DE1035415B

DE1035415B - Gleitlager

Info

Publication number: DE1035415B
Application number: DEG13571A
Authority: DE
Inventors: David Mitchell
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1953-01-23
Filing date: 1954-01-21
Publication date: 1958-07-31

Description

Gleitlager Die Erfindung bezieht sich auf Gleitlager, wie z. B. Zapfenlager oder Lagerfutter bzw. -auskleidungen, Drucklager 0d. dgl. mit einem metallischen Gefüge, das porös ist oder wenigstens an der Oberfläche Poren, Höhlungen od. dgl. aufweist und bei welchem die Poren, Höhlungen od. dgl. mit einer nichtmetallischen Substanz zur Herabsetzung der Reibung zwischen reibenden Flächen gefüllt sind.
Es sind Gleitlager dieser Art bekannt, bei denen die Oberflächenporen oder -höhlungen mit einem Kunstharz oder mit Molybdändisulfid gefüllt sind.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Arbeitsoberfläche cinerLagerbuchse oder einesLagerfutters mit Polytetrafluoräthylen zu versehen oder zu imprägnieren.
Ferner ist auch schon vorgeschlagen worden, in einer mit Polytetrafluoräthylen versehenen Lageroberfläche verteilt angeordnete Taschen vorzusehen, welche ein festes Schmiermittel enthalten, das im Betrieb auf die Oberfläche des mit dem Lager zusammenwirkenden Zapfens in Form eines Films übertragen wird, um die Reibung zwischen dem Zapfen und der Polytetrafluoräthylenoberfläche des Lagers zu verringern.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Lösung eines besonderen Problems. Es ist festgestellt worden, daß, wenn ein mit einer Polytetrafluoräthylenarbeitsfläche versehenes Gleitlager, welches bei begrenzten Belastungen und Geschwindigkeiten durchaus zufriedenstellend arbeitet, für größere Belastungen und höhere Geschwindigkeiten verwendet wird, die sehr nachteilige Erscheinung auftritt, daß infolge von Verschweißungen an örtlich erhöhten Stellen der Lageroberfläche schädliche Fehlerstellen entstehen.
Zweck der Erfindung ist, das Auftreten dieser nachteiligen Erscheinung zu verhindern.
Gemäß der Erfindung besteht bei einem Gleitlager der eingangs genannten Art die die Poren, Höhlungen od. dgl. der Lageroberfläche füllende nichtmetallische Substanz aus einer Mischung von Polytetrafluoräthylen mit einem begrenzten Anteil eines nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittels.
Wenn ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Gleitlager bei großen Belastungen und hohen Geschwindigkeiten arbeitet, dann fällt dem in der Mischung enthaltenen nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittel die Aufgabe zu, bei Vorhandensein erhöhter Stellen auf der metallischen Lageroberfläche diese Stellen zu bedecken und dadurch ein Verschweißen an diesen Stellen zu verhindern.
Der Ausdruck »nicht kohlenstoffhaltiges festes Schmiermittel«, wie er im vorliegenden Zusammenhang benutzt wird, soll eine Substanz bezeichnen, die keinen Kohlenstoff enthält, wenigstens bis zu 50° C fest ist, sich bis zu 350° C nicht in unzulässiger Weise zersetzt, leicht Schmierschichten auf Metalloberflächen bildet und beim Prüfen auf einer dynamischen Reibungsprüfmaschine zwischen zwei Metalloberflächen einen Reibungskoeffizienten unter 0,15 zeigt.
Das genannte nicht kohlenstoffhaltige feste Schmiermittel kann aus einem Sulfid, Selenid oder Tellurid von Molybdän, Wolfram oder Titan oder aus Bleidijodid oder Bornitrid bestehen. Malybdändisulfid hat ein lamellares Gefüge, das dünne Schutzfilme von großer Festigkeit auf Metalloberflächen bilden kann, und es wird vorzugsweise zu dem genannten Zweck angewendet, jedoch kann auch irgendeine andere Substanz, wie z. B. Wolframdisulfid, Bornitrid od. dgl., mit ähnlichem Gefüge und ähnlichen Eigenschaften an Stelle von Molybdändisulfid benutzt werden. Die Mischung kann bis zu 20 Gewichtsprozent des nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittels enthalten.
Das genannte poröse metallische Gefüge kann von der Art sein, die durch Sintern von Metallpulvern erzeugt wird, um ein poröses schwammiges Gefüge von z. B. Kupfer, Kupfer-Zinn, Kupfer-Blei oller Kupfer-Blei-Zinn zu erhalten. Insbesondere bei Zapfenlagern kann das gesinterte Metallgefüge an eine Stahl- oder andere verhältnismäßig starke Unterlage gebunden werden; für Schwimmlager oder Druckscheiben wird das poröse Metallgefüge zweckmäßig auf beiden Seiten mit der genannten Mischung imprägniert.
Die Mischung von Polytetrafluoräthylen und einem anderen nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittel kann durch Aufstreichen oder Ausbreiten einer Mischung der feingepulverten Substanzen auf der Metalloberfläche und durch Eindrücken in die Poren, Höhlungen od. dgl. durch Ausüben eines Druckes mit oder ohne Anwendung von Wärme aufgebracht werden. Gegebenenfalls kann die Mischung in Form einer Folie aufgebracht werden, die auf die Metalloberfläche gelegt und Wärme und Druck unterworfen wird, um die Mischung in die Poren, Höhlungen od. dgl. zu drücken. Die Mischung kann auch in Suspension in einem geeigneten Träger aufgebracht werden, wobei die Imprägnierung der Poren, Höhlungen od. dgl. in der Metalloberfläche unter abwechselnder Anwendung eines teilweisen Vakuums und Atmosphärendruckes oder Überdruckes oder durch Zentrifugalwirkung ausgeführt wird, und das imprägnierte Material kann schließlich einer Wärmebehandlung und gewünschtenfalls einem Druck unterworfen werden, um die Mischung in den Poren, Höhlungen od. dgl. des Metallgefüges zu verfestigen. Vorteilhaft wird die Einverleibung oder Imprägnierung in solcher Weise ausgeführt, daß ein Oberflächenfiltn der gemischten Substanzen sich über die Oberfläche des Metallgefüges erstreckt.
Bei der Durchführung der Erfindung wird gemäß einer Ausführungsform und bei ihrer Anwendung auf ein Gleitlager, bei dem eine poröse Bronze an eine Stahlunterlage gebunden ist, ein Stahlstreifen kupferplattiert und mit einer Schicht von aus sphärischen Teilchen einer 89:11-Kupfer-Zinn-Legierung bestehendem Pulver von solcherTeilchengröße versehen, daß alle Teilchen durch ein 100-Maschen-Sieb und' weniger als 5 0/o der Teilchen durch ein 150-Maschen-Sieb gehen. Das Pulver wird in einer Dicke von ungefähr 0,25 mm aufgebracht und dann in einer Atmosphäre von gekracktem Ammoniak gesintert, um eine poröse Bronzeschicht zu bilden, die fest an den Stahlstreifen gebunden ist, wobei die poröse Bronzeschicht ein Porenvolumen von ungefähr 300/o besitzt.
Eine Mischung von feingepulvertem Polytetrafluoräthylen und nicht kohlenstoffhaltigem festem Schmiermittel im Verhältnis von 5 Gewichtsteilen Polytetrafluoräthylen auf 1 Gewichtsteil des nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittels, z. B. Molybdänsulfid, wird auf der porösen Metalloberfläche ausgebreitet und durch die Anwendung von Wärme und Druck, z. B. von etwa 950 kg/em2 bei 350° C, in die Poren gedrückt.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann die Mischung auf die poröse Metalloberfläche in der Form einer Folie aufgebracht und in die Poren durch Wärme und Druck, wie vorstehend beschrieben, gedrückt werden. Die Folie kann dadurch hergestellt werden, daß sie von einem Block abgeschabt wird, der durch Formen einer Mischung von feingepulvertem Palytetrafluoräthylen und nicht kohlenstoffhaltigem festem Schmiermittel bei einer Temperatur von 350° C und einem Druck von etwa SOkg/cm2 bildet ist, während er in einer Form ungefähr 1 Stunde lang gehalten wird, wonach der Block langsam auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird, wobei der Druck aufrechterhalten wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die poröse Bronzeschicht mit einer Mischung von technischen Suspensionen von Polytetrafluoräthylen und nicht kohlenstoffhaltigem festem Schmiermittel, wie z. B. Molybdändisulfid, beispielsweise in Alkohol oder Wasser imprägniert werden, wobei die Mischung derart beschaffen ist, daß die Substanzen in ungefähr dem gleichen Verhältnis, wie es oben angegeben wurde, vorhanden sind. Die Imprägnierung kann in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt werden, wie z. B. durch wiederholte Behandlung unter Anwendung von teilweisem Vakuum und Atmosphärendruck oder Überdruck, und das Material kann dann bei etwa 350° C während 2 Minuten erhitzt werden, um die Mischung wärmezubehandeln.
Gleitlager in der Form von Zapfenlagern, Drucklagern, Lagerfuttern od. dgl. können aus dem imprägnierten Material in irgendeiner geeigneten Weise hergestellt werden.
Bei der Anwendung der Erfindung auf schwimmende Lager oder Druckscheiben wird eine poröse Bronzeschicht in geeigneter Weise durch Sintern von Metallpulvern hergestellt, und das poröse Gefüge wird mit der Mischung von Polytetrafluoräthylen und Molybdändisulfid z. B. in der oben beschriebenen Weise imprägniert, wobei die Mischung auf beide Oberflächen des Materials und vorzugsweise in solcher Weise aufgebracht wird, daß auf jeder Oberfläche sich eine Oberflächenschicht der gemischten Substanzen befindet.
Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise kann das Metallgefüge zur Aufnahme der gemischten Substanzen in anderer Weise mit einer porösen, Spalten oder Risse enthaltenden oder sonstigen geeigneten aufnahmefähigen Oberfläche oder mit Höhlungen, Taschen od. dgl. in der Oberfläche für die Aufnahme der gemischten Substanzen ausgebildet sein.

Claims

PATFNTANSPRÜCHE: 1. Gleitlager mit einem metallischen Gefüge, das porös ist oder wenigstens an der Oberfläche Poren, Höhlungen od. dgl. aufweist und bei welchem die Poren, Höhlungen od. dgl. mit einer nichtmetallischen Substanz zur Herabsetzung der Reibung zwischen reibenden Flächen gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallische Substanz aus einer Mischung von Polytetrafluoräthylen mit einem begrenzten Anteil eines nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittels besteht.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht kohlenstoffhaltige feste Schmiermittel aus einem Sulfid. Selenid oder Tellurid von Molybdän, Wolfram oder Titan oder aus Bleidijodid oder Bornitrid besteht.
3. Gleitlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht kohlenstoffhaltige feste Schmiermittel aus Molybdändisulfid besteht.
4. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung bis zu 20 Gewichtsprozent des nicht kohlenstoffhaltigen festen Schmiermittels einschließt.
5, Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse -Metallgefüge von derjenigen Art ist, welche durch Sintern von Metallpulvern zur Erzeugung einer porösen Schwammstruktur erzeugt ist.
6. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gesinterte Metallschwammgefüge an eine Stahl- oder andere verhältnismäßig starke Unterlage gebunden ist.
7. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Metallgefüge auf beiden Seiten mit der Mischung imprägniert ist. B. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberflächenfilm aus den gemischten Substanzen sich über die Oberfläche des Metallgefüges erstreckt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 695 195, 677 240, 488590.