichtet werden. Man muss daher den Erwärmungsprozess so leiten, dass die Schmelzteanperatur der entstehenden Legierung nicht erreicht oder gar über- schritten wird.
Man kann den Erwärmungsprozess zu einem Zeitpunkt abbrechen, wo die schwerer schmelzbaren Metallteilchen, zum Beispiel Kupferteilchen, sich erst zum Teil mit den leichter schmelzbaren Teilchen, zum Beispiel Zinnteilchen, legiert haben, so dass gewisser massen ein Kern .des echwerer schmelzbaren Metalles bestehen bleibt, welcher von der entstandenen Legierung umschlossen,
bleibt. Der Zeitpunkt :der Unterbrechung des Glühvorganges lässt sich unschwer durch einige Versuche feststellen.
Das Kupfer, das nämlich einen erheblich höheren Schmelzpunkt besitzt als die Legie- rung mit dem Zinn, bildet :dann, insoweit es noch nicht mit -diesem legiert ist, gewisser massen ein Gerüst, welches die weicheren, bereits entstandenen Bronzebestandteile hal- tert, so dass sie nicht zusammensacken kön nen.
Ob dieser Zustand erreicht ist, lässt sich ohne weiteres an,dem Formkörper erkennen, wenn man an diesem eine saubere Schnitt fläche erzeugt und diese unter dem Mikro skop betrachtet. Man kann,dann genau sehen, wie weit noch Kupfer vorhanden ist, bezw. wie weit die Bronzebildung vor sich gegan gen ist.
Bei dieser Artdes Verfahrens kann man mit Temperaturen arbeiten, die über dem Schmelzpunkt der Bronze liegen und man ge langt :auf diese Weise zu einer wesentlichen Abkürzung der Herstellungszeit, während gleichzeitig die Bindung zwischen den ein zelnen Teilchen eine besonders gute ist.
Die Formstücke werden praktisch so aus geführt, dass sie bereits möglichst genau die benötigte Gestalt besitzen und nur noch ge ringer Nacharbeit bedürfen. Dabei ist zu beachten, dass bei der Bearbeitung, nament lich im letzten Arbeitsgang, die Poren des Materials nicht zugedrückt oder mit abge hobenem Material gefüllt wenden :dürfen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, :den letzten Span mit besonders hartem Material, Widia- stahl oder noch besser mit einem Diamanten, abzuheben oder auszubohren.
Ausführungsbeispiel: 100 kg Kupferpulver, :das einerseits durch das 20er Maschensieb, anderseits durch das 50er Maschensieb begrenzt ist, wird in einer rotierenden Trommel mit 10 kg feinem Zinn pulver unter Zusatz von 1 kg :Salmiakpulver gemischt und dabei lauf etwa 250 Grad er wärmt.
Die abgekühlten und mit einer Zinn schicht überzogenen Kupferteilchen werden dann in eine Pressform geschüttet und mit einem Druck von 800 kg pro Quadratzenti meter zusammengepresst. Der Pressling wird alsdann in einem Ofen auf 900 Grad er wärmt und 10 Minuten auf .dieser Tempera tur gehalten. Alsdann lässt man denselben langsam erkalten. Nunmehr kann die Bear beitung des Formstückes auf Masshaltigkeit durch Drehen, Hobeln, Fräsen und :derglei chen erfolgen. Der letzte Arbeitsgang wird mit Hilfe eines Widia- oder Diamantwerk- zeuges durchgeführt.
Das fertige Werkstick wird :dann in üblicher Weise mit Fett ge tränkt und kann nunmehr in die Maschine eingebaut werden.