Verfahren zur Herstellung von zwei Metallflächen, die dazu bestimmt sind, mit hoher Flächenpressung aufeinander zu gleiten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mass nahmen zur Verminderung der Gleitreibung zwischen zwei mit hoher Flächenpressung aufeinander gleiten den Metallflächen, wobei als Gleitmittelfilm zwischen denselben eine Gasschicht verwendet wird.
Es ist bereits seit längerem bekannt, dass eine Gasschicht zwischen solchen, mit hohem Druck pro Flächeneinheit aufeinander gleitenden Metallflächen die Reibung merklich vermindern kann. Dies ist ins besondere in jenen Fällen von Bedeutung, bei welchen infolge äusserer Umstände, beispielsweise wegen der hohen Temperatur der beiden Metallteile, andere Gleitmittel zur Verminderung der Reibung nicht mehr anwendbar sind und sogenannte selbstschmierende Werkstoffe, z. B. graphithaltige Metalle, aus Festig keitsgründen nicht in Frage kommen.
Der gasförmige Gleitmittelteil wird dabei den aufeinander gleitenden Flächen nicht von aussen zugeführt, sondern wird - was natürlich nur bei hohem Flächendruck mög lich ist - durch Verdampfung gasbildungsfähiger Stoffe aus den sich berührenden Flächen oder durch das Austreten von im Metall gelösten bzw. an der Metalloberfläche gebundenen Gaskomponenten ge liefert.
Natürlich ist eine normale unpräparierte Gleit fläche nicht in der Lage, über längere Zeiten einen gasförmigen Gleitmittelfilm aufrechtzuerhalten, da hierbei ein gewisser Gasverlust durch Eindiffusion in die jeweils andere Fläche und durch Abwande rung zu den Rändern der gleitenden Flächenteile unvermeidlich ist.
Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Gasabgabe einer gleitreibungsbeanspruchten Me tallfläche zu steigern, indem deren Oberfläche mit Gasen beladen wird, oder gasbildungsfähige Stoffe in dieselbe eindiffundiert werden. Geeignete Stoffe sind etwa Phosphor, Schwefel, gewisse Metalle, Sauer stoff usw.
Beispielsweise hat sich bei Geschützrohren, bei welchen beim Schiessen bekanntlich extrem hohe Flächendrücke bis zu einigen Tausend kg(cm2 herr schen und die Temperatur über 500 C steigen kann, die Anreicherung der Innenwandung mit Stickstoff gut bewährt, wie aus der Schweizer PatentschriftNr. 308295 hervorgeht.
Wenngleich die dort beschriebene Le- bensdauererhöhung zum grossen Teil auf der Ver besserung der Oberflächenhärte und der Bildung einer splitterfesten, duktilen nitrierten Stahlo'berfläche be ruht, so ist doch zu vermuten, dass auch das an der mit Stickstoff angereicherten Laufoberfläche sich bil dende Gaspölster hierzu merklich beiträgt.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, anstelle der schwierig zu behandelnden Innenwand der Ge schützrohre, die Führungsringe der hierfür bestimm ten Geschosse entsprechend auszubilden und mit gas bildungsfähigen Stoffen anzureichern bzw. an der Oberfläche mit Gas zu beladen.
Bei ausgedehnten Untersuchungen der unter sehr hohem Flächendruck aufeinander gleitenden Metall flächen, wie sie beispielsweise bei Waffen vorliegen, hat sich eine Verminderung der Gleitreibung durch die Anreicherung entweder des Geschützrohres oder der Geschossführungsringe mit gasbildungsfähigen Stoffen, in gewissen Fällen erzielen lassen, allerdings meist nur kurzzeitig.
Die Bestrebungen. zur Erzielung einer weitergehenden Gleitreibungsverminderung durch Beeinflussung des Anreicherungsgrades der betreffenden Metallflächen (Tiefenverteilu:ng, Kon zentration usw.) blieben erfolglos und zeigten. nur geringen Einfluss auf die maximale Reibungsvermin derung. Es erschien deshalb unnötig und aussichtslos, die Verhältnisse bei Verwendung von mit gasbildungs fähigen Stoffen angereicherten Geschossen in eben- falls entsprechend behandelten Geschützrohren näher zu untersuchen, zumal solche Versuche ausserordent lich kostspielig sind.
überraschenderweise hat sich aber nach Er arbeitung der weiter unten noch dargelegten Erkennt nisse ergeben, dass eine sprunghafte Verminderung der Gleitreibung gemäss dem erfindungsgemässen Ver fahren möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von zwei Metallflächen, die dazu bestimmt sind, mit hoher Flächenpressung aufeinander zu. gleiten, wobei die Gleitreibung vermindert wird durch eine als Gleitmittelfilm zwischen denselben wirkende Gas schicht, die erst beim Auftreten der hohen Beanspru chung entsteht und aus allen beteiligten Flächen elementen der beiden Metallflächen gespeist wird, kennzeichnet sich dadurch, dass gasbildungsfähige Stoffe mittels elektrischer Glimmentladungen in beiden Metallflächen und den daran angrenzenden tiefer gelegenen Zonen angereichert werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhal tene Metallflächen einer Feuerwaffe und ihres Ge schosses sind gekennzeichnet durch eine Anreiche rung mindestens der zur gegenseitigen Berührung vor- all sehenen Flächenteile und der angrenzenden tiefer gelegenen Zonen mit gasbildungsfähigen Stoffen sol cher Art, dass die unter den beim Schuss herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen austretenden Gase miteinander und mit der Umgebung verträglich sind und sich volumenmässig addieren.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der bei ausgedehnten Schusswaffenerprobungen gewonnenen Erkenntnis, dass bei allen unter derart extremen Drük- ken und Temperaturen gleitreibungsbeanspruchten Metallflächen nicht nur die erstmalige Bildung der als Gleitmittelflm dienenden Gasschicht wichtig ist, sondern vielmehr deren dauernde Aufrechterhaltung während des Einzelschusses und bei Dauerfeuer ein Hauptproblem darstellt.
Bei den bisher bereits mit beachtlichem Erfolg verwendeten, in einer elektrischen Glimmentladung an der Innenwandung mit Stickstoff angereicherten Geschützrohren sind die vom Geschoss berührbaren Flächenteile durchaus in der Lage, eine zur Bildung von Gaspolstern ausreichende Gasmenge zu liefern. Beim Durchgang normaler, also mit unpräparierten Führungsringen versehener Geschosse wird aber an scheinend eine gewisse Gasmenge verbraucht, und es tritt eine nachteilige Verminderung des gasförmigen Gleitmittelfilms auf.
Es wird vermutet, dass bereits beim Einzelschuss, bei welchem die Führungsringe sich, vom Patronenlager bis zur Rohrmündung, an der gleitenden und verformten Oberfläche bis auf über l000 C erhitzen, die reibungsvermindernde Gas schicht wegen dieser hohen Temperatur der Führungs ringe in steigendem Masse verzehrt und verbraucht wird. Die Führungsringe dürften jedenfalls eine Ver minderung des gasförnugen Gleitmittelfilms bewirken.
Dieser bereits beim Einzelschuss auftretenden Benachteiligung der reibungsvermindernden Gas- schicht überlagert sich noch eine mit zunehmendem Gebrauch des Geschützrohres wirksam werdende Ver armung der vom Geschoss berührbaren Flächen der Rohrinnenwand an gasbildungsfähigen Stoffen.
Diese Verarmung beruht, soweit bisher ermittelt werden konnte, auf der Tatsache, dass infolge der Erwär mung der Rohrinnenwand die in derselben befind lichen gasbildungsfähigen Stoffe, soweit dieselben nicht austreten und die erwünschte Gasschicht bilden, durch einen Diffusionsvorgang in tiefer gelegene Zonen der Metalloberfläche wandern. Da aber neue derartige Stoffe von der Oberfläche aus nicht ein- diffundieren, verarmen die äussersten Metallschichten in entsprechendem Masse.
Etwas andere Verhältnisse ergeben sich bei der bereits versuchsweise früher erfolgten Verwendung von gasnitrierten Geschossen in normalen, also nicht besonders präparierten Geschützrohren. Die auf die übliche Weise in Bädern oder Öfen nitrierten Füh rungsringe konnten zwar zu Beginn in den noch kalten Geschützrohren ein reibungsverminderndes Gaspolster liefern, jedoch konnte bei rascher Schuss folge diese vorteilhafte Gasschicht nicht aufrechter halten werden. Anscheinend erfolgt der Verzehr der aus den Führungsringen austretenden Gase seitens der erhitzten Rohrinnenwand viel zu schnell, als dass ein gasförmiger G'le@itmittelfi:lm aufrechterhalten werden kann.
Die obengenannten, nur als Arbeitshypothese zu betrachtenden Erklärungen des Verhaltens von mit gasbildungsfähigen Stoffen präparierten, unter extre men Verhältnissen gleitreibu.ngsbeanspruchten Me tallflächen, sind das Resultat ausgedehnter Schiess versuche. Eine derartige Arbeitshypothese - die den Anlass zum erfindungsgemässen Verfahren gegeben hat - konnte bisher nicht gewonnen werden, weil für die vorliegenden hohen Anforderungen geeignete, mit gasbildungsfähigen Stoffen, z. B. mit Stickstoff, angereicherte Feuerwaffenrohre nicht zur Verfügung standen.
Die in Gasöfen oder Salzbädern nitrierten Geschützrohre weisen eine derart spröde nitrierte Oberflächenschicht auf, dass dieselbe beim Beschuss zu Absplitterungen neigt, was eine relativ geringe Lebensdauer sowie ein ständiges Absinken der Mün dungsgeschwindigkeit zur Folge hat. An derartigen Rohren wird natürlich die durch eine Verminderung der Gleitreibung eventuell :erzielbare Verbesserung vollständig von den nachteiligen Effekten der absplit ternden Schichten überdeckt. Erst nach Schaffung gehärteter, aber dukti'ler und weitgehend splitter sicherer Nitrierschichten durch Behandlung der Rohr innenwandung in einer elektrischen Glimmentladung (siehe das Schweizer Patent Nr. 308295), konnte die oben dargelegte Arbeitshypothese aufgestellt werden.
Die obengenannten Erkenntnisse liessen es - im Gegensatz zu den bisherigen allgemeinen technischen Ansichten der Feuerwaffentechnik - als aussichtsreich erscheinen, sowohl die Innenwand der Geschützrohre als auch die zur Berührung dieser Innenwand be- stimmten Teile der Geschosse, in einer elektrischen Glimmentladung mit gasbildungsfähigen Stoffen an zureichern.
Die diesbezüglichen Versuche ergaben über- raschenderweise eine sprunghafte Verminderung der Gleitreibung über die bisher bestenfalls kurzzeitig er reichten Werte hinaus. In günstigen Fällen wurde eine Verminderung der Gleitreibung um 80 bis. 90% er reicht.
Die oben dargelegte Arbeitshypothese lässt diese Ergebnisse verständlich erscheinen, denn nunmehr wird die beim Auftreten der hohen Gleitreibungs- beanspruchung entstehende Gasschicht nicht wie bis her nur aus der einen Metallfläche gespeist und von der anderen mehr oder weniger stark verzehrt. Viel mehr tragen alle beteiligten Flächenelemente beider Metallflächen zur Speisung der Gasschicht bei.
Er hitzen sich nun beim Einzelschuss die Führungsringe beim Durchgang durch das Rohr, so findet trotzdem eine Gasabgabe derselben statt und eine nachteilige Beeinflussung der reibungsvermindernden Gasschicht tritt nicht ein. Anderseits wird die Verarmung der Rohrinnenwandung an gasbildungsfähigen Stoffen weitgehend verhindert, da nunmehr seitens der Füh rungsringe entsprechende Stoffe geliefert werden, von denen ein gewisser Teil in die erhitzte Rohrinnenwand eindiffundieren kann.
Dabei ist natürlich eine Voraussetzung, dass die aus beiden hochbeanspruchten Metallflächen aus tretenden Gase nicht in unerwünschter Weise mit einander reagieren, sondern bei den herrschenden Temperatur- und Druckverhältnissen miteinander und mit den in der Umgebung vorhandenen Explosions gasen verträglich sind. Vorzugsweise werden beide Flächen mit den gleichen gasbildungsfähigen Stoffen angereichert. Es können aber auch verschiedene Stoffe verwendet werden, deren gasförmige Kompo nenten miteinander verträglich sind und sich volü- menmässig addieren.
Es darf also in der Rohrinnen wandung nicht etwa ein solcher gasbildungsfähiger Stoff angereichert werden, dessen Gaskomponente mit derjenigen der Führungsringe eine chemische Verbindung eingeht, welche die reibungsvermindernde Gasschicht nachteilig beeinflusst oder die Rohrinnen wand korrodiert. Dagegen können chemische Verbin dungen zwischen den austretenden Gasen und den Explosionsgasen durchaus erwünscht sein, wenn da durch die Gasschicht nicht nachteilig beeinflusst wird.
Ferner ist von Wichtigkeit, dass die Konzentra tionen der in beiden Metallflächen. angereicherten gas bildungsfähigen Stoffe aufeinander abgestimmt sind. Da die Geschützrohre zwecks Erzielung einer gehär teten aber duktilen und splitterfesten Innenfläche vor zugsweise in einer elektrischen Glimmentladung nitriert werden, empfiehlt es sich,
die gesamte oder wenigstens die zur Berührung mit dieser Innenwan dung vorgesehenen Teile der Geschossaussenseite eben falls in einer ionisierten Gasatmosphäre mit ent sprechenden gasbildungsfähigen Stoffen anzureichern. Die gasbildungsfähigen Stoffe können entweder als chemische Verbindungen in den obersten Zonen der Metallflächen angereichert sein, oder Legierungs bestandteile dieser Metalle bilden bzw. mit dem Me tall eine feste Lösung bilden.
Beispielsweise wurden bereits einige der nachstehenden Verbindungen in bezug auf ihre reibungsvermindernden Wirkungen untersucht und als. geeignet gefunden, so d'ass die ganze Stoffgruppe mehr oder weniger gut verwendbar sein dürfte:
Fe0 / Fe203 / Fe304 / Fe2N / Fe2P / Fe3P / FeS / FeS2; Cu0 / Cu20 / CuN3 / Cu-S: / Cu2S; Cr0 / Cr203 / Cr03 / CrN;
A'1203 /A-IN /A12S3. Diese Stoffe besitzen natürlich unterschiedliche Zersetzungstemperaturen oder Siedetemperaturen (Dampfbildung), so dass je nach Verwendungszweck eine geeignete Auswahl getroffen werden muss.
Ausser solchen chemischen Verbindungen sind natürlich auch Metalle und Metalloide als Legierungs- bestandteile günstig, wenn dieselben bei Beansprur chung der Metallflächen verdampfen und :einen aus reichenden Dampfdruck aufweisen, beispielsweise Zink, Blei, Chrom usw.
Zwecks Anreicherung von Teilen oder der ganzen Aussenseite von Geschossen bzw. von Führungsringen hierfür, können z. B. diese fertig bearbeiteten, ent fetteten und gut gereinigten Metallteile in einem evakuierbaren Entladungsgefäss angeordnet und über eine isolierte Stromdurchführung mit einer .äusseren Spannungsquelle verbunden werden.
Bei der gleich zeitigen Behandlung mehrerer solcher Metallteile können dieselben entweder sämtlich parallel geschaltet am gleichen Anschiuss liegen oder zu Gruppen zu sammengeschaltet und mit je einer getrennten isolier ten Stromeinführung verbunden sein. Ferner können Gegenelektroden vorgesehen werden, die über eine isolierte Stromeinführung am anderen Pol der Span nungsqueue liegen. Auch :ein metallisches Entladungs gefäss kann als Gegenelektrode benützt werden.
Die Werkstücke sollen derart angeordnet werden, dass mindestens an den für die Gleitreibungsbeanspru- chung vorgesehenen Oberflächenteilen eine gleich mässige Temperatur und eine Glimmentladung glei cher Intensität erzielt werden kann.
Zu diesem Zweck wird durch eine geeignete Pumpeinrichtung im Entladungsgefäss ein Unterdruck im Bereich von 0,1 bis 100 mm Hg hergestellt, wäh rend gleichzeitig ein Gas oder Gasgemisch in regel barer Menge zugeführt wird, so dass eine erwünschte Atmosphäre konstanten Druckes und g@eichbfeiben- der Zusammensetzung entsteht.
Beim Anlegen einer entsprechenden Gleich-, Wechsel- oder Wellenspan- nung zwischen den zu behandelnden Werkstücken und den Gegenelektroden :entsteht eine Glimmentladung, die durch Wahl niedrigen Druckes und möglichst kleiner Spannung anfangs einen nur geringen Energie- umsatz aufweisen :
soll. Durch zunehmende Druck erhöhung und Spannungsvergrösserung wird der Energieumsatz der Glimmentladung dann stetig ver grössert und die Entladung, falls erwünscht, weit gehend auf die zu behandelnden Flächen konzentriert, bis die zur Umwandlung der betreffenden Ober flächenteile vorgesehene Energiekonzentration der Glimmentladung an denselben erreicht ist. Diese An laufperiode der Glimmentladung ist in ihren Einzel heiten im Hauptpatent Nr. 364850 ausführlich be schrieben.
Dieser Anlaufvorgang bewirkt auch die Befreiung der zu behandelnden Oberflächenteile von absorbierten oder adsorbierten Fremdsubstanzen, von Bearbeitungsrückständen aller Art und von jegli chen Verunreinigungen. Beim Beginn der eigent lichen Behandlungsphase liegt also die betreffende Oberfläche in sehr reinem Zustand vor, was für die Erzielung völlig gleichmässiger Oberflächen wichtig ist.
Gegebenenfalls kann auch der Anlaufvorgang in einer Gasatmosphäre anderer Zusammensetzung als der eigentliche Glimmbehandiungsprozess erfol gen, beispielsweise in Anwesenheit eines reduzierend wirkenden Gases wie Wasserstoff. Dann wird nach Abschluss des Anlaufvorgangs anstelle dieser Gasart nunmehr das zur eigentlichen Behandlung der Metall flächen vorgesehene Gas oder Gasgemisch in das Ent ladungsgefäss eingeleitet,
zweckmässigerweise unter Aufrechterhaltung des erwünschten Unterdruckes und der bestehenden Glimmentladung. Falls das für den Anlaufvorgang erwünschte Gas mit demjenigen für die nachfolgende Behandlungsphase vorgesehenen nicht vermischt werden soll, kann auch die Gasatmo sphäre der Anlaufperiode gegen eine Schutzgasatmo- sphäre, beispielsweise ein Edelgas, ausgetauscht, und dann dieses Schutzgas durch das für die Behandlungs periode vorgesehene Gas ersetzt werden.
Sollen beispielsweise an Stahlgeschossen die eben falls aus Stahl bestehenden Führungsringe ausgeglüht und gleichzeitig mit gasbildungsfähigen Stoffen an gereichert werden, so kann eine Anordnung nach vor liegender Zeichnung verwendet werden. Hierzu wird in einem evakuierbaren, doppelwandigen und kühl baren Gasentladungsgefäss 1 mit abnehmbarem Deckel 2 eine metallische Halteplatte 3 auf Isola toren 4 befestigt, die mit federnden Metallbolzen 5 zum Aufstecken der zu behandelnden Stahlgeschosse 6 versehen ist.
Parallel zur Halteplatte 3 und mit dieser leitend verbunden ist eine metallische Blende 7 angebracht, die mit den Führungsringen 8 der Ge schosse 6 in einer Ebene gelegen ist, und runde Aus- nehmungen 9 aufweist, durch welche die Geschosse 6 hindurchragen. Die Dicke der Blende 7 ist derart ge wählt, dass die Innenseite der Ausnehmungen 9 gerade beiden Führungsringen 8 gegenübersteht. Die Innen seite der Ausnehmungen 9 soll die beiden Führungs ringe 8 konzentrisch umschliessen und einen überall gleich breiten Ringspalt mit denselben bilden.
Die Halteplatte 3 und die Blende 7 sind über eine isolierte Stromdurchführung 10 mit dem nega tiven Anschluss des Iüemmenpaars 11 verbunden, während der positive Anschluss am metallischen Ent ladungsgefäss 1 angeschlossen ist. Im Entladungs- gefäss 1, 2 wird über geeignete Mittel (nicht gezeich net) eine Gasatmosphäre aus 30<B>%</B> N2 und 70% HZ bei einem Druck von 5 bis 10 mm Hg hergestellt und während des Betriebs aufrechterhalten.
Nach Be endigung des oben beschriebenen Anlaufvorgangs wird bei einer Spannung von 400 bis 500 Volt zwi schen dem Entladungsgefäss 1 und den Geschossen 6 sowie der auf gleichem Potential liegenden Blende 7 eine Glimmentladung hergestellt, die bei geeigneter Breite des Ringspaltes zwischen den Führungsringen 8 und der Innenwand der Ausnehmungen 9 in diesem eine besonders hohe Energiekonzentration von 0,1 bis 10 Watt !cm2 Oberfläche der Führungsringe lie fert. Dieser als Hohlkathodeneffekt bezeichnete Betriebszustand ist im Schweizer Patent Nr. 314340 ausführlich beschrieben.
Die Führungsringe 8 errei chen bei dieser Betriebsweise innerhalb kurzer Zeit, beispielsweise 0,5 bis 2 Minuten, die erwünschte Glühtemperatur und reichern sich durch das Ionen bombardement mit Stickstoff an. Die hohe Energie dichte im Ringspalt gewährleistet ein relativ rasches Eindiffundieren des hier atomaren Stickstoffs in die Führungsringe, so dass nach erfolgtem Weichglühen die erforderliche Eindringtiefe erreicht ist und die Behandlung beendet werden kann. Innerhalb der relativ kurzen Behandlungsdauer erfährt das Geschoss 6 in seinen übrigen Teilen nur eine so geringe Tem peraturerhöhung, dass die Festigkeit nicht beeinflusst wird.
Bei dem Eindiffundieren der Behandlungsgase in die Metalloberfläche, im oben beschriebenen Beispiel also des Stickstoffs, entstehen in einer gewissen Tiefe sogenannte Mischkörper, die chemische und physi kalische Bindungen MetalliiGas darstellen. Erfahrungs gemäss geben solche Mischkörper bei den extremen Temperatur- und Druckverhältnissen während des Schiessvorgangs den Stickstoff wieder als Gas ab.
Ausserdem erfolgt aber bei einer Behandlung von Metalloberflächen in einer Glimmentladung - auch ohne dass dieselben, wie im oben beschriebenen Bei spiel bis auf Glühtemperatur erhitzt werden - eine Umwandlung der Oberflächenstruktur durch eine Ma terialwanderung, hervorgerufen durch eine Heraus- lösung feinster Metallpartikel aus der Oberflächen zone. Es ist nicht genau bekannt, ob die Metall partikel infolge Verdampfung an den Aufprallstellen einzelner Ionen, oder infolge unmittelbarer Stoss befreiung aus dem Kristallverband herausgelöst wer den. Jedenfalls ist eine Materialabwanderung experi mentell feststellbar.
Gleichzeitig erfolgt aber eine Materialzuwanderung, da die Gasatmosphäre mit Metallpartikeln, die aus der Werkstückoberfläche selbst oder aus der Gegenelektrode stammen, durch setzt ist und solche Metallpartikel im Glimmraum elektrisch geladen, im Kathodenfallraum in Richtung auf die Werkstückoberfläche beschleunigt werden und dort mit hoher kinetischer Energie auftreffen.
Das Ausmass der Materialwanderung in der einen und anderen Richtung kann durch geeignete Wahl der geometrischen Anordnung des Werkstückes und der Gegenelektrode sowie durch den Druck im Ent ladungsgefäss und die Art und Polarität der Span nung beeinflusst werden. Vorzugsweise werden die Entladungsverhältnisse derart gewählt, dass die Ma terialabwanderung überwiegt.
Jedenfalls entsteht nach genügend langer Aufrechterhaltung der Glimment- ladung an der Werkstückoberfläche, die beim oben beschriebenen Beispiel nur einige Minuten dauert, aber auch Stunden betragen kann, eine Oberflächen- zone auf dem Metallkörper, die eine äusserst gleich mässige Mikroporos.ität aufweist, welche sich bis in molekulare Dimensionen erstrecken dürfte.
Gleich zeitig ist aber diese Oberflächenzone in ihrer Festig keit nicht merklich geringer als nicht umgewandelte Metallschichten.
Diese mikroporöse Oberflächenschicht reichert sich begierig mit dem im Entladungsgefäss befind lichen Gas an und behält diese sogenannte Gas beladung auch nach Beendigung der Behandlung unter atmosphärischen Bedingungen.
Somit ist die Oberfläche nach dieser Glimment- ladungsbehandlung in zweifacher Hinsicht mit Gas angereichert. Einerseits ist eindiffundierter Stickstoff in der Metallschicht gelöst oder in Form von Misch körpern gebunden. Anderseits sind gasförmige Be standteile in der mikroporösen Oberflächenschicht eingeschlossen.
Unter den beim Schuss herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen tragen sowohl die Gasbeladung als auch die Mischkörper zur Spei sung der reibungsvermindernden Gasschicht zwischen den aufeinander gleitenden Metallflächen bei. Bei den Führungsringen dürfte anfänglich die Gasbeladung wirksam sein, aber nach Beginn der Deformation im wesentlichen tiefere Zonen mit Mischkörpern zur Gas abgabe beitragen.
Nach dem oben für Führungsringe von Geschos sen beschriebenen Verfahren lassen sich die für Gleit- reibungsbeanspruchung bestimmten Flächen von be liebig geformten, auch sehr kompliziert gestalteten Werkstücken mit den erfindungsgemässen mikro porösen Oberflächenzonen versehen.
Auch weitere oder enge Bohrungen lassen sich auf der Innenwan dung derart behandeln, gegebenenfalls unter Verwen dung einer koaxial in der Bohrung angeordneten, draht- oder .stiftartigen Gegenelektrode. Von grossem Vorteil ist hierbei, dass die Umwandlung der Ober flächenzone nach vollständiger Fertigstellung des betreffenden Werkstücks erfolgen kann, da bei der sehr gleichmässigen Temperaturbehandlung kein Ver ziehen der Werkstücke auftritt.
Die Massänderungen durch die Materialwanderung, falls dieselbe überhaupt feststellbar ist, kann an einem Probestück leicht er mittelt und dann bei der vorausgehenden Bearbeitung der Werkstücke berücksichtigt werden, da die Glimm- entladungsbe'handlung unter genau reproduzierbaren Bedingungen erfolgt.
Die Umwandung von Metalloberflächen nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel .ist natürlich nicht auf Stahlteile beschränkt, sondern kann, meist mit unterschiedlichen Behandlungszeiten, auch an allen Buntmetallen und Legierungen durchgeführt werden.
Insbesondere können auch sehr harte metalli sche Werkstoffe, wie sie beispielsweise für Reibungs- kupplungen, Getriebe, Zahnkränze usw. verwendet werden, in gleicher Weise mit einer erfindungs gemässen mikroporösen Oberflächenzone versehen und mit gaslieferungsfähigen Stoffen angereichert wer den.
Als gasbildungsfähige Stoffe sind natürlich je nach Verwendungszweck ausser den oben erwähnten Stick- stoff-Metall-Mischkörpern auch zahlreiche andere Stoffe geeignet. Beispielsweise können die Metall flächen mit Phosphor oder mit Schwefel angereichert werden, entweder in elementarer Form, gelöst im be treffenden Metall, als Mischkörper oder in Form ge eigneter Verbi'nd'ungen.
Die angereicherten Stoffe ver dampfen bei den auftretenden extremen Drücken und Temperaturen. und bilden eine reibungsvermindernde Gasschicht. Schliesslich lassen sich auch andere Gase, etwa Wasserstoff, Sauerstoff, und unter gewissen Um ständen sogar Edelgase, in den gleitreibungsbean- spruchten Metallflächen in solcher Form anreichern, dass dieselben. zur Büd'ang einer reibungsvermindern den Gasschicht beizutragen vermögen.
Die in den Metallflächen anzureichernden Stoffe können, wie in den oben beschriebenen Beispielen, vor allem aus dem Gas im Entladungsgefäss gewonnen werden.
Natürlich lassen sich derartige gasbildungs- fähige Stoffe auch auf andere Weise in die Glimm- ent-Iad'ung bzw. an den zu behandelnden Werkstück flächen einbringen. Beispielsweise kann eine ent sprechende Substanz im Entladungsgefäss verdampft und mit der Gasatmosphäre vermischt werden,
oder es wird ein entsprechender Nebel aus derartigen Stoff partikeln in das Entladungsgefäss eingespritzt. Ferner kann die bekannte Technik der Kathodenzerstäubung oder der Lichtbogenabstäubung benützt werden, um Fremdstoffpartikel mit der Gasatmosphäre zu ver mengen.
Es sei schliesslich noch darauf hingewiesen, d'ass das reibungsvermindernde Gaspolster bei Feuerwaffen noch wegen der guten Abdichtung des Geschosses, im Rohr von Vorteil ist. Ferner scheint die entstehende reibungsvermindernde Gasschicht auch eine Schutz schicht auf den stark beanspruchten Teilen der Rohr innenwand gegenüber den aggressiven Produkten der Explosion zu bilden.
Es kann durchaus sein, dass die sprunghafte Verbesserung der Lebensdauer von Feuerwaffen:rohren, die mit dem vorliegenden Ver fahren erzielt werden kann, nicht durch die Vermin- derung der Gleitreibungsverluste selbst bedingt ist, sondern durch Verringerung schädlicher Folgen der üblichen hohen Gleitreibung, wie Abnützung, er höhte Erosionsgefahr usw.,
erzielt werden.