Verfahren zur Herstellung von Lagern. Die sogenannten porösen oder öllosen Bronzelager wurden bis jetzt im allgemeinen durch Vermischen von Kupfer- und Zinn pulver mit Graphit und einer flüchtigen Komponente, wie Naphthalin, hergestellt, in dem man dieses Gemisch unter Druck zum Lager verformte und das geformte Pressstück erhitzte, bis die Metallteilchen zusammen gesintert waren. Die Herstellung derartiger Lager stellte sich jedoch ziemlich teuer. Auch war es, :soviel bekannt ist, nicht mög lich, in derart hergestellte Lager Blei hinein zubringen.
Blei ist aber zufolge seiner Weichheit ein höchst erwünschter Lager bestandteil und wird in Lagermetallen wie Bronze, Babbit-Metall usw. sozusagen stets mitverwendet. Versucht man jedoch pulveri siertes Blei in die Lager, die nach dem eben beschriebenen Verfahren hergestellt werden, hineinzubringen, schwitzt es während des Sinterprazess s aus und läuft an den Seiten des Lagers hinunter.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wer den Lager durch Verformen von Metall pulver so hergestellt, dass man ein eine kupferhaltige Lagerlegierung und metalli sches Kupfer aufweisendes Metallpulver unter Druck zu Lagern verformt und das verformte Produkt sintert. Das nach dem er- fi.ndungsgemässen Verfahren hergestellte La ger ist dadurch gekennzeichnet, dass es: Teil chen einer kupferhaltigen Lagerlegierung aufweist, die durch metallisches, Kupfer aufweisendes Material zusammengehalten sind.
Als kupferhaltige Lagerlegierung eignen .sich insbesondere Bronze und Messing. Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Bronze als kupferhaltige Lagerlegierung beispielsweise erläutert. Es wurde gefunden, ü.ass zum Beispiel bei Ver wendung bleihaltigerBronzeteilchen das Blei ohne Gefahr des Ausschwitzens in das Lager hineingebracht werden kann. Das Kupfer
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Es empfiehlt sich, ein Bronzepulver zu verwenden, Idas unter oxydierenden Bedin gungen zerkleinert wurde, und dessen Teil chen einen Oxydüberzug aufweisen.
Wird dieser Oxydüberzug dann bei der Sinterung durch eine reduzierende Atmosphäre redu ziert, so hat )das auf der Oberfläche der Bronzeteilchen entstehende Metall eine grö ssere Affinität zu den Kupferteilchen und bewirkt eine festere Adhäsion derselben an die Bronzeteilchen.
Gewünschtenfalls kann man aber auch Klie Bronze in neutraler oder reduzierender Atmosphäre vermahlen, wodurch man ein 'oxydfreies Produkt erhält, bei idessen Sin- terung keine Oxydschicht reduziert zu wer den braucht.
Obschon für die Küpferung vorzugsweise gepulvertes Kupfer verwendet wird, kann man auch andere kupferhaltige Materialien, 'wie solche Kupferverbindungen, die während des Sintervorganges leicht zu Kupfer redu ziert werden, verwenden. So kann man das Bronzepulver z. B. mit Kupferoxyd, Kupfer- cy anid, Kupferoxalat, Kupferformiat usw.
Vermischen, wobei durch eine reduzierende Atmosphäre und die Sinterhitze die Kupfer verbindungen zu metallischem Kupfer redu ziert werden, das der Oberfläche der Bronze teilchen anhaftet und diese kupfert und rauh macht. Die gesinterte Masse wird wieder ver- 'ma;hlen und liefert ein Pulver, dessen Teil chen etwas grösser sind als diejenigen der Bronze, von der ausgegangen wurde, was dem Kupferüberzug zuzuschreiben ist.
Dem gekupferten Bronzepulver wird nun eine ge ringe Menge Zinnpulver zugesetzt, so dass 'die fertige Mischung einen totalen Zinn gehalt (ursprünglicher Zinngehalt der Bronze und zugesetztes Zinn) von etwa<B>10%</B> auf weist. Dieser Zinngehalt kann jedoch bis etwa 20 % betragen; vorzugsweise wird man 2,5 bis 20 Zinnpulver zusetzen. Das Zinn wird vorteilhaft sehr fein pulverisiert, so dass durch ein d25-Maschensieb .etwa 40 hindurchgehen.
Man kann der Mischung als zusätzlichen Schmierstoff auch noch Graphit in Mengen von 1 bis 10 Teilen, in der Regel etwa 1 bis 2 Teilen, auf 100 Teile des gepulverten Me- talles zusetzen. Wenn man ein poröses Lager haben will, kann dem Pulver ein flüchtiges, bei der Sinterung verdampfendes Material, wie Naphthalin, vorzugsweise in Mengen von \1-5 Teilen auf 100 Teile des Pulvers zu gesetzt werden.
An ,Stelle von Naphthalin kann man andere flüchtige Stoffe, wie Phthalsäureanhydrid, Hexamethylentetramin oder Ammoniumcarbonat verwenden.
Wünscht man ein nicht poröses Lager, oder eines, das keinen Graphit enthält, kön nen die betreffenden Komponenten weg gelassen werden.
Die Mischung wird nun in einer geeigne ten. Vorrichtung unter Druck zum Lager verformt. Vorzugsweise verwendet man Press- formen, die eine Kompression im Verhältnis von 2,25 :1 gestatten.
Wenn eindichteres Lager erwünscht ist, kann man jedoch auch höhere Kompressionsverhältnisse anwenden. Bei der Herstellung poröser Lager kann die Porosität durch Änderung der Kompression bee influsst werden.
Infolge der raühen, ineinandergreifenden Oberflächen der gekupferten Bronzeteilchen haben die Lager, wenn sie aus der Form kommen, eine genügende Festigkeit, um dei weiteren Behandlung vor dem endgültigen Sintern zu widerstehen. Diese erhöhte Festig keit ist dann von Vorteil, wenn man die un- gesin'terten Lager aus den Formen nehmen und in den Sinterofen hineinbringen will.
Obschon man vorzugsweise dem gekup- ferten; Bronzepulver eine geringe Menge Zinnpulver vor dem Verformen zusetzt, kann das Zinn auch weggelassen werden, da die gekupferten Bronzeteilchen, wenn auch etwas weniger fest, auch ohne Zinn zu- sammengesintert werden können. Da die Bronze Zinn enthält, weist auch das fertige Lager, selbst wenn kein Zinnpulver zugege ben wurde, Zinn auf.
An Stelle des Zinn pulvers oder eines Teigs desselben kann man andere Metallpulver, wie Aluminium- oder Zinkpulver verwenden, welche das Zusam- mensintern der gekupferten Bronzeteilchen. erleichtern.
Die geformten Lager werden dann bei Temperaturen zwischen 700 und 870 C, vorzugsweise in der Nähe von etwa 815 C. gesintert. Die :Sintertemperatur genügt, um das Zinn, nicht aber die Bronze zu schmel zen. Die gekup.ferten Bronzeteilchen und die Zinnteilchen werden zu einer praktisch homo genen Masse zusammengesintert, die aus Bronzeteilchen besteht, die durch die gesin terten Kupfer- und Zinnteilchen zusammen gehalten werden. Diese Schicht umgibt auch das Blei in bleihaltigen Bronzeteilchen, wo durch dasselbe abgeschlossen wird. Das in der Bronze enthaltene Blei hat keine Ten denz, beim Erhitzen auszuschwitzen.
Wenn dem Gemisch eine flüchtige Kom ponente, wie Naphthalin zugesetzt wurde, wird diese während der Sinterung verdampft und hinterlässt Hohlräume, die dazu dienen, Ö1 aufzunehmen, wenn ein poröses Lager gewünscht wird.
Das fertige Lager kennzeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und ausgezeich nete Gleiteigenschaften. Durch Verwendung bleihaltiger Bronze können letztere noch verbessert werden. Die Kupferungsbehand- lung, welche die Oberfläche der Bronzeteil chen raub macht, trägt zur Erhöhung der Festigkeit der Lager, sowohl vor als nach dem Sintern, bei.
Die verhältnismässig gerin gen Einstandskosten der Bronzebohr- oder Drehspäne, die als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Bronzepulvers Verwendung finden können, gestatten es, die Lager viel billiger herzustellen als dies bei Verwendung von Kupfer- und Zinnpulver der Fall wäre. Das fertige Lager zeichnet sich infolge der Anwesenheit der Bronzeteilchen durch eine grosse Gleichförmigkeit seiner Zusammen setzung aus. Weiterhin besitzt es wenig oder gar keine Neigung zum Kornwachstum, das bei Lagern, die aus Kupfer- und Zinnpulver hergestellt wurden, oft zu beobachten ist. Dieses Kornwachstum bewirkt ein leichtes Schwellen des Lagers.
Da das Lager oft die Form einer Nabenbüchse aufweist, ergibt sich daraus eine Neigung zum Festklemmen auf der Welle.
Diese Schwierigkeiten können bei einem Lager gemäss der Erfindung nicht fest- gestellt werden, da die Kristalle, welche die Bronzeteilchen bilden, bereits ihre endgül tige Grösse besitzen.
Obschon es, insbesondere wegen der daraus resultierenden erhöhten Festigkeit, vorteilhaft ist, die Bronzeteilchen vorgängig der Lagerherstellung zu kupfern, kann man die Bronzeteilchen auch ohne diese Vor behandlung verwenden. In diesem Fall werden sie sowohl mit Kupfer- als auch mit Zinnpulver vermischt. Aus dieser Mischung wird dann direkt das Lager hergestellt. Zur Durchführung dieser Variante des Verfah rens wird zunächst durch Vermahlen, wie oben angegeben, ein Bronzepulver herge stellt.
Wenn während des Mahlvorganges eine wesentliche Oxydation der Teilchen stattfindet, empfiehlt es sich, die Bronze teilchen zunächst in reduzierender Atmo sphäre zu erhitzen. Man kann das Bronze pulver aber auch durch Vermahlen in inerter Atmosphäre herstellen, wodurch der Reduk tionsvorgang überflüssig wird. Das Bronze pulver wird dann mit Kupfer- und Zinn pulver vermischt. Die Mengen wechseln von 25-90 Teilen Bronzepulver, etwa 67,5-9 Teilen Kupferpulver und etwa 17,5-1 Teil Zinnpulver. Das Zinn kann ganz oder teil greise durch Aluminium- oder Zinkpulver ersetzt werden. Als Schmiermittel kann man Graphit, und als porenbildendes, flüchtiges Material Naphthalin und dergleichen zu setzen.
Ein 'typisches Gemisch besteht aus ; 50 Teilen Bronze, 45 Teilen Kupferpulver. 5 Teilen Zinnpulver und 1,5 Teilen Graphit pulver. Diesem Gemise.h können noch 1-5 Teige Naphthalin zugesetzt werden, wobei die Menge des Naphthalins je nach der ge- i wünschten Poro@sität ,gewählt wird. Die Poro- sität kann natürlich auch durch den bei der Verformung angewendeten Pressdruck be einflusst werden. In der Regel wird sie durch beide Faktoren bestimmt.
Wie oben gesagt, s kann bei der Herstellung dichter Lager das Naphthalin weggelassen werden. Auch der Graphit kann wegfallen, wenn er nicht als Schmiermittel gewünscht wird.
Die Lager können durch Kaltpressen der Mischung .geformt und dann in einen Ofen ebra.cht werden, wo sie bei Temperaturen g<B>o</B> zwischen 700 und 870 C, vorzugsweise bei etwa 815 C, gesintert werden. Die Kupfer-, Zinn- und Bronzeteilchen sintern zu einer praktisch homogenen Masse zusammen, welche infolge Verdampfung der flüchtigen Stoffe Hohlräume enthalten kann, wenn solche zugegen waren, oder die Graphit teilchen in der Masse verteilt enthält, sofern solche zugesetzt wurden.
Durch die Sinterung ,des Zinns und Kupfers werden die Bronze teilchen von den Zinn- und Kupferteilchen, die sich auch zum Teil legieren können, ein gebettet, was bewirkt, @dass das Blei in blei haltigen Bronzeteilchen eingeschlossen und dessen Ausschwitzen; verhindert wird. Die Lager können, wenn sie porös sind, nach dem Erhitzen in Öl getaucht werden, wobei man evakuiert.
Wie bereits angegeben wurde, wevden die Bronzeteilchen vorzugsweise aus Lager bronze hergestellt, die einen wesentlichen Bleigehalt aufweist. Man verwendet z. B. die übliche Lagerbronze aus 80 Teilen Kupfer, @ 10 Teilen Zinn und 10 Teilen Blei. Die Menge der Komponenten in der zu Bronze, teilchen zu vermahlenden Legierung kann in weiten Grenzen variieren und man kann die Bronze im Hinblick auf die gewünschte Zu <B>5</B> sammensetzung des fertigen Lagers aus wählen.
Wenn man zum Beispiel eine Bronze mit hohem Bleigehalt verwendet, erhält man ein weicheres. Lager, während eine Bronze mit niedrigerem Bleigehalt härtere Lager gibt. Gewünsehtenfalls können verschiedene Arten bleihaltiger Bronze vermahlen und zu einem Pulver mit idem gewünschten Blei gehalt vermischt werden. Obschon man vor. zugsweise bleihaltige Bronzen verwendet, s kann man auch solche benutzen, die kein Blei enthalten, oder, wie bereits gesagt, Messing, in welchem an Stelle des Zinnes Zink mit Kupferlegiert ist.
Durch Verwendung von Gemischen, die zum grössten Teil oder überwiegend eine be stimmte Bronzelegierung enthalten, ist es bei der Lagerherstellung möglich, die andern Komponenten des zu verformenden Ge misches in weiteren Grenzen zu variieren, als dies bisher möglich war. Die Verwendung der Bronzeteilchen, insbesondere wenn diese gekupfert sind, liefert ein starkes Lager, dessen Auslauf- und Schmiereigenschaften besser sind als diejenigen von Lagern, die aus Kupfer- und Zinnpulver hergestellt wer den.
Die erfindungsgemäss hergestellten La ger sind frei von Ausscheidungen und bilden keine nachteiligen Narben oder weichen Stellen, wie die nach den bisherigen Ver fahren hergestellten Lager.