CH494352A - Gleitkörper und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

  
 



  Gleitkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleitkörper, dessen Träger aus Stahl oder Gusseisen besteht, mit dem über eine Zwischenschicht eine Schicht aus Lagermetall-Legierung auf Bleibasis metallisch verbunden ist.



   Unter Gleitkörper sollen hier Gleitlager sowie zum Gleiten bestimmte Maschinenteile wie auch Halbfabrikate für deren Herstellung verstanden werden.



   Bei den bekannten Gleitkörpern vorgenannter Art sind etwa die Stahl- oder Gusseisen-Schalen mit einem Lagermetall ausgekleidet, das zu 60 bis 98   O/o    aus Blei und ferner Zusätzen von Antimon, Zinn, Kupfer u. a.



  besteht.



   Die Gleiteigenschaften der auf Basis von Blei aufgebauten   Lagermetalle    sind sehr gut; in manchen Zusammensetzungen übertreffen sie sogar die der auf Basis von Zinn hergestellten, welche wesentlich teuerer sind. Als Nachteil der auf Basis von Blei hergestellten Lagermetalle ist jedoch zu bezeichnen, dass ihre Zusammenhangskraft mit dem Träger aus Stahl nur klein ist, was die Qualität des Lagers sehr herabsetzt.



   Zu den Massnahmen, die darauf abzielen, die Zusammenhangskraft zwischen Lagermetall und Träger, etwa der Lagerschale, zu vergrössern, gehört die mechanische Sicherung durch Schwalbenschwanznuten, und dergleichen. Hierdurch wird aber der Widerstand des Lagers gegenüber hohen Drücken, insbesondere hohen dynamischen Beanspruchungen stark vermin   dert.    Eine andere Massnahme zur Sicherung der Haftung des auf der Basis von Blei aufgebauten Lagermetalls auf der Stahllagerschale besteht in der Herstellung einer Diffusionsverbindung. Da das Blei mit Eisen keine Legierung eingeht, müssen zur Sicherung einer Verbindung Schichten verwendet werden, die sowohl mit Blei als auch mit Eisen einen guten Zusammenhalt geben. Man verwendet zumeist verzinnte Stahl-Lagerschalen, wobei aber die so erzeugte   Zwischenschicht    nicht sehr dauerhaft ist.



   Der Zinnüberzug löst sich in der geschmolzenen Bleiverbindung sofort auf, da seine Adhäsion zum Eisen viel kleiner ist als seine Löslichkeit im Blei. Insbesondere beim zentrifugalen Ausgiessen der Lagerschalen, das ansonsten die besten Lagermetallschichten liefert, wird der Zinn überzug leicht weggeschwemmt.



   Im Hinblick auf die Nachteile von Zinnschichten oder auch von Bleizinnloten war es notwendig, eine andere Art der Diffusionsverbindung zwischen dem Bleilagermetall und dem Stahlträger zu schaffen. Man wählte eine dünne Zwischenschicht aus Kupfer, die mit dem Stahl eine feste Diffusionsverbindung eingeht.



  Diese kupferne Zwischenschicht kann man in dauerhafter Weise verzinnen, so dass die geschmolzene Bleischicht das Zinn nicht wegschwemmen und auflösen kann. Eine derartige Verbindung des Bleilagermetalls mit der Stahllagerschale ist sehr fest, solange die Betriebstemperatur des Lagers nicht 80 bis 1000 C übersteigt. Bei höheren Temperaturen vergrössert sich die Diffusion des im Lot und im Lagermetall enthaltenen Zinns mit dem Kupfer derart, dass mit der Zeit in der Kupferschicht eine   Übergangslegierung    von Kupfer mit hohem Zinngehalt entsteht, die sehr spröde ist. Ihre Widerstandsfähigkeit gegen höhere Wechselbeanspruchungen, wie solche insbesondere bei Verbrennungsmotoren auftreten, ist gering, es entstehen Sprünge, die Auskleidung löst sich von der Lagerschale ab und das Lager wird zerstört.



   Die   vorliegende    Erfindung bezweckt nun die Nachteile der bekannten Gleitkörper zu vermeiden, was dadurch erreicht wird, dass die Zwischenschicht aus einer Kupferlegierung mit 5 bis 50   Gew.-O/o    Zink besteht.



   Eine solche   Kupfer-Zinn-Legierung    als Zwischenschicht sichert die metallische Verbindung des auf Basis von Blei aufgebauten   Lagermetalls    mit dem Stahlträger auf eine weit zuverlässigere Weise als eine aus Kupfer bestehende Zwischenschicht, und zwar auch bei Temperaturen über 1000 C.



   Die Wirkung des in der   Messingzwischenschiclit    enthaltenen Zinks ist eine zweifache. Vor allem bremst es in sehr wirksamer Weise die Diffusion von Zinn in  die Zwischenschichte.   Ausiserdem    sind, wenn sich nach sehr langer Zeit in der Zwischenschicht eine zinnhaltige Diffusionsschicht bildet, die ternären, aus Kupfer, Zink und Zinn bestehenden Legierungen bedeutend weniger spröde als die binären Kupferlegierungen mit hohem Zinngehalt. Demnach verhindern die Eigenschaften der   zinkhaltigen    Zwischenschicht die Entstehung einer spröden   Übergangsschicht,    die Sprünge bildet und durch Loslösen der Lagerauskleidung zur Zerstörung des Lagers führt.



   Das Auftragen der aus einer   Kupferzinklegierung    bestehenden Zwischenschicht auf den   Stahlträger    kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vor allem wird ein Verfahren gewählt, bei dem die Zwischenschicht in geschmolzenem Zustande aufgetragen wird, also ein Gussverfahren, das auf statischem oder zentrifugalem Wege ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren ist aber langwierig und der Metallverbrauch verhältnismässig hoch, aber in bestimmten Fällen dürfte es sich als geeignet erweisen. Ausserdem kann man die Zwischenschicht auch kontinuierlich auf den   Stahiträger    aufschweissen.

  Auch dieses Verfahren ist als verhältnismässig langwierig zu bezeichnen, kann jedoch, insbesondere bei der Herstellung einzelner, besonders grosser Lagerbüchsen zur Geltung kommen, für welche die Anfertigung von   Giessvorrichtungen    nicht lohnend erscheint.



   Eine Verbindung einer   Messing-Zwischenschicht    mit dem Stahlträger kann man ferner auch durch Plattieren bei hoher Temperatur erzielen. Diese Methode eignet sich namentlich für die Herstellung von Halbfabrikaten und eines Bandes, aus dem dann die Lager auf bekannte Weise hergestellt werden.



   Demgegenüber zeichnet sich das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Gleitkörper dadurch aus, dass die die Zwischenschicht bildende Kupfer Zink-Legierung auf den Träger durch Aufspritzen mittels   Metallisierpistole    aufgetragen wird.



   Beim elektrochemischen Verfahren werden Kupfer und Zink zugleich ausgeschieden. Man kann hierfür ein Zyanidbad verwenden und das Verhältnis der beiden Metalle in der ausgeschiedenen Schicht dadurch regeln, dass man alle Bedingungen, die ihre Ausscheidung bewirken, entsprechend beeinflusst.



   Beim Auftragen der Zwischenschicht mittels Metallisierpistole (Schopp-Verfahren) oder durch elektrochemische Ausscheidung ist es notwendig, zwecks Erzielung einer festen Diffusionsverbindung des Stahlträgers mit der Messing-Zwischenschicht eine zusätzliche Diffusion, bzw. ein Diffusions-Reduktionsglühen bei Temperaturen zwischen 500 und 8000 C vorzunehmen.



   Zwischenschichten, die mittels des Schopp-Verfahrens aufgetragen wurden, enthalten stets Sauerstoffeinschlüsse und blanke Stellen, durch die sie spröde und bröcklig werden. Durch Glühen in einer   Reduktionsat-    mosphäre erzielt man ausser der gewünschten Diffusionsverbindung der Zwischenschicht mit dem Stahlträger auch die Reduktion der Oxyde und damit eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Zwischenschicht.



   Atmosphären, die zum Ausglühen dienen, können aus verschiedenen Gasen bestehen. Eine inerte Atmosphäre kann beispielsweise aus Stickstoff oder Argon bestehen. Eine Reduktionsatmosphäre besteht aus Kohlenoxyd oder aus Wasserstoff oder auch aus einem Gemisch dieser Gase mit inerten Gasen.



   Die Bildung einer   geeigneten      Reduktionsatrno-    sphäre erzielt man auch dadurch, dass man die zu glühenden Gegenstände mit Substanzen umhüllt, die bei der Glühtemperatur Reduktionsgase freigeben.



   Nach dem Auftragen der Zwischenschicht werden die Lager bzw. die zu ihrer Herstellung dienenden Halbfabrikate auf bekannte Art weiter bearbeitet.



  Nach dem Reinigen und Entfetten wird die Messing Zwischenschicht mit einem Überzug eines   Zimableilotes    von niedrigem Zinngehalt versehen. Zuletzt wird eine auf der Basis von Blei aufgebaute Lagermetallschicht hergestellt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Gleitkörper, dessen Träger aus Stahl oder Gusseisen besteht, mit dem über eine Zwischenschicht eine Schicht aus einer Lagermetall-Legierung auf Bleibasis metallisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus einer Kupferlegierung mit 5 bis 50 Gew.-O/o Zink besteht.

   II. Verfahren zur Herstellung von Gleitkörpeni gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zwischenschicht bildende Kupfer-Zink-Legierang auf den Träger durch Aufspritzen mittels Metallisierpistole aufgetragen wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Gleitkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferlegierung der Zwischenschicht weitere Legierungszusätze enthält.

   2. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer zinkhaltigen Kupferlegierung versehene Stahl- oder Gusseisenträger in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre geglüht wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Reduktionsatmosphäre Kohliein- monoxyd, Wasserstoff oder andere Redulctionsgase einzeln oder vermischt mit inerten Gasen verwendet werden.

   4. Verfahren nach den Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gakennzeichnet, dass die Reduktionsatmos- phäre beim Glühen aus Substanzen ausgeschieden wird, die bei der Glühtemperatur Reduktionsgase freigeben, wobei diese Substanzen die Hülle der zu glühenden Gegenstände bilden.