DE102011054726A1

DE102011054726A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages und metallisches Bauteil

Info

Publication number: DE102011054726A1
Application number: DE102011054726A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kunsch; Willi Grigat
Original assignee: Paul Hettich GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Hettich GmbH and Co KG
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25
Also published as: WO2013057000A3; WO2013057000A2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Beschlages (1), welcher zumindest abschnittsweise eine gleitfähige korrosionsstabile Verbundschicht aufweist, wobei die Ausbildung der Verbundschicht gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: a) Aufbringen einer Schmierstoffzusammensetzung mit zumindest einer organischen Siliziumverbindung und zumindest einem Festschmierstoff auf eine Oberfläche eines metallischen Bauteils für den Beschlag oder eines metallischen Werkstückes zur Herstellung eines metallischen Bauteils für den Beschlag und b) Ausüben eines mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung unter Ausbildung einer Verbundschicht mit der Oberfläche des metallischen Bauteils oder des metallischen Werkstückes und ein metallisches Bauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages und ein metallisches Bauteil für einen Beschlag.
Es sind Beschläge, beispielsweise Auszugsführungen, bekannt, welche für einen Einsatz in Haushaltsgeräten, insbesondere in Backöfen mit oder ohne Pyrolysefunktion oder in Kühlschränken, geeignet sind.
Für die Schmierung derartiger Beschläge werden Schmierstoffe eingesetzt welche spezielle Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsbereich aufweisen. So werden bei Backofenauszugsführungen Schmierstoffe eingesetzt, die eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Derartige Schmierstoffe werden allerdings bei einer konventionellen Reinigung in einer Geschirrspülmaschine von der Oberfläche der Auszugsführung abgespült.
Ein weiteres Problem ist die Korrosion von metallischen Bauteilen eines Beschlages. Das Problem der Korrosion ist beim Einsatz in Haushaltsgeräten wesentlich gravierender als beim Einsatz von Beschlägen in Möbeln. Sowohl die Hitze als auch die Verdunstung von Wasser aus den zubereiteten Speisen bewirken eine Verstärkung korrosiver Effekte. In Kühlschränken kondensiert Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche des Beschlages bzw. des Beschlagsbauteils. Eine Korrosion wirkt sich insbesondere schädlich im Bereich der Laufbahnen einer Auszugsführung aus, da in Folge der Korrosion eine Aufrauung der Oberfläche und eine Behinderung der Funktionalität der Auszugsführung erfolgt.
Die vorliegende Erfindung setzt bei der Aufgabe an, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages sowie ein solches metallisches Bauteil zu schaffen, welches eine gleitfähige korrosionsstabile Oberfläche aufweist und leicht gereinigt werden kann. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäß hergestellte Oberfläche, eine Oberfläche mit angenehmen haptischen Eigenschaften zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages, welches zumindest abschnittsweise eine gleitfähige korrosionsstabile Verbundschicht aufweist, zur Ausbildung dieser Verbundschicht die folgenden Schritte:

a) Aufbringen einer Schmierstoffzusammensetzung mit zumindest einer organischen Siliziumverbindung auf eine Oberfläche des metallischen Bauteils für den Beschlag oder eines metallischen Werkstückes zur Herstellung des metallischen Bauteils für den Beschlag und
b) Ausüben eines mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung unter Ausbildung einer Verbundschicht mit der Oberfläche des metallischen Bauteils oder des metallischen Werkstückes.

Dabei können beide Schritte auch zeitgleich ablaufen, indem das Aufbringen unter Ausüben eines mechanischen Druckes erfolgt. Der erforderliche Druck sowie die erforderliche Wärme können durch den Einsatz druckbeaufschlagter, rotierender Werkzeuge erzeugt werden, dies ist beispielsweise beim Einpolieren der Fall.
Durch das Ausüben des mechanischen Druckes auf die Schmierstoffschicht wird zumindest die organische Siliziumverbindung zur Kristallisation angeregt. Während dieser Kristallisation werden weitere Komponenten der Schmierstoffzusammensetzung in die kristallisierte Schicht eingeschlossen. Zugleich bewirkt die Kristallisation, dass auch Eisenoxide, welche als Korrosionskeime dienen können, in den Kristallverbund aufgenommen werden. Im Ergebnis entsteht durch das Ausüben des mechanischen Druckes eine durch Cokristallisation hervorgerufene Verbundschicht mit optisch ansprechender grauer bzw. schwarzer Färbung. Nach dem Tempern der so behandelten Oberfläche kann sich eine rosa Färbung ergeben. Diese Verbundschicht ermöglicht einerseits aufgrund der nicht-kristallisierten eingeschlossenen Schmierstoffkomponenten eine derart verbesserte Gleitfähigkeit, dass beispielsweise im Bereich der Laufflächen einer Backofenauszugsführung vollständig auf eine weitergehende Schmierung verzichtet werden kann. Weiterhin können die Gleiteigenschaften sowie die Widerstandsfähigkeit von metallischen Oberflächen gegenüber mechanischer Beanspruchung verbessert werden, beispielsweise bei Rastvorrichtungen für Auszugsführungen im Heißbereich. Andererseits ist die Verbundschicht korrosionsstabil und derart fest mit der Oberfläche des metallischen Bauteils verbunden, dass sie bei der Reinigung in der Spülmaschine nicht abgetragen wird. Auch die Reinigungsfähigkeit der erfindungsgemäß behandelten Oberflächen bei einer manuellen Reinigung wird verbessert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es ist von Vorteil, wenn das Ausüben des mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung durch ein Einpolieren der Schmierstoffzusammensetzung erfolgt. Grundsätzlich kann das Ausüben des mechanischen Druckes auf verschiedene Art und Weise, beispielsweise während eines Walzvorgangs, durch ein Einbürsten oder auch ein Einpinseln erfolgen. Eine besonders homogene Verteilung der Schmierstoffzusammensetzung hat sich allerdings durch ein Einpolieren ergeben. Durch eine derartige Verteilung kann ein breiter Bereich der Oberfläche des Bauteils vor Korrosion geschützt werden. Eine nachträgliche Verteilung des Schmierstoffes auf der Oberfläche und ein damit verbundener zusätzlicher Arbeitsschritt im Verfahren wird daher beim Einpolieren vorteilhaft vermieden. Die Erzeugung der erfindungsgemäßen Oberfläche lässt sich in den Vorfertigungsprozess integrieren, kann jedoch auch am fertigen metallischen Bauteil erfolgen. Die benötigte Wärme sowie der benötigte Druck zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Oberfläche werden bevorzugt durch druckbeaufschlagte rotierende Werkzeuge erzeugt.
Beispielsweise, wenn nach dem Ausüben des mechanischen Druckes ein Walzvorgang zum Verdichten der Schmierstoffzusammensetzung erfolgt. Dadurch wird die Oberflächenrauigkeit abgesenkt und folglich die Gleitfähigkeit erhöht. Dies hat insbesondere für die Laufflächen einer Auszugsführung Vorteile. Weiterhin kann die Ausübung des erforderlichen Druckes zur Verbesserung des Ergebnisses mehrfach hintereinander erfolgen. Beispielsweise im ersten Schritt durch ein rotierendes, druckbeaufschlagtes Werkzeug und in weiteren Schritten durch Walzen. Somit kann das Auftragen des Schmierstoffes vor dem Formgebungsprozess erfolgen, bevorzugt durch Einpolieren des Schmierstoffes.
Es ist zudem von Vorteil, wenn die Schmierstoffzusammensetzung zumindest einen Festschmierstoff aufweist. Als Festschmierstoffe sind insbesondere Bornitrid und Graphit bevorzugt, da diese Festschmierstoffe unbedenklich sind in Kontakt mit Lebensmitteln. Daher können diese Festschmierstoffe für Beschläge eingesetzt werden, welche Verwendung im Lebensmittelbereich finden.
Es ist von Vorteil, wenn als organische Siliziumverbindung ein Silikonöl verwendet wird. Dabei ist Silikonöl ausreichend viskos, um eine möglichst homogene Verteilung der Schmierstoffzusammensetzung auf der Oberfläche zu erreichen. Über die Anteile an Silikonöl in der Schmierstoffzusammensetzung ist die Viskosität der Schmierstoffzusammensetzung insgesamt auch einstellbar und kann vorteilhaft auf die Bedingungen des Verfahrens abgestimmt werden.
Es ist von Vorteil, wenn vor dem Aufbringen der Schmierstoffzusammensetzung auf die metallische Oberfläche ein Aufrauen der metallischen Oberfläche erfolgt. Dadurch werden Rillen und Riefen in der Oberfläche geschaffen, in welche die Schmierstoffzusammensetzung in Folge des mechanischen Druckes eingepresst wird. Somit werden in den Rillen und Riefen Schmierstoffdepots geschaffen, welche auch nach längerer Benutzung noch eine Gleitfähigkeit der Oberfläche gewährleisten.
Es ist von Vorteil, wenn das Aufrauen durch ein Bürsten oder vorzugsweise durch abrasive Strahlverfahren erfolgt. Durch den Anpressdruck der Bürsten oder die Auftreffgeschwindigkeit der Strahlpartikel kann der Grad der Aufrauung beeinflusst werden. Abrasives Strahlen ist gegenüber dem Bürsten weiterhin bevorzugt, da hier eine „Kraterlandschaft“ ausgebildet wird, so dass beim späteren Auftrag der Schmierstoffzusammensetzung eine homogenere Verteilung erreicht wird. Der Einsatz eines Bürstverfahrens schafft hingegen Rillen und Riefen mit einer Hauptorientierungsrichtung auf der metallischen Oberfläche.
Es ist von Vorteil, wenn das Einpolieren durch ein Polierwerkzeug vorzugsweise in Form eines Polierfilzes erfolgt, welcher zuvor mit der Schmierstoffzusammensetzung gesättigt wurde. Bei der Produktion von Beschlägen ist der Zeitfaktor für die Wirtschaftlichkeit und Effizienz des Verfahrens ein entscheidendes Kriterium. Es ist daher von Vorteil, wenn das Auftragen der Schmierstoffzusammensetzung und das Ausüben des mechanischen Druckes in einem Arbeitsgang erfolgen können.
Sofern das Einpolieren dem Auftragen der Schmierstoffzusammensetzung nachgeschaltet ist, ergibt sich ein Vorteil daraus, dass die Schmierstoffzusammensetzung nicht durch den Polierfilz von der Oberfläche des Bauteils abgetragen wird, da dieser Polierfilz bereits mit Schmierstoff gesättigt ist und keinen neuen Schmierstoff aufnehmen kann.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Einpolieren durch kreisende Bewegungen des Polierwerkzeuges erfolgt, mit Drehzahlen von vorzugsweise weniger als 3.000 min^–1, insbesondere weniger als 1500 min^–1. Dadurch erwärmt sich die Schmierstoffzusammensetzung ausreichend, um zu kristallisieren, wobei der Abrieb an Poliermaterial gegenüber einem Poliervorgang mit höheren Drehzahlen eher gering ist. Somit kommt es zu weniger Pausen im Produktionsprozess, in denen das Poliermaterial ausgetauscht werden muss.
Für einen kontinuierlichen Verfahrensablauf kann die Ausbildung der Verbundschicht nachgelagert zur Herstellung eines Endlosprofils für das Bauteil eines Beschlages aus einem Metallband und vor der Vereinzelung des Endlosprofils zu einem Bauteil eines Beschlages erfolgen.
Um die Massenproduktion von Beschlägen zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn das Einpolieren der Schmierstoffzusammensetzung bei einer kontinuierlichen Vorschubgeschwindigkeit erfolgt.
Erfindungsgemäß weist ein metallisches Bauteil für einen Beschlag, insbesondere für eine Backofenauszugsführung, eine Rastvorrichtung oder ein Seitengitter zur Aufnahme von Gargutträgern, eine gleitfähige korrosionsstabile haptisch angenehme Verbundschicht, insbesondere mit guten Laufeigenschaften auf, welche eine Temperaturbeständigkeit von mehr als 250 °C, vorzugsweise von mehr als 300 °C, besitzt und beständig gegenübe r den Spüllaugen einer Geschirrspülmaschine ist. Inhaltsstoffe einer solchen Spüllauge sind insbesondere Tenside, Säuren und/oder Alkalien, Lösemittel, Dispergiermittel und/oder Komplexbildner und spezielle Zusatzstoffe und Formulierungshilfen. Die üblichen Komponenten, welche im Spülgang zugegeben werden und Bestandteil der Spüllauge werden, sind Reiniger, Klarspüler und Regeneriersalz. Gegen den korrosiven Einfluss dieser Stoffe wird die Oberfläche des Beschlages durch die Verbundschicht geschützt.
Aufgrund der Notlaufeigenschaften der Verbundschicht ist eine Gleitfähigkeit der Oberfläche auch bei Abwesenheit weiterer Schmierstoffe gewährleistet. Zudem ist aufgrund der Beständigkeit der Verbundschicht gegenüber den Spüllaugen einer Geschirrspülmaschine eine Reinigbarkeit des Bauteils gewährleistet.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Oberfläche des Bauteils, die Verbundschicht, eine mittlere Rautiefe von weniger als 8 µm, vorzugsweise von weniger als 4 µm aufweist, so dass eine besonders hohe Gleitfähigkeit ermöglicht wird.
Um die Gleitfähigkeit der Oberfläche noch weiter zu verbessern und zugleich eine Langzeitschmierung zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn in die Oberfläche des Bauteils Schmierstoffdepots in Folge eines Walzvorgangs oder alternativer Verfahren eingebracht sind.
Die Ausbildung der Verbundschicht, beispielsweise durch Kristallisation des Siliziums zu einer glasähnlichen Oberfläche, erfolgt durch die Erzeugung von Reibwärme unter Ausübung eines Druckes auf die Oberfläche. Insbesondere bei der Verwendung von druckbeaufschlagten rotierenden Werkzeugen haben die folgenden Faktoren Einfluss auf die Entstehung der erfindungsgemäßen Verbundschicht.

– Vorschubgeschwindigkeit (Zeitkomponente enthalten)
– Drehzahl
– Oberflächenrauheit des metallischen Werkstückes

Die Abfolgen der Verfahrenschritte „Einarbeiten des Schmierstoffes in die metallische Oberfläche“, bevorzugt durch Polieren und Formgebung, bevorzugt durch Profilieren ist vertauschbar und erzielen jeweils eine erfindungsgemäße Verbundschicht. Das Einarbeiten des Schmierstoffes in die metallische Oberfläche kann direkt auf das Stahlband oder das Metallblech vor dem Formgebungsprozess erfolgen.
Nachfolgend wird die Herstellung eines Bauteils, insbesondere einer spülmaschinenbeständigen Auszugsführung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1A, 1B und 1C perspektivische Ansichten einer Auszugsführung;
2 bis 4 mehrere Ansichten von beschichteten Proben; und
5 ein Schaubild eines Temperatur-Zeit-Verlaufes beim Tempern.
In den 1A und 1B ist eine Auszugsführung 1 gezeigt, die eine festlegbare Führungsschiene 4 sowie eine verfahrbar gelagerte Laufschiene 2 umfasst, zwischen denen ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem eine Mittelschiene 3 angeordnet ist. Es ist auch möglich die Laufschiene 2 unmittelbar über Wälzkörper an der Führungsschiene 4 verfahrbar zu lagern. An der Führungsschiene 4 sind im unteren Bereich eine vordere Klammer 5 und eine hintere Klammer 6 festgelegt, die an einem Seitengitter für einen Backofen fixierbar sind. Die Auszugsführung 1 kann aber auch für andere Haushaltsgeräte oder Möbel eingesetzt werden, so dass statt der Klammern 5 und 6 andere Befestigungsmittel zur Festlegung der Führungsschiene 4 eingesetzt werden.
An der Laufschiene 2 ist an der Vorderseite ein plattenförmiger Anschlag 7 festgelegt, während rückseitig ein nach oben hervorstehender Zapfen 8 angeordnet ist. Durch die über die Laufschiene 2 nach oben hervorstehende Platte 7 und den Zapfen 8 können Gargutträger oder andere Bauteile an der Laufschiene 2 fixiert werden.
Die Laufschiene 2 der Auszugsführung 1 kann in unterschiedlichen Positionen lösbar fixiert werden. Hierfür ist eine erste Rasteinrichtung vorgesehen, die ein Federelement 10 umfasst, das mit einem flachen Steg 11 an der Führungsschiene 4 festgelegt ist, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben. Das Federelement 10 umfasst einen von der Laufschiene 4 v-förmig oder u-förmig hervorstehenden biegbaren Abschnitt 12, der mit einem Eingriffselement 20 zusammenwirkt. Das Eingriffselement 20 ist als formsteife metallische Platte ausgebildet, die mit einem ebenen vertikalen Abschnitt an der Laufschiene 2 festgelegt ist. Das Eingriffselement 20 umfasst eine nach außen hervorstehende Stufe 21, an der zwei nach unten gerichtete Zapfen 22 hervorstehen, zwischen denen der bogenförmige Abschnitt 12 des Federelementes 10 einfügbar ist. In der verrasteten Position ist die Laufschiene 2 über das Eingriffselement 20 an dem Federelement 10 lösbar fixiert, wobei sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung das Federelement 10 in eine Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Laufschiene 2 zu der Führungsschiene 4 gedrückt werden muss, um das Eingriffselement 20 freizugeben.
Die Laufschiene 2 kann dann nach der Entriegelung in eine Öffnungsposition verfahren werden, wobei dann die Mittelschiene 3 zwischen der Laufschiene 2 und der Führungsschiene 4 sichtbar wird. In einer Öffnungsposition greift das Eingriffselement 20 mit den nach unteren gerichteten Zapfen 22 an einem zweiten Federelement 30 ein, das an einem vorderen Bereich der Führungsschiene 4 festgelegt ist und wie das erste Federelement 10 funktioniert.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Schmierstoffbeschichtung zumindest auf die Kontaktflächen der Federelemente 10 und 30 aufgebracht, um eine lange Funktionsdauer und eine leichtgängiges Verrasten sicherzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schmierstoffbeschichtung auch an den Zapfen 22 des Eingriffselementes 20 aufgebracht werden.
In der 1C ist eine Auszugsführung 41 gezeigt, die eine an einem Seitengitter eines Backofens oder einem Korpus festlegbare Führungsschiene 42, eine Mittelschiene 43 und eine Laufschiene 44 umfasst, die jeweils über Wälzkörper verschiebbar aneinander gehalten sind. An der Laufschiene 44 ist ein Haltemittel 45 in Form eines Zapfens und ein Haltemittel 46 in Form eines Hakens ausgebildet, um ein weiteres Bauteil, beispielsweise einen Gargutträger an der Laufschiene 44 zu fixieren.
Vorzugsweise werden auch die Laufbahnen 47 der Wälzkörper zwischen der Laufschiene 42, einer Mittelschiene 43 und/oder einer Führungsschiene 44 mit der Schmierstoffbeschichtung versehen.
Die Gestaltung der Auszugsführung und der Rasteinrichtung kann variiert werden. Vorzugsweise werden zumindest die Bereiche mit Schmierstoff beschichtet, an denen Kontaktflächen relativ zueinander bewegbarer Bauteile ausgebildet sind.
In einem ersten Schritt im Herstellungsverfahren wird eine Schmierstoffzusammensetzung auf ein vorzugsweise entfettetes und gegebenenfalls vorbehandeltes Metallblech aufgebracht. Diese Schmierstoffzusammensetzung enthält zumindest eine organische Siliziumverbindung, vorzugsweise ein Silikonöl. Darüber hinaus enthält die Schmierstoffzusammensetzung besonders bevorzugt zumindest einen Festschmierstoff, insbesondere Graphit und/oder alpha-Bornitrid.
In einem zweiten Schritt im Herstellungsverfahren erfolgt ein Ausüben eines mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung.
Das Ausüben des mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung kann insbesondere durch Einpinseln, Einbürsten oder Einpolieren erfolgen. Durch den mechanischen Druck wird die Schmierstoffzusammensetzung näher an die Oberfläche der Laufbahnen herangeführt und die organischen Siliziumverbindungen zur Kristallisation angeregt, so dass ein Teil der Schmierstoffzusammensetzung kristallisiert und somit eine bessere Anhaftung zwischen der Schmierstoffzusammensetzung und dem Material der Schiene erreicht wird. Zusätzlich kann es auch zur Cokristallisation von Siliziumverbindungen, beispielsweise mit Eisenverbindungen, unter Einschluss von nichtkristallisierten Schmierstoffmolekülen kommen.
Dabei beschreibt das Einpinseln das Einbringen der Schmierstoffzusammensetzung in die Oberfläche der Schiene mittels eines Pinsels. Besonders bevorzugt kann dabei ein Borstenpinsel verwendet werden.
Ein Einbürsten beschreibt das Einbringen der Schmierstoffzusammensetzung mittels einer Bürste. Dabei kann der Eintrag der Schmierstoffzusammensetzung beispielsweise durch Nylonbürsten erfolgen.
Ein Einpolieren kann beispielsweise durch Polierwatte oder durch ein elektrisch angetriebenes Polierfilz erfolgen.
Alternativ kann der zweite Schritt im Herstellungsverfahren, also das Ausüben eines mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung, auch zeitgleich mit dem ersten Schritt im Herstellungsverfahren, dem Auftrag der Schmierstoffzusammensetzung, erfolgen. Vorzugsweise geschieht dies durch Einpolieren, wobei das Polierfilz mit einer Schmierstoffzusammensetzung getränkt und diese dann auf die Oberfläche aufgebracht und einpoliert wird. Es wird hierdurch eine gute und gleichmäßige Verteilung der Schmierstoffzusammensetzung auf der metallischen Oberfläche erzielt.
Besonders gute Ergebnisse wurden durch das Einpolieren erzielt. Verglichen mit dem Einbürsten oder Einpinseln des Schmierstoffes erfolgte beim Einpolieren eine bessere Verteilung der Schmierstoffzusammensetzung auf der Oberfläche. Die bessere Verteilung des Schmierstoffes auf der Oberfläche ist besonders bevorzugt für die Ausbildung einer weitgehend geschlossenen oberflächlichen Deckschicht und schützt die so behandelte Auszugsführung vor Korrosion.
In einem dritten Schritt im Herstellungsverfahren erfolgt die Herstellung einzelner Bauteile einer Auszugsführung aus dem Metallblech, wie sie beispielhaft in 1C gezeigt ist. Die Auszugsführung 41 setzt sich aus der Führungsschiene 42, einer Mittelschiene 43 und einer Laufschiene 44 zusammen, welche durch Stanzen und Rollprofilieren gefertigt werden. Dabei werden auch Laufbahnen für die Wälzkörper ausgebildet.
In einem vierten Schritt des Herstellungsverfahrens erfolgt der Zusammenbau der Auszugsführung, beispielsweise unter Zusammensetzen der Schienen und der Wälzkörper, die durch einen Wälzkörperkäfig beabstandet sein können.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann das Blech vor dem Auftragen der Schmierstoffzusammensetzung durch abrasive Verfahren aufgeraut werden, so dass sich nach dem Auftrag der Schmierstoffzusammensetzung und dem Ausüben des mechanischen Druckes in den Unebenheiten des Bleches Schmierstoffdepots, insbesondere von Festschmierstoffpartikeln, ausbilden. Derartige abrasive Verfahren sind beispielsweise ein Bürsten oder ein Sandstrahlen unter Ausbildung von Schliffriefen. Die Schmierstoffdepots bewirken eine verbesserte Langzeitschmierung. Diese Schmierstoffdepots werden erst aufgrund des mechanischen Druckes ausgebildet, da die Schmierstoffzusammensetzung aufgrund dieser mechanischen Behandlung in die mikroskopischen Schliffriefen eingebracht wird und daher später nicht ausgewaschen werden kann. Besonders bevorzugt wird dabei durch das abrasive Verfahren ein Metallblech mit einer mittleren Rautiefe R_z zwischen 2,5–15 µm, insbesondere zwischen 6–13 µm ausgebildet. Als abrasives Verfahren hat sich das Sandstrahlverfahren als besonders geeignet erwiesen.
Durch die Abstimmung einzelner Parameter während des Ausübens des Druckes im zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens kann eine durchgängig ausgebildete Kristallschicht auf dem Metallblech unter Einschluss von Festschmierstoffpartikeln erzeugt werden. Diese Parameter sind die Anpresskraft, die Vorschubgeschwindigkeit, die Drehzahl der Polier-, Bürst- und/oder Pinselwerkzeuge und die mittlere Rautiefe R_z. Durch die aus diesen Parametern abgeleitete Reibwärme kann die Kristallisation einzelner Komponenten der Schmierstoffzusammensetzung, insbesondere des Silikonöls, erreicht werden. Dadurch wird ein chemischer Verbund der Schmierstoffschicht mit der Oberfläche geschaffen.
Zusätzlich kann durch einen Walzvorgang im Anschluss an das Ausüben eines mechanischen Druckes eine weitere Verdichtung des so geschaffenen Verbundes der Schmierstoffzusammensetzung und des Metallbleches erreicht werden. Dadurch wird die Härte und Beständigkeit der Verbundoberfläche gegenüber einer Presskraft, die während des späteren Einsatzes im Beschlag auftritt, erhöht. Zugleich erfolgt durch das Walzen eine Einebnung der Oberfläche, wodurch eine höhere Gleitfähigkeit der Oberfläche erreicht wird. Durch das Walzen wird die Oberflächenrauheit vorteilhaft auf eine mittlere Rautiefe von weniger als 8 µm, vorzugsweise weniger als 4 µm, abgesenkt.
Zusätzlich zu der Verdichtung durch den Walzvorgang erfolgt eine Verdichtung der Schmierstoffschicht durch die Stauchung im Bereich der Laufflächen in Folge von Rollform- und/oder Biegeprozessen während der Herstellung der einzelnen Bauteile im dritten Schritt des Herstellungsverfahrens.
Eine Schmierstoffzusammensetzung mit einem Bornitridanteil von mehr als 10 Massenanteilen, insbesondere mehr als 20 Massenanteilen, hat sich als vorteilhaft für den Einsatz in dem besagten Herstellungsverfahren erwiesen. Dabei kommt dem Bornitrid auch eine korrosionshemmende Wirkung zu, da dadurch die Ausbreitung von Korrosion durch die Bildung von BN-FeO Mischkristallen vermieden wird. Gleichzeitig weist die Deckschicht der Schmierstoffzusammensetzung aufgrund des BN-Anteils dieser Mischkristalle Notlaufeigenschaften auf.
Ein Einpolieren kann beispielsweise durch ein schmierstoffgesättigtes Polierfilz bei Drehzahlen von weniger als 3000 min^–1, vorzugsweise weniger als 1500 min^–1, erfolgen, wodurch ein Wegwischen von Schmierstoff oder eine stärkere Abrasion vorteilhaft verhindert wird.
In 2 sind zwei Bilder eines Rasterelektronenmikroskops von Streifenproben gezeigt. Auf die Streifenproben wurde Schmierstoff in längsgeschliffenen sowie geschwabbelten Blechen mit einer Nylonbürste (linkes Bild) und in mit dem Chinaborstenpinsel (rechtes Bild) eingebracht.
Wie zu sehen ist, wird beim Pinseln und Bürsten bei den längsgeschliffenen Proben durchweg eine inhomogene Verteilung der BN-Dispersion mit vielen Freistellen im Schliff erhalten. Stellenweise kam es zu Anhäufungen des Schmierstoffes.
Da längsgeschliffene Oberflächen linear glatte und saubere Schliffriefen bilden, haben hier die Bornitridpartikel nur selten die Gelegenheit, sich an Gestaltsabweichungen der Riefen zu verankern. Bei den wenigen Verankerungen kam es zu den genannten Schmierstoffansammlungen. Bei dem Schwabbelschliff wird ein Schliffbild mit diffus laufenden Schliffriefen erzeugt. Aufgrund der Unregelmäßigkeit des Schliffes wird hier eine bessere Verteilung der Partikel erreicht. Allerdings sind ebenfalls noch viele Freistellen zu erkennen. Des Weiteren konnte bei beiden Schlifftypen der Großteil des Schmierstoffes nur oberflächlich aufgebracht und nicht in die Rauheit eingebracht werden.
In 3 ist im linken Teil die sehr gute Verteilung des Schmierstoffes (hell, bevorzugt weiß) nach dem Einpolieren zu sehen. Der rechte Teil zeigt das Ergebnis des Quereinpolierens im geschliffenen Blech.
Das Polieren hat bei den Proben eine nahezu geschlossene oberflächliche Deckschicht erzeugt, wie dies in 3 gezeigt ist. Darüber hinaus konnten mit diesem Verfahren bei längsgeschliffenem Blech mit hohen Rauheiten ab R_z = 6,91 µm und quergerichtetem Polieren die Schliffriefen gut mit Bornitrid-Dispersion ausgefüllt werden.
4 zeigt die Kristallbildung und die chemische Verbindung des Siliziums und der Bauteiloberfläche bei einer weiteren Probe mit einpolierter Hochtemperaturpaste. In der rechten Aufnahme mit 7000-facher Vergrößerung sind die eingelagerten Festschmierstoffpartikel zu sehen. Die linke Aufnahme mit 700-facher Vergrößerung zeigt eine durchgängig ausgebildete Kristallschicht über die gesamte Bauteiloberfläche.
Das beste Ergebnis bildeten jedoch die gestrahlten Oberflächen. Aufgrund deren hohen und unregelmäßigen Rautiefen war bei allen Einbringverfahren eine gute und homogene Verteilung der Dispersion zu erkennen. Es hat sich gezeigt, dass sich durch hohe Rauheiten und kleine Partikelgrößen die besten Ergebnisse erzielen lassen. Aufgrund der erhöhten Partikelgröße der Paste gegenüber der Dispersion wurde ein Polierversuch bei gestrahlter Oberfläche mit einer Rauheit von R_z = 11,62 µm durchgeführt. Hier wurde durch das Zusammenspiel von Presskraft, Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl und Rauheit eine homogene kristalline Beschichtung der Bauteiloberfläche erzeugt, wie dies in 4 gezeigt ist.
5 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm für Bleche und Schienen, die in einem Backofen schrittweise getempert wurden. Bei der Temperung wurden die Muster je eine Stunde lang auf 100 °C, 200 °C und 3 00 °C gehalten wie dies graphisch dargestellt ist. Dadurch wurde der Einfluss der unterschiedlichen Temperaturen auf die einpolierte Schmierung geprüft.
Der Versuch hat gezeigt, dass bei der Temperungsstufe von 200 °C die nicht kristallisierenden Ölbestandteile verbrennen. Zurück bleibt eine fingerprintstabile Verbundschicht über die gesamte Oberfläche. Die 300 °C-Stufe und die Pyrolyse zeigen dem gegenüber augenscheinlich keine Veränderung. So kann vorerst für einen Temperatur-Testzyklus die kristalline Verbundschicht als hitzebeständig eingestuft werden.
Grundsätzlich ist es möglich, einen Auftrag der Schmierstoffzusammensetzung und ein anschließendes Ausüben eines mechanischen Druckes auch nach der Herstellung der Bauteile, insbesondere der Schienen, durchzuführen. Dies ist allerdings eine weniger bevorzugte Variante der Erfindung, da das Ausüben des mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung, beispielsweise durch ein Polierfilz, aufgrund der schlechten Zugänglichkeit im Bereich der Biegungen, behindert wird.
Es ist auch denkbar, die Wälzkörper und/oder die Wälzkörperkäfige erfindungsgemäß mit einer Schmierstoffzusammensetzung zu behandeln.
Zum Nachweis der Geschirrspülmaschinenbeständigkeit wurde eine Auszugsführung mit einpolierter Schmierstoffzusammensetzung nach deren bestimmungsgemäßer Verwendung unter Backofenbedingungen, also der Erwärmung auf 300 °C mit anschließender Pyrolysereinigung, einem Inte nsivspülgang in einer Geschirrspülmaschine unterzogen. Dieser wurde bei 70 °C unter Verwendung eines 3-Phasentabs durchgeführt. Im Ergebnis wiesen die Flächen der einpolierten Schmierstoffzusammensetzung wasserabweisende und korrosionshemmende Eigenschaften gegenüber den Flächen auf, bei denen keine einpolierte Schmierstoffschicht vorlag.
Die Auszugsführung kann auch als Teilauszug ausgestaltet sein, so dass keine Mittelschiene 3 zwischen Führungsschiene 2 und Laufschiene 4 vorgesehen ist. Als Beschläge im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise auch Seitengitter zur Aufnahme von Gargutträgern, Rastmittel, Gelenke oder Scharniere zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Auszugsführung
2: Laufschiene
3: Mittelschiene
4: Führungsschiene
5: Klammer
6: Klammer
7: Platte
8: Zapfen
10: Federelement
11: Steg
12: Biegbarer Abschnitt
20: Eingriffselement
21: Stufe
22: Zapfen
30: Federelement
41: Auszugsführung
42: Führungsschiene
43: Mittelschiene
44: Laufschiene
45: Haltemittel
46: Haltemittel
47: Laufbahn

Claims

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils, insbesondere eines Beschlages, welcher zumindest abschnittsweise eine gleitfähige korrosionsstabile Verbundschicht aufweist, wobei die Ausbildung der Verbundschicht gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: c) Aufbringen einer Schmierstoffzusammensetzung mit zumindest einer organischen Siliziumverbindung und zumindest einem Festschmierstoff auf eine Oberfläche des metallischen Bauteils für den Beschlag oder eines metallischen Werkstückes zur Herstellung des metallischen Bauteils für den Beschlag und d) Ausüben eines mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung unter Ausbildung einer Verbundschicht mit der Oberfläche des metallischen Bauteils oder des metallischen Werkstückes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schmierstoffzusammensetzung unter Ausbildung einer Verbundschicht mit der Oberfläche des metallischen Bauteils oder des metallischen Werkstückes Wärme, bevorzugt Reibwärme einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausüben des mechanischen Druckes auf die Schmierstoffzusammensetzung durch ein druckbeaufschlagtes, rotierendes Werkzeug erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausüben des mechanischen Druckes ein Walzvorgang zum Verdichten der Schmierstoffzusammensetzung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzusammensetzung ein Silikonöl enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Schmierstoffzusammensetzung auf die metallische Oberfläche ein Aufrauen der metallischen Oberfläche erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrauen durch ein Bürsten oder vorzugsweise durch ein abrasives Strahlverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpolieren durch ein Polierwerkzeug vorzugsweise in Form eines Polierfilzes erfolgt, welcher zuvor mit der Schmierstoffzusammensetzung gesättigt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpolieren durch kreisende Bewegungen des Polierwerkzeuges erfolgt, mit Drehzahlen von vorzugsweise weniger als 3.000 min^–1, vorzugsweise weniger als 1500 min^–1.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Verbundschicht nachgeschaltet zur Herstellung eines Endlosprofils für das Bauteil des Beschlages aus einem Metallband und vor der Vereinzelung des Endlosprofils zu einem Bauteil eines Beschlages erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpolieren der Schmierstoffzusammensetzung bei einer kontinuierlichen Vorschubgeschwindigkeit erfolgt.
Metallisches Bauteil für einen Beschlag, insbesondere für eine Backofenauszugsführung oder ein Seitengitter zur Aufnahme von Gargutträgern, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine gleitfähige korrosionsstabile Verbundschicht aufweist, welche eine Temperaturbeständigkeit von mehr als 250 °C, vorzugsweise von mehr als 300 °C, aufweist.
Metallisches Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils eine mittlere Rautiefe von weniger als 8 µm, vorzugsweise von weniger als 4 µm, aufweist.
Metallisches Bauteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche des Bauteils Schmierstoffdepots in Folge eines Walzvorgangs eingebracht sind.
Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil als Schiene (2, 3, 4, 42, 43, 44) einer Auszugsführung ausgebildet ist.
Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Bauteil im Bereich der Kontaktflächen relativ zueinander bewegbarer Bauteile mit der gleitfähigen Verbundschicht beschichtet ist.