DD258641A1

DD258641A1 - Verfahren zur herstellung von gleitschichten mit hoher langzeitwirkung

Info

Publication number: DD258641A1
Application number: DD28881886A
Authority: DD
Inventors: Gerd Doant; Klaus Kunze; Berthold Knauer; Michael Petzold; Peter Umbreit; Gerd Piller; Herbert Feist
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1988-07-27

Abstract

Es soll ein Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Gleitschichten auf Basis Polycaproamid entwickelt werden, die sich durch gute tribologische Eigenschaften und insbesondere durch eine hohe Langzeitwirkung auszeichnen. Die Aufgabe wurde erfindungsgemaess dadurch geloest, dass in eine Polycaproamid-Loesung Zusatzstoffe, die als innere Schmiermittel wirken, in Pulverform eingemischt werden, so dass eine viskose Harzmasse entsteht, die auf eine Traegerschicht aufgebracht wird und anschliessend bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Loesungsmittels ausgehaertet wird. Das entstandene feinkapillare Gefuege mit offenporiger Oberflaeche wird durch Temperung in heissem Oel mit zusaetzlichem Schmiermittel angereichert. Die Erfindung wird angewendet im Maschinenbau zur Herstellung von Gleitschichten hoher Lebensdauer sowie auf dem Gebiet der Instandhaltung zur Regenerierung von Laufflaechen.

Description

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können überraschenderweise größere Mengen an Zusatzstoffen in Polycaproamid eingebracht werden, als nach bekannten Verfahren. Gegenüber dem Extrusionsverfahren arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren mit einem geringerem Grundmittel- und Energieaufwand. Die Herstellung der Gleitschichten erfolgt insbesondere für Instandhaltung und Reparaturen, wobei Einzelanfertigungen und die individuelle Anpassung an konkrete Probleme ohne größeren Aufwand möglich sind. Durch den hohen Gehalt an „inneren Schmiermitteln" verfügen die Gleitschichten über ausgezeichnete tribologische Eigenschaften.

Diese erfindungsgemäß hergestellten Gleitschichten besitzen ausgezeichnete tribologische Eigenschaften mit ausgeprägter Langzeitwirkung.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In 90%iger Ameisensäure als Lösungsmittel werden 40Ma.-% PA 6 gelöst und 40Ma.-% PTFE-Pulver sowie 20Ma.-% Bleipulver homogen beigemischt. Diese viskose Harzmasse wird auf Bleche aufgewalzt. Die beschichteten Bleche werden bei einer Temperatur von 12O⁰C ausgehärtet und anschließend in heißem Getriebeöl bei 80⁰C 4h getempert. Die beschichteten Bleche werden zugeschnitten und zu Buchsen gerollt, welche als Einlagen in Gleitlager als Laufschicht eingebaut und arretiert werden. Diese Laufschichten zeichnen sich durch einen sehr kleinen Reibungskoeffizienten, durch ein wesentlich kleineres Verschleißvolumen sowie durch Beseitigung der störenden Stick-Slip-Reibung aus. Folgende Ergebnisse wurden erzielt (Tabelle 1)

Tabelle 1

tribologisches Verhalten von Gleitschichten Prüfprinzip: Welle/Trockenlauf Gleitgeschwindigkeit: 0,1 m/s Belastungskraft: 150N

Gleitreibungs- lineare Verschleiß- Laufzeit der Prüfkörper Bemerkungen

koeffizient intensität biszu einerzulässigen

VerschleißtiefevonO,5mm [h]

Gleitschicht aus 0,8 5-10"⁸ 40 ausgeprägte

Polycaproamid Stick-Slip-Reibung

erfindungsgemäße 0,12 2-10"¹⁰ 9200 keine Stick-Slip-

Gleitschicht Reibung

Beispiel 2

Ein Glasvlies wird in eine Lösung 90%iger Ameisensäure mit 40 Ma.-% PA 6 getaucht und imprägniert. Danach wird das imprägnierte Vlies mit der viskosen Harzmasse der Zusammensetzung entsprechend Beispiel 1 beschichtet, bei 120°C ausgehärtet und anschließend bei 80⁰C 2 h in heißem Getriebeöl getempert. Aus diesen imprägnierten und beschichteten Glasvliesen werden Streifen geschnitten und als Gleitschicht auf eine Gleitebene aufgeklebt. Bei einer oszillierenden Bewegung eines Gleitpartners aus Stahl auf einer Gleitebene im Trockenlauf bei einer Gleitgeschwindigkeit von 0,3 m/s und einer Anpreßkraft von 150 N ergeben sich folgende Lebensdauern:

Lebensdauer Gleitflächentemperatur

GleitschichtausPA6mit 4600h 275K

einmaliger Fettschmierung

erfindungsgemäß hergestellte Gleitschicht 37 000 h 314 K

Beispiel 3

Ein Wellenstumpf aus Stehl wird mit der viskosen Harzmasse entsprechend Beispiel 1 beschichtet, ausgehärtet und in Öl getempert (entsprechend Beispiel 1). Je nach geforderter Maßgenauigkeit ist eine mechanische Nachbearbeitung z.B. durch Überdrehen durchzuführen. Der Einbau der beschichteten Welle in das Gleitlager erfolgt unter Brücksichtigung der Dicke der Gleitschicht.

Folgende Ergebnisse wurden erzielt:

Parameter: Trockenlauf, V = 0,2 m/s, Gleitweg = 300km

Belastung: 120N

Lagerart lineare Verschleiß- Gleitflächen- Reibungs

intensität temperatur koeffizient^_R

Metallwelle gegen 5-10"⁸ 380K 0,75

PA6-Buchse

erfindungsgemäß

beschichtete Welle 2-10"¹⁰ 320K 0,15

gegen Metallbuchse

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gleitschichten mit hoher Langzeitwirkung durch Einarbeiten von Zusatzstoffen in Polycaproamid durch Extrusion, dadurch gekennzeichnet, daß einer Polycaproamidlösung pulverförmige Zusatzstoffe eingemischt werden, die viskose Polycaproamidmasse auf eine Trägerschicht aufgebracht und bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Lösungsmittels ausgehärtet und in Öl bei Temperaturen von 60°C bis 100⁰C getempert wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trocken-Gleitschichten auf Basis Polycaproamid, die sich durch eine hohe Schmierwirkung mit hoher Langzeitwirkung auszeichnen. Ihre Anwendung als Zwischenschicht von sich bewegenden Maschinenelementen führt zur Senkung des Verschleißes beider Reibpartner sowie zur Erhöhung der Lebensdauer dieser Maschinenelemente.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Polycaproamid ist ein ausgezeichneter Gleitlagerwerkstoff, der sich seit yielen Jahren in verschiedenen Industriezweigen bewährt hat. Dennoch sind in der Literatur zahlreiche Versuche beschrieben, dastribologische Verhalten weiter zu verbessern. In der Dissertation Gitter, TU Dresden, 1975, „Untersuchungen selbstschmierender Gleitlagerwerkstoffe" und in Kunststoffe 67 (1977) 6 S. 345 „Selbstschmierende Thermoplaste" von Kenerleber werden Möglichkeiten der Modifizierung von Plastwerkstoffen durch Einarbeitung von speziellen Zusatzstoffen zur Erzielung einer selbstschmierenden Wirkung im Trockenlauf beschrieben. Als „innere Schmiermittel" werden Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Blei, Graphit, Molybdändisulfid genannt. Diese „inneren Schmiermittel" werden in Pulverform homogen in einem speziellen technologischen Schritt über den Extrusionsvorgang eingearbeitet. Man erhält so bei thermoplastischer Matrix ein spritzfähiges Granulat zur Herstellung von Zahnrädern, Buchsen oder anderen Gleitelementen.

Nach DD-PS 202885sowie PolymeryTworzywa Wielkoszasteczkowe Warsaw30,19853 S. 110-112, „Modifizierung von PA 6 mit Paraffinöl" wird speziell bei der anionischen Polymerisation von Caprolactam Öl als inneres Schmiermittel eingearbeitet. Die Schmierwirkung und insbesondere die Dauer der Wirkung hängt nach Plastverarbeiter 36 (1985) 8 S.42 „Ölgetränkte PA-Lager" vom Vorrat dieser „inneren Schmiermittel" im Matrixmateria! ab.

Der Menge dieser Zusatzstoffe, die über den Extrusionsvorgang in die Polycaproamid-Matrix eingearbeitet werden kann, sind aber Grenzen gesetzt, da diese „inneren Schmiermittel" eine gewisse Unverträglichkeit mit dem Matrixmaterial besitzen und deshalb Migration auftritt. Je nach Intensität des Diffusionsprozesses wird die Wirkungszeit des Schmiermittels eingeschränkt. Nach DD-PS 215560 ist es bekannt, den Diffusionsvorgang durch Einarbeitung spezieller Bindemittel zu verlangsamen und so die Wirkungsdauer zu verlängern. Die Einarbeitung der speziellen Bindemittel erfolgt über den Extrusionsvorgang. Dennoch reicht die Wirkungsdauer für zahlreiche Anwendungen speziell im Maschinenbau nicht aus.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die tribologischen Eigenschaften und insbesondere die Langzeitwirkung von selbstschmierenden Gleitschichten auf Basis Polycaproamid zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, größere Mengen an Zusatzstoffen in selbstschmierende Gleitschichten auf Basis von modifizierten Polycaproamid-Harzmassen einzuarbeiten. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Gleitschichten mit hoher Langzeitwirkung durch Einarbeiten von Zusatzstoffen in Polycaproamid durch Extrusion gelöst, wobei erfindungsgemäß einer Polycaproamidlösung pulverförmige Zusatzstoffe eingemischt werden, die viskose Polycaproamidmasse auf eine Trägerschicht aufgebracht und bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Lösungsmittels ausgehärtet und in Öl bei Temperaturen von 60 °C bis 100⁰C getempert wird. Die Polyamidharzmasse wird in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Ameisensäure gelöst. In diese Lösung werden Zusatzstoffe in Pulverform aus Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Blei, Graphit als „innere Schmiermittel" wirkende Verbundkomponenten eingemischt, so daß je nach Lösungsmittelanteil und je nach Anteil der Zusatzstoffe eine viskose Harzmasse entsteht, die streich-oder spachtelfähig eingestellt werden kann. Der Masseanteil der Zusatzstoffe kann bis 100% betragen. Diese Harzmasse wird auf ein Trägermaterial, z. B. textile flächige Gewebe, Glasmatten, Rovinggewebe oder Metallbleche in herkömmlicher Weise aufgebracht und bei Temperaturen oberhalb der Temperatur des Siedepunktes des Lösungsmittels ausgehärtet. Die schnelle Verdampfung des Lösungsmittels läßt ein feinkapillares offenporiges Gefüge entstehen. Eine anschließende Temperung in heißem Öl bewirkt eine schnelle Diffusion des Öls in das Gefüge, so daß ein zusätzlicher hoher Schmierstoffvorrat entsteht. Das feinkapillare Gefüge reguliert bei der Anwendung die Schmierstoffzuführung in die Gleitfläche je nach Bedarf.