DD147334A5 - Verfahren zur verbesserung der gleiteigenschaften und der belastbarkeit eines gleitelementenpaares - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften unter den Bedingungen hoher Belastungen, niedriger Geschwindigkeiten und einer schlechten Schmierung. Es ist Ziel der Erfindung, die Gleiteigenschaften so zu verbessern, dasz eine relativ lange Lebensdauer erreicht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Gleitelementenpaare zu schaffen, mit denen ein Festfressen bzw. eine Schweiszung zwischen den Elementen vermieden wird. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dasz in der Gleitoberflaeche wenigstens eines Elementes des Gleitelementenpaares eine Vielzahl von Hohlraeumen vorgesehen ist und die Hohlraeume mit einem Material mit Antifriktionseigenschaften und einem Widerstandsvermoegen gegen ein Festfressen ausgefuellt sind, die entsprechenden Eigenschaften der Bronze ueberlegen sind. Das Material entspricht einem metallischen Antifriktionsmaterial mit einem hohen Gehalt an Zinn. Das erfindungsgemaesze Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares wird z.B. bei Werkzeugmaschinen eingesetzt.
Description
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Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften (wie beispielsweise Reibungskoeffizient und die Tendenz, keine Phänomene eines Festfressens hervorzurufen) und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares mit verbundenen Gleitoberflächen, im besonderen unter den Bedingungen hoher Belastungen, niedriger Geschwindigkeiten und einer schlechten Schmierung.
Vorzugsweise wird das Gleitelementenpaar, worauf in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, durch Elemente gebildet, die ebene Oberflächen aufweisen, welche untereinander verbunden sind und in denen normalerweise Nuten für das Zuführen des Schmiermittels zwischen den besagten Oberflächen vorhanden sind. Elemente dieser Ausführung werden in hohem Maße zur Durchführung von geradlinigen Bewegungen zwischen zwei Konstruktionsgliedern einer Maschine verwendet, zum Beispiel zwischen einem Gehäuse und einem Support einer Maschine, beispielsweise bei einer Werkzeugmaschine. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch im Falle von Elementen mit einer verschiedenen Form mit Bezug auf die verwendet werden, die weiter oben angegeben wurde, und wobei es sich um eine unterschiedliche relative Bewegung handelt.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Wie gut bekannt ist, sind bei einem Gleitelementenpaar der weiter oben erwähnten Ausführung die Belastbarkeit und die Gleitcharakteristiken unter speziellen Arbeitsbedingungen erheblich eingeschränkt, beispielsweise wenn die Schmierung schlecht ist, die Temperatur der Gleitoberflächen ziemlich hoch ist, oder wenn die Drücke zwischen den verbundenen Oberflächen unregelmäßig verteilt sind, wobei hohe Konzentrationen der Drücke in besonderen Zonen des Paares auftreten. Unter derartigen Bedingungen können, wie gut bekannt ist, wahre Phänomene eines Festfressens hervorgerufen werden, wobei während dieser Phänomene sehr kleine Erhöhungen eines der Gleitelemente des Paares dazu neigen, in das Material des anderen Elementes einzudringen. Es komait so zu einer wahren Schweißung zwischen den besagten Elementen, wodurch diese daran gehindert werden, die relative Bewegung auszuführen.
Ziel der Erfindung
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares zweckentsprechend so zu gestalten, daß ein einwandfreies Aufeinandergleiten zweier Elemente auf eine relativ lange Zeit erreicht wird, Ausfallzeiten beseitigt werden und somit die Produktivität einer Maschine wesentlich erhöht wird.
Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
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zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares mit verbundenen Oberflächen in einer solchen Anordnung, um hohe gegenseitige Drücke zu übertragen, und wobei wenigstens eines der Elemente aus Bronze besteht, zu schaffen, mit denen die Gleitcharakteristik und die Belastbarkeit derart verbessert werden, daß ein Festfressen bzw. eine Schweißung zwischen den Elementen vermieden wird und hohe gegenseitige Drücke übertragen werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Oberfläche wenigstens eines Elementes des Gleitelementenpaares eine Vielzahl von Hohlräumen gebildet wird und die Hohlräume mit einem Material ausgefüllt werden, welches über Antifriktionseigenschaften und ein Widerstandsvermögen gegen ein Festfressen verfügt, die bzw. das den Eigenschaften der Bronze überlegen ist. In geeigneter Weise entspricht das Material einem metallischen Antifriktionsmaterial mit einem hohen ^ehalt an Zinn oder einem Gemisch mit einem Gehalt an Schmiermittel, wobei es sich zum Beispiel um Molybdändisulfid handelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Hohlräume in einer gut definierten Konfiguration angeordnet. Die Hohlräume werden dabei durch Blindlöcher gebildet, deren Achsen wenigstens auf einem Kreis verteilt sind. In geeigneter leise werden die Achsen der Löcher auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet und die Achsen der Löcher, die auf zwei benachbarten Kreisen verteilt sind, werden nicht auf demselben Radius der Kreise ausgerichtet.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein
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Paar.von Gleitelementen vorzulegen, die verbundene Gleitoberflächen aufweisen und in der Weise angeordnet sind, gegenseitige hohe Drücke zu übertragen. Diese Gleitelemente sind dabei nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Dieses Gleiteleinentenpaar wird gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Oberfläche wenigstens eines Gleitelementes des Paares eine Vielzahl von Einsätzen aus einem Material mit Antifriktionseigenschaften und mit einem entsprechenden WiderStandsvermögen gegen ein Festfressen aufweist, wobei die Materialeigenschaften denen der Bronze überlegen sind. Es handelt sich dabei um ein metallisches Antifriktionsmaterial mit einem hohen Gehalt an Zinn oder um ein Gemisch mit einem Gehalt an einem Schmiermittel. Die Elemente v; erden durch Schmelzen hergestellt, die Hohlräume auf der GIeitoberflache wenigstens eines der Elemente durch zerspanende Verformung bearbeitet werden, das Material mit den hohen Antifriktionseigenschaften in die Hohlräume eingesetzt wird und die Gleitoberfläche des Elementes und der oberen Oberfläche des Materials abgeschliffen werden.
Ausf uhr ung s b e i sp ie I
Zum besseren Verständnis des Verfahrens soll die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen;
Fig« 1s eine perspektivische Ansicht eines Gleitstückes, welches einen Teil eines Paares der Gleitelemente darstellt und gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann,
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Fig. 2: perspektivische Ansicht eines anderen Gleitstückes, hergestellt nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in dem betreffenden Gleitstück Schmierkanäle vorgesehen sind, die in einer Konfiguration angeordnet sind, die sich von der in dem Gleitstück nach Fig. 1 unterscheidet,
Fig. 3ί perspektivische Ansicht eines anderen Gleitstückes, hergestellt entsprechend den Konzeptionen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 und 5>s Querschnitte längs einer Ebene senkrecht zu der Gleitoberfläche eines der in den vorhergehenden Abbildungen wiedergegebenen Gleitsücke während zweier sukzessiver Bearbeitungsstufen des Verfahrens.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr durch ein Beispiel unter Bezugnahme auf drei unterschiedliche ebene Gleitstücke, wie sie in den Fig. 1 bis 3 wiedergegeben sind, näher beschrieben. Es liegt jedoch auf der Hand, daß das Verfahren auf Gleitpaare unterschiedlicher Form angewandt werden kann.
Nach Fig. 1 weist ein Element des Paares unter Bildung durch ein ebenes Gleitstück 1 eine Gleitoberfläche 2 auf, die im Falle der wiedergegebenen Verkörperung eben ist und dabei über die Eignung verfügt, mit einer ent spie ehe nden ebenen Oberfläche des anderen Elementes (nicht wiedergegeben) des Paares verbunden zu werden, im wesentlichen gleich dem in der Fig. 1 wiedergegebenen Element.Das Gleitstück 1 weist in geeigneter Weise einen Kanal 3 für das Schmiermittel auf, das in an und für sich bekannter Zusammensetzung
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verwendet wird. Dieser Kanal 3 ist in der Lage, Öl z?jischen den verbundenen Oberflächen des Paares zuzuführen. Das besagte Schmieröl kommt dabei von einer Zuführung s st eile 4 her. Das Gleitstück 1 besteht unter Analogie zu allen anderen Gleitstücken 1, die später beschrieben werden, aus Bronze (normal oder Sonderausführung). Die Herstellung erfolgt dabei durch die üblichen Umformverfahren.
Die in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Gleitstücke 1, die im wesentlichen die gleiche Form und Gestalt gegenüber dem soeben beschriebenen Gleitstück 1 aufweisen, verfügen über Schmierkanäle, die eine unterschiedliche Konfiguration gegenüber der weiter oben beschriebenen zeigen. Im Falle des in Fig. 2 wiedergegebenen Gleitstückes 1 kommuniziert ein mittlerer Abschnitt 5 des Kanals 3 mit Abschnitten 6, die sich wie bei einer Strahlungskrone von jedem Ende des mittleren Abschnittes 5 aus erstrecken. Das öl wird dabei durch Löcher 7 zugeführt. Im Falle der in Fig. 3 wiedergegebenen Verkörperung sind mehrere parallele Kanalabschnitte 8 vorgesehen, die untereinander kommunizieren und wobei das Öl durch ein Zuführungsloch 9 über die Verbindungsabschnitte 10 zugeführt wird.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich auf der GIeitoberfläche 2 jedes Gleitstückes 1 eine Vielzahl von Hohlräumen 12, von denen Jeder beispielsweise aus einem Blindloch der in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführung besteht. Jedes Blindloch ist mit einem Einsatz 13 aus einem geeigneten Material in einer solchen Art und Weise ausgefüllt, daß die obere Oberfläche 14 (Fig. 5) des Einsatzes 13 im wesentlichen mit der Gleitoberfläche 2 des Gleitstückes 1 koinzidiert.
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Bei dem Material, welches den Einsatz 13 bildet, handelt es sich um ein solches, welches über Antifructionseigenschaften und ein Widerstandsvermögen· gegen ein Festfressen verfügt, besser als die entsprechenden ?/erte der Bronze, aus der das Gleitstück gefertigt ist. Zu diesem Zweck können allgemeine Antifriktions-Weißmetalle verwendet werden, die ziemlich hohe Mengenanteile an Zinn aufweisen (normalerweise etwa λ80 %). In geeigneter Weise können auch Substitutionslegierungen der Weißmetalle der Art verwendet werden, wie sie normalerweise für Lager eingesetzt werden. Als Grundlage ist das Blei zu erwähnen, gehärtet durch Kadmium, Arsen, Phosphor, Vanadin und Nickel· Oder andere Legierungen, wie sie für Lager verwendet werden, auf Kadmiumbasis und ebenfalls mit einem Gehalt an Nickel, Kupfer bzw. Silber können auch verwendet werden. Geeignet für diese Zwecke sind ebenfalls Zinklegierungen oder sogar Leichtmetallegierungen (Aluminiumlegierungen, die in geeigneter weise gehärtet sind, zum Beispiel durch Blei). Die grundlegende Eigenschaft des Materials der Einsätze 13 besteht darin, daß sie über Antifriktionseigenschaften und ein Widerstandsvermögen gegen ein festfressen verfügen, die bzw.. das besser ist als bei der Bronze. Selbst wenn die· se Eigenschaften nicht exakt und numerische unter Bezugnahme auf genaue Maßeinheiten definiert werden können, so dienen sie dazu, den Komplex der Eigenschaften zu bezeichnen, der dazu beiträgt, den Gesamtreibungskoeffizienten während der Bewegung zwischen den beiden Elementen des Paares zu verringern und die Entstehung von Phänomenen eines Festfressens zu verhindern, im besonderen im Falle einer schlechten Schmierung bei ziemlich hohen gegenseitigen Drücken und Temperaturen.
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Gemäß einer alternativen Lösung kann das Material der Einsätze 13 durch irgendein Gemisch mit einem Gehalt an einem Schmiermittel gebildet werden. Dieses Gemisch kann ein Grundmaterial von ziemlich plastischer Beschaffenheit enthalten, welches zum Einsatz in die Hohlräume 12 eingepaßt wird. Dieses Material weist die Eigenschaft auf, mit der Zeit zu härten, ohne dabei jedoch eine vollständige Aushärtung zu erreichen. Geeignete Grundmaterialien können aus . Kautschukmischungen, Elastomeren, plastischen Materialien und dgl. gebildet werden. Das Schmiermittel kann jedes beliebige Schmiermittel sein, beispielsweise ein Schmiermittelpulver, wie etwa das Molybdandisulfid»
In passender Weise können die Hohlräume 12 in solchen Zonen eines Elementes des Paares angebracht werden, wo die Schmierung weniger wirksam ist und die spezifischen Drücke höher sind, d. h., in den Zonen, in denen die Phänomene des Pestfressens am wahrscheinlichsten zu erwarten sind.
In dem Falle der in den Zeichnungen viiedergegebenen Verkörperungen entsprechen diese Zonen den seitlichen Bereichen des Gleitstückes 1 in der Nahe der Enden des Schmiede anals.
In geeigneter Weise werden die Achsen der Hohlräume 12 auf einem oder auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet, wie den Fig. 1,2 entnommen werden kann. Um nun die Vielzahl der Einsätze 13 in dem Bereich, in dem es wünschenswert ist, die Entstehung eines Phänomens des Festfressens zu vermeiden, in einer möglichst gleichmäßigen Art und V/eise zu verteilen, werden in diesem Falle die Achsen der. Hohlräume 12 von zwei benachbarten Umfangen nicht auf demselben Radius angeordnet, wie den Fig. 1 und 2'eindeutig, entnommen
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werden kann. Ss liegt auf der Hand, daß die Hohlräume 12 entsprechend irgendeiner anderen Konfiguration angeordnet werden können, durch die eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Einsätze 13 in dem gewünschten Bereich ermöglicht wird. Zum Beispiel sind im Falle des in Fig. 3 wiedergegebenen Gleitstückes 1 die Hohlräume 12 längs einer im wesentlichen geraden Linie zwischen den Kanalabschnitten 8 und seitlich mit Bezug auf diese Kanalabschnitte 8 angeordnet, wie der Fig. 3 eindeutig entnommen werden kann.
Um nun das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wird in geeigneter Vieise auf einem durch Schmelzen hergestellten Gleitstück 1 gemäß dem in den Fig. 1, 2, 3 wiedergegeben» eine Vielzahl von Hohlräumen 12 gebildet. Die Anordnung der Hohlräume 12 erfolgt dabei gemäß den in den Fig. 1, 2, 3 wiedergegebenen Konfigurationen. Im Anschluß daran wird in das Innere jedes Hohlraumes 12 das Material für die Einsätze 13 eingegossen (im Falle eines metallischen Materials) oder die Hohlräume 12 werden in irgendeiner passenden Art und Weise ausgefüllt mit einem Gemisch, in dem sich das Schmiermittel befindet· Schließlich wird die obere Gleitoberfläche 2 zusammen mit dem Material der Einsätze 13 abgeschliffen.
Bs ist nun festgestellt worden, daß das Verhalten eines entsprechend dem erfindungagemäßen Verfahren hergestellten Paares von GIeitelementen während des Betriebes im Vergleich zu dem Verhalten eines bekannten Paares mit denselben Abmessungen unter denselben Schmierbedingungen und bei Vorhandensein derselben Belastung verbessert ist. Ein niedrigerer Wert des ^esamtreibungskoeffizienten und ein besseres Widerstandsvermögen geg.en die 'Entstehung des Phänomens
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Wahrscheinlich ist dieses Verhalten der günstigen Wirkungsweise des Materials der Einsätze 13 zuzuschreiben. Dieses Material mit seiner gegenüber dem Gleitstück 1 unterschiedlichen natürlichen Beschaffenheit wirkt mit dem Werkstoff des Gleitstückes 1 in einer günstigen Art und Weise zusammen. Eine derartige Wirkung wird ebenfalls mit Einsätzen 13 mit einer ziemlich reduzierten Oberfläche erzielt, die ganz offensichtlich nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtoberfläche des Gleitstückes 1 bildet.
Es versteht sich, daß Modifikationen und Veränderungen an dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und an dem Gleitelementenpaar vorgenommen werden können, das nach diesem Verfahren hergestellt werden kann, ohne dabei vom Anwendungs- bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Claims (15)
1. Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und der Belastbarkeit eines Gleitelementenpaares mit verbundenen Oberflächen in einer solchen Anordnung, um hohe gegenseitige Drücke zu übertragen, und wobei wenigstens eines der Elemente aus Bronze besteht, gekennzeichnet dadurch, daß in der Gleitoberfläche wenigstens eines Elementes des Gleitelementenpaares eine Vielzahl von Hohlräumen vorgesehen ist und die Hohl- räume mit einem Material mit Antifriktionseigenschaften und einem Widerstandsvermögen gegen ein Festfressen ausgefüllt sind, die entsprechenden Eigenschaften der Bronze überlegen sind.
2· Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch , daß das Material einem metallischen Antifriktionsmaterial mit einem hohen Gehalt an Zinn entspricht.
3· Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,daß das Material gleich einem Gemisch mit einem Gehalt an einem Schmiermittel ist.
4. Verfahren gemäß Punkt 3* gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Schmiermittel um das Molybdändisulfid handelt.
5. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlräume durch Blindlöcher gebildet werden, wobei die Achsen der Löcher auf wenigstens einem Kreis angeordnet sind,
6. .Verfahren gemäß Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß
die Achsen der Löcher auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind,
7. Verfahren gemäß Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen der Löcher, die auf zwei benachbarten Kreisen angeordnet sind, nicht auf demselben Radius der besagten Kreise verteilt sind.
8. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Elemente durch Schmelzen hergestellt werden, die Hohlräume auf der besagten GIeitoberfläche wenigstens eines der Elemente durch zerspanende Verformung bearbeitet werden, das Material mit den hohen Antifriktionseigenschaften in die Hohlräume eingesetzt wird und die Gleitoberfläche des Elementes und der oberen Oberfläche des Materials abgeschliffen werden.
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9. Gleitelementenpaar mit verbundenen Gleitoberflächen
und zur übertragung hoher gegenseitiger Drücke geeignet, wobei ein Element des Paares von Elementen aus Bronze gefertigt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleitoberfläche (2) wenigstens eines der Elemente des Paares von Elementen eine Vielzahl von Einsätzen (13) aus einem Material mit gegenüber der Bronze überlegenen Antifriktionssigenschaften und WiderStandsvermögen gegen ein Festfressen aufweist.
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10. Gleitelementenpaar gemäß Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das Material einem metallischen Antifriktionsmaterial mit einem hohen Gehalt an Zinn entspricht.
11« Gleitelementenpaar gemäß-Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Material einem Gemisch mit einem Gehalt an einem Schmiermittel entspricht.
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Erfindungsanspruch .. .
12· Gleitelementenpaar gemäß Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Schmiermittel um das Molyb-'dändisulfid handelt.
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13· Gleitelementenpaar gemäß irgendeinem der Punkte 9 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlräume (12) durch Blindlöcher gebildet werden, wobei die Achsen der Hohlräume (12) auf wenigstens einem Kreis angeordnet sind.
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-...· - 13 -
14. Gleitelementenpaar gemäß Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen der Hohlräume (12) auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
15· Gleitelementenpaar gemäß Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen Hohlräume (12), die auf zwei benachbarten Kreisen angeordnet sind, nicht auf demselben Radius der besagten Kreise verteilt sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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| IT69675/78A IT1109642B (it) | 1978-11-23 | 1978-11-23 | Procedimento per migliorare le caratteristiche di scorrimento e la capacita di carico in una coppia di elementi striscianti e relativa coppia ottenuta con tale procedimento |
Publications (1)
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