Verbundgleitlager In dem Maschinen- und Motortau sind seit mehreren Jahrzehnten Verbundlager be kannt, die auf einer tragfähigen 'Stützschale ein für die Gleitung geeignetes Lagermetall in dünner Auflage tragen. Das Lagermetall ist üblicherweise aufgegossen, aufgesintert oder galvanisch aufgebracht.. In neuerer Zeit hat man auch sogenannt:e Kunstharzverbund- lager hergestellt, bei denen auf einem Grund metall eine dünne Kunstharzschicht aufge bracht ist.
Zur Verbesserung der Eigenschaf ten der Kunstharzoberflächenschicht derar tiger Kunstharzverbundlager hat man schon dem Kunstharz Füllstoffe, wie zum Beispiel Glimmer, zugesetzt, wodurch eine gewisse Porosität der Kunstharzoberflächenschicht er zielt wird.
Bisher ist jedoch an keiner Stelle der Technik der Gedanke aufgetaucht, ein Ver bundlager herzustellen, dessen filmartige Gleitfläche aus Metallteilchen gebildet ist, die mittels eines metallklebenden Bindemittels auf die metallische Grundschale aufgebracht sind. In dieser Richtung angestellte Versuche haben ergeben, dass Metallpulver oder feine Metall späne, zum Beispiel aus Eisen, Gusseisen, Blei, Zinn, Kupfer, Weissmetall, Bronze oder andern Lagermetallen, in verschiedener Zu sammensetzung oder Legierungen bzw.
Mi schungen dieser Metallteilchen untereinander in einfacher Weise durch Anwendung von warm- oder kalthärtenden bekannten Kunst harzen, wie z. B. Phenolaldehydharze, Carb- amidharze, Aminotriazinharze, Polyurethan- harze, Epoxydharze, härtbare Alkydharze oder Silikone, gegebenenfalls in Mischung unter einander und/oder mit thermoplastischen Kunststoffen, aufgebracht werden können,
wobei das Kunstharzklebemittel so viel härt- bares Kunstharz enthält, dass es, auch wenn es aus einer Mischung von härtbaren und thermoplastischen Kunstharzen besteht, als Ganzes in der Gleitschicht stets in gehärtetem Zustand vorliegt.
Das als Klebemittel ver wendete Kunstharz hat dabei lediglich die Aufgabe, die feinen Metallteilchen unter -sich und mit der metallischen ;Stützschale zusam- menzuhalten, ohne sie chemisch anzugreifen oder zu verändern. Die Erzielung guter Gleit- eigenschaften erfolgt ausschliesslich durch die Wahl der feinteiligen Metallsubstanzen bzw. deren Mischung.
Derartige Verbundlagen besitzen bei ent sprechender Ausbildung eine Oberflächen schiebt mit einem solchen Wärmeleitungsver- mögen, dass die Wärmeableitung eine fast ebenso gute ist wie bei Metallagern. Infolge des heterogenen Aufbaues der Gleitfläche wer den die besonderen Eigenschaften der je weils aufgewendeten Metallteilchen durch die Gleiteigenschaften des Kunstharzes er gänzt.
Beispielsweise ergibt sich bei der An wendung von Blei- oder Zinnpulver neben der guten VV ärmeleitung der Vorteil einer her vorragenden Einbettbarkeit.Tritt infolge un zureichender Schmierung an Teilen des La gers eine Überhitzung auf, so@ bilden sich aus Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt feinste Metalltröpfchen, und der hierdurch erzeugte Film kann kurzfristig die Funktion einer Notschmierung übernehmen. Gusseisen- und Bronzepartikel erhöhen, wenn sie in die Kunstharze eingebettet werden, die Stabilität und die Tragfähigkeit der Lager.
Erfindungs gemäss kann man Lager herstellen, die den stä.rkst.en dynamischen Beanspruchungen, zum Beispiel in Verbrennungsmotoren, gewachsen sind. Als zweckmässig hat sich eine Korngrösse zwischen 0.,01 und 1,00 mm ergeben, die so wohl als Pulver, das heisst mit gerundeter Oberfläche, als auch als 'Späne, feine Plätt chen, Flitter usw. vorliegen können.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Metall oder die Metallegierung gegebenen falls teilweise durch ihre Oxyde zu ersetzen.
Die erfindungsgemässen Lager sind in einfachster Weise herstellbar: auf eine metal lische Stiitzschale, zum Beispiel aus Stahl, Bronze, Messing, Gusseisen, Leichtmetall oder einem ähnlichen Metall, wird zum Beispiel auf die zu überdeckende Fläche, gegebenen falls nach Reinigung, Aufrauhung oder Phos- phatierung, eine Mischung aus Metallpulver bzw. feinen Metallspänen und härtbarem Kunstharz in flüssiger oder pastöser Form in einer oder mehreren dünnen Schichten auf getragen.
Hierbei wird entweder jede ein zelne Schicht für sich getrocknet, oder die aufgebrachten Schichten werden gemeinsam, gegebenenfalls auch nach einer teilweisen Zwischentrocknung der einzelnen Schichten, getrocknet und gehärtet, wenn notwendig bei erhöhter Temperatur, je nach der Eigenart des verwendeten Klebemittels. Besonders gün stige Ergebnisse werden erzielt, wenn die Gleitschicht Metallpulver bzw. feine Metall späne einerseits und! Kunstharz anderseits in einem Verhältnis 50 bis 99,
9 % Gewichtsteile der ersteren und 50' bis 0,1% Gewichtsteile der letzteren enthält.
Das Aufbringen des flüssigen oder pastö sen Kunstharzklebemitte@ls allein oder des Ge misches von Klebemittel und Metallteilchen kann durch die übliehen und bekannten Ver fahren, wie Streichen, Spritzen, Flammsprit- zen, 'Tauchen, erfolgt sein. Das Klebemittel kann aber auch zunächst ohne Metallpulver bzw. Metallspäne aufgetragen -und der ent sprechende Anteil an Metallteilchen durch Aufstreuen, Einblasen, Beflecken oder Be schiessen, zum Beispiel mit Hilfe elektrosta tischer Aufladung, in die Klebemittelschicht eingeführt sein.
Als besonders günstig hat sich eine in ge- troeknetem Zustand wie folgt in Gewichtspr o- zenten zusammengesetzte Mischung erwiesen: 85 bis 95 % Metallanteil und 15 bis 5 % er- härtete Klebesubstanz.
Als weitere Beispiele seien genannt: 90 % Bleibronzepulver aus 25 % Blei,
Rest Cu und 10 % erhärtete Klebesubstanz oder 92 % Blei- bzw. Bleizinnpulver und 8 % erhärtete Klebe- substanz.
Die Hinzufügung von nicht metallischen Stoffen, die die Gleiteigenschaften unter be stimmten Bedingungen verbessern, wie Gra phit, Molybdänsulfid oder andere verbes sernd wirkende Stoffe, wie zum Beispiel Glim mer, in Gehalten bis zu 10 0/0, sind je nach der Art der Beanspruchung zweckmässig und ändern an dem Sinn der Erfindung nichts.
Auch ändert es das Wesen der Erfindung nicht, wenn statt der einheitlichen metallischen Unterlage eine aus zwei oder mehr Metall schichten bestehende Stützschale, zum Bei spiel ein StahlLBronze-Verbundlager, gewählt ist, das zusammen mit der aus Metallpulver und Kunstharz bestehenden dünnen Gleit- schicht ein Mehrstoff- oder Mehrschichten lager mit drei oder mehr Schichten ergibt.
Die Gesamtdicke der Gleitschicht der er findungsgemässen Verbundlager kann inner halb weiter Grenzen variieren, und günstige Ergebnisse sind einerseits mit dünnen Schich ten von nur 0,01 mm Dicke und anderseits mit verhältnismässig starken .Schichten von 1,0 mm Dicke erzielt worden. Als besonders vorteilhaft haben sich gewöhnlich mittlere Schichtstärken von 0,1 bis 0,4 mm erwiesen.
Die Härtung der Gleitschicht erfolgt üblicherweise durch Erhitzen, kann aber auch bei gewissen Kunstharzen durch 'langes Lagern oder durch Katalysatoren herbeigeführt wer den. Wenn notwendig, können die gehärteten Schichten einer mechanischen Nachbearbei tung, wie Drehen, Schleifen oder dergleichen, unterzogen werden.
Die erfindungsgemässen Verbundlager mit der metal'lteilchenhaltigen Oberflächenschicht zeichnen sich bei entsprechender Ausbildung durch besonders hohe Widerstandsfähigkeit selbst bei starker Beanspruchung aus. Zum Beispiel hat sich bei der Prüfung eines der artigen Lagers in einer Lagerpräfmasehine gezeigt, dass auch bei Belastung von mehr als 400 kg/cm2 weder das Lager noch die Wolle merkbare Spuren von Verschleiss auf weisen.
Composite plain bearings In the machine and engine rope composite bearings have been known for several decades, which carry a bearing metal suitable for sliding in a thin layer on a load-bearing 'support shell. The bearing metal is usually poured, sintered or galvanically applied. In recent times, so-called: e synthetic resin composite bearings have also been produced in which a thin synthetic resin layer is applied to a metal base.
To improve the properties of the synthetic resin surface layer derar term synthetic resin composite bearings, fillers, such as mica, have already been added to the synthetic resin, whereby a certain porosity of the synthetic resin surface layer is achieved.
So far, however, at no point in technology has the idea emerged of producing a composite bearing whose film-like sliding surface is formed from metal particles which are applied to the metallic base shell by means of a metal-adhesive binder. Tests carried out in this direction have shown that metal powder or fine metal chips, for example made of iron, cast iron, lead, tin, copper, white metal, bronze or other bearing metals, in various compositions or alloys or
Mi mixtures of these metal particles with one another in a simple manner by using hot or cold-curing known art resins such. B. phenol aldehyde resins, carbamide resins, aminotriazine resins, polyurethane resins, epoxy resins, curable alkyd resins or silicones, optionally mixed with one another and / or with thermoplastics, can be applied,
the synthetic resin adhesive containing so much curable synthetic resin that it is always present as a whole in the sliding layer in the cured state, even if it consists of a mixture of curable and thermoplastic synthetic resins.
The synthetic resin used as an adhesive only has the task of holding the fine metal particles under themselves and with the metallic support shell without attacking or changing them chemically. Good sliding properties are achieved exclusively through the choice of finely divided metal substances or their mixture.
When appropriately designed, such composite layers have a surface with such a thermal conductivity that the heat dissipation is almost as good as that of metal bearings. As a result of the heterogeneous structure of the sliding surface who the special properties of the metal particles expended each Weil by the sliding properties of the resin it supplements.
For example, when using lead or tin powder, in addition to good VV thermal conductivity, there is also the advantage of excellent embedding. and the film produced in this way can temporarily take on the function of emergency lubrication. Cast iron and bronze particles, when embedded in the synthetic resins, increase the stability and load-bearing capacity of the bearings.
According to the invention, bearings can be produced which can withstand the strongest dynamic loads, for example in internal combustion engines. A grain size between 0.1 and 1.00 mm has been found to be useful, which can be in the form of a powder, that is to say with a rounded surface, as well as chips, fine flakes, flakes, etc.
It has proven advantageous to partially replace the metal or the metal alloy, if necessary, by their oxides.
The bearings according to the invention can be produced in the simplest way: a metallic support shell, for example made of steel, bronze, brass, cast iron, light metal or a similar metal, is applied to the surface to be covered, if necessary after cleaning, roughening or phosphor phating, a mixture of metal powder or fine metal chips and curable synthetic resin in liquid or paste form in one or more thin layers.
Either each individual layer is dried individually, or the applied layers are dried and cured together, if necessary after partial intermediate drying of the individual layers, if necessary at an elevated temperature, depending on the nature of the adhesive used. Particularly favorable results are achieved if the sliding layer is metal powder or fine metal chips on the one hand and! Synthetic resin on the other hand in a ratio of 50 to 99,
9% parts by weight of the former and 50% to 0.1% parts by weight of the latter.
The application of the liquid or pasty synthetic resin adhesive alone or the mixture of adhesive and metal particles can be carried out by the usual and known methods, such as painting, spraying, flame spraying, dipping. However, the adhesive can also initially be applied without metal powder or metal shavings - and the corresponding proportion of metal particles can be introduced into the adhesive layer by sprinkling, blowing in, staining or shooting, for example with the aid of electrostatic charging.
A mixture in the dry kneaded state as follows has proven to be particularly favorable in percentages by weight: 85 to 95% metal content and 15 to 5% hardened adhesive substance.
Further examples are: 90% lead bronze powder made from 25% lead,
Remainder Cu and 10% hardened adhesive substance or 92% lead or lead tin powder and 8% hardened adhesive substance.
The addition of non-metallic substances that improve the sliding properties under certain conditions, such as graphite, molybdenum sulfide or other substances that have an improving effect, such as mica, in contents of up to 10%, depend on the type of stress expedient and change nothing in the sense of the invention.
It also does not change the essence of the invention if, instead of the uniform metallic base, a support shell consisting of two or more metal layers, for example a steel / bronze composite bearing, is selected, which together with the thin sliding layer consisting of metal powder and synthetic resin Multi-substance or multi-layer storage with three or more layers results.
The total thickness of the sliding layer of the composite bearings according to the invention can vary within wide limits, and favorable results have been achieved on the one hand with thin layers of only 0.01 mm thickness and on the other hand with relatively thick layers of 1.0 mm thickness. Average layer thicknesses of 0.1 to 0.4 mm have usually proven particularly advantageous.
The overlay is usually hardened by heating, but with certain synthetic resins it can also be brought about by long storage periods or by catalysts. If necessary, the hardened layers can be subjected to mechanical finishing such as turning, grinding or the like.
The composite bearings according to the invention with the surface layer containing metal particles are distinguished, when appropriately designed, by particularly high resistance even under heavy loads. For example, when one of these types of bearings was tested in a bearing prefabrication machine, it was found that neither the bearing nor the wool show any noticeable signs of wear, even with loads of more than 400 kg / cm2.