DD258953A1 - Verfahren zur herstellung eines gesinterten hoeherfesten gleitlagers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten hoeherfesten Gleitlagers mit grossem Porenvolumen, dessen Matrix aus einer aushaertbaren Kupfer-Titan-Legierung besteht. Die Kupfer-Titan-Legierung wird aus einem Elektrolytkupferpulver der Schuettdichte 1,8-2,2 g/cm3 und der Koernung 160 mm hergestellt. Das Sintern erfolgt unter Argon oder Vakuum bei 920-950C. Auf diese Weise werden Sintergleitlager hergestellt, die trotz des betraechtlichen Porenanteiles eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß poröse ölgetränkte Sintergleitlager die am häufigsten eingesetzten wartungsfreien Gleitlager sind, da sie hervorragende Notlaufeigenschaften und Laufruhe aufweisen, eine Anwendung für Fälle zulassen, die eine Schmierung nicht bzw. nur schwer zulassen sowie für Pendelbewegungen und niedrige Gleitgeschwindigkeiten, bei denen sich in Massivlagern kein zusammenhängender Ölfilm ausbilden kann. Sie weisen einen offenen Porenraum von 15 bis 30% auf, der mit Öl getränkt wird. Auf Grund des beträchtlichen Porenanteiles haben ölgetränkte Sinterlager eine geringere Festigkeit als Massivlager und sind empfindlich gegen Stöße und Kantenpressungen.

Als Matrixwerkstoffe werden vorzugsweise Kupfer und dessen Legierungen mit Zinn, Zink und Blei sowie Eisen eingesetzt, das Legierungszusätze von Kupfer, Nickel, Molybdän u.a. enthalten kann. Mit den bekannten Sinterbronzegleitwerkstoffen werden zwar gute Gleiteigenschaften erzielt, aber die mechanischen Eigenschaften sind für viele Anwendungsfälle unzureichend. Eine ölgetränkte Cu-Sn-C-Legierung (10% Sn, 3% C) weist bei einer offenen Porosität von 18 bis 20% eine Zugfestigkeit von 80 bis 150MPa sowie eine Härte von 18 bis 30HB auf.

Ziel der Erfindung ·

Ziel der Erfindung ist es, ölgetränkte poröse Sintergleitlager mit guten Gebrauchseigenschaften herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, poröse ölgetränkte Sintergleitlager mit höherer mechanischer Belastbarkeit herzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Kupfer-Titan-Legierung aus einem Elektrolytkupferpulver der Schüttdichte 1,8-2,2 g/cm³ und der Körnung < 160pm hergestellt und bei 920-950⁰C unter Argon oder Vakuum gesintert wird.

In der Matrixlegierung sind 5% Titan mit einer Teilchengröße <40 μηι enthalten.

Es können weiterhin Feststoffschmiermittel zugesetzt werden, wobei sich vorzugsweise Graphit und M0S2 bis 2% bewährt haben.

Es hat sich gezeigt, daß zweckmäßigerweise der Graphit in Form von Naturgraphit mit einer mittleren Körnung von 220pm und MoS₂ mit einer Körnung <40 pm verwendet werden.

Erfindungsgemäß werden zur Herstellung der Gleitlager zunächst Kupfer- und Titanpulver trocken 60 min gemischt und die Mischung bei einer Temperatur von 45O⁰C bis 300 min unter Wasserstoff geglüht. Anschließend wird das geglühte Produkt zu einem Granulat zerkleinert und die Feststoffschmiermittel zugemischt (15 min). Die Mischung wird anschließend durch Pressen mit einem Druck von 200-250MPa zu Lagern verdichtet. Das Sintern erfolgt bei 920-950⁰C in einer Argon-Gasatmosphäre oder unter Vakuum über eine Zeitdauer von 0,5 bis 2 h. Danach werden die Sinterlager kalibriert. Zur Erzielung besonders guter mechanischer Eigenschaften werden die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesinterten Lager nach dem Sintern abgeschreckt, danach kalibriert und durch eine Auslagerung bei 400-500⁰C über maximal 1 h ausgehärtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß während des Sintervorganges bei Temperaturen über 900⁰C durch bevorzugte Diffusion von Kupfer in Titan dessen Zusammensetzung so schnell verändert wird, daß kurzzeitig eine schmelzflüssige Phase auftritt, die die Kupfermatrix benetzt und zwischen deren Teilchen eintritt, wodurch die Diffusionsfront stark vergrößert und der Sintervorgang aktiviert wird. Dadurch löst sich auch die zur Festigkeits- und Härtesteigerung notwendige Menge von Titan in der Kupfermatrix.

Bei Sinterlagern mit 2 Ma.-% Graphit und einer offenen Porosität von 20% wird nach dem Sintern, Kalibrieren und Aushärten eine Zugfestigkeit von 200MPa und eihe Härte von 70 HV erreicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachstehendem Ausführungsbeispiel erläutert werden:

Elektrolytkupferpulver < 160 μηι, Schüttdichte: 2,0 g/cm³

93 Ma.-%

Titanpulver < 40 μππ . 5Ma.-%

Naturgraphit315-70pm 2Ma.-%

Fertigungsverfahren:

Kupfer-und Titanpulver wurden trocken gemischt, 3 h bei 45O⁰C in Wasserstoff geglüht und danach zerkleinert. Dem entstandenen Granulat wurde der Graphit zugesetzt und 15 min in einem Mischer gemischt. Die Mischung wurde mit 250 MPa zu Lagern verpreßt. Danach erfolgte die Sinterung unter Argon bei 95O⁰C 1 Stunde mit abschließendem Abschrecken in Wasser. Nach dem Kalibrieren erfolgte die Aushärtung bei 500°C 30 min. Eigenschaften:

Dichte: 6,4g/cm³ ₄ offene Porosität: 23% Zugfestigkeit R_m(o_B): 190-210MPa Härte: 65-70HV Gleitgeschwindigkeit: 0-5 m/s Belastung: 0-10MPa Reibungszahl μ: 0,05-0,01 In Abhängigkeit von der Ölqualität sind Lagertemperaturen bis 15O⁰C realisierbar.

Claims (1)

1. Verfahren zur Hersteilung eines gesinterten höherfesten Gleitlagers mit großem Porenvolumen, gekennzeichnet dadurch, daß eine an sich bekannte Kupfer-Titan-Legierung aus Elektrolytkupferpulver mit einer Schüttdichte von 1,8-2,2 g/cm³ und einer Körnung < 160 μιτι hergestellt und bei 920-950⁰C unter Argon oder Vakuum gesintert wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten höherfesten Gleitlagers mit großem Porenvolumen, dessen Matrix aus einer aushärtbaren Kupfer-Titan-Legierung besteht.