DE1071351B

DE1071351B - Lageranordnung

Info

Publication number: DE1071351B
Application number: DENDAT1071351D
Authority: DE
Inventors: Lyndhurst Ohio und James Robert Fotheringham Willowick Ohio Joseph Palsulich (V. St. A.)
Original assignee: Clevite Corporation, Cleveland, Ohio (V. St. A.)
Priority date: 1954-05-17
Publication date: 1959-12-17
Also published as: US2787503A; GB803084A; FR1123208A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lager und insbesondere auf die Ausbildung von Wellenlagern zur Vermeidung von Anfressungen und ähnlichen Korrosionserscheinungen. Bei solchen Lagern, die aus einer Welle und einem Lagerkörper bestehen, ist eines dieser Teile belastet, während das andere die Belastung aufnimmt, wobei das eine Teil in dem anderen sich dreht, gleitet oder hin- und herbewegt. Erfindungsgemäß ist eines dieser Teile wenigstens an der Berührungsfläche mit einem Überzug aus Molybdän versehen, während das andere Teil aus Kupfer oder einer hochkupferhaltigen Legierung an den Berührungsflächen besteht.

Nach der Erfindung soll bei einer solchen Kombination diebislang bei gewissenBetriebsbeanspruchungen unvermeidbare Anfressungskorrosion ausgeschaltet werden. Solche Anfressungen sind auch als Reibungsoxydation bekannt und beziehen sich auf solche Oberflächenmängel, die dann auftreten, wenn gut einander angepaßte Flächen Vibrationen, Oszillationen oder anderen Gegenbewegungen ausgesetzt sind. Die Oberfläche weist dann Materialausnehmungen oder Anfressungen an den Berührungsstellen auf. Man nimmt hierbei an, daß durch die Reibungskräfte nach und nach die Oxydationsschutzüberzüge durch solche Vibration und Gleiteinwirkungen an den Berührungsflächen abgetragen werden. Auch wird der Reibungswärme aus den stark beanspruchten Schmiermitteln die Ursache für die schnelle Bildung von Anfressungen zugeschrieben. Unbeachtlich der theoretischen Erklärungen hat sich auf jeden Fall herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Zusammenstellung der aufeinander einwirkenden Materialien überraschende Erfolge hinsichtlich der Unterbindung solcher Anfressungs- oder Korrosionserscheinungen eintraten, insbesondere auch bei keiner oder nur geringer Schmierung. Die letztgenannte Schmierung wird auch als Grenzfilmschmierung bezeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Anweisung, bei Lagern oder Wellen eine Kombination der aufeinander gleitenden Materialien anzuwenden, durch welche Korrosionsanfressungen reduziert oder unterbunden werden.

Ein weiterer Gegenstand nach der Erfindung ist die Verwendung solcher Kombinationen bei nur sehr geringen Schmierungsmöglichkeiteii zur Erzielung eines 4-5 einwandfreien Laufes ohne Gefahr eines Festfressens oder Zusammenschweißens der Werkstoffe von geringerer Temperatur mit denen höherer Temperatur. Üblicherweise ist hierbei das Lager der Werkstoff geringerer Temperatur, während die Welle höhere Temperatur aufweist; doch können die Verhältnisse auch umgekehrt liegen.

Unter »Lager« ist allgemein die Auflagefläche, Unterstützung oder der Träger verstanden, in welchem Lageranordnung

Anmelder:

Clevite Corporation,

Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. R. K. Löbbecke, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf, Neue Str. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Mai 1954

Joseph Palsulich, Lyndhurst, Ohio,
und James Robert Fotheringham,

Willowick, Ohio (V. St. A.),
sind als Erfinder genannnt worden

eine Welle, Achse, ein Stift oder eine Kurbel od. dgl. sich dreht, gleitet oder mit geringstmöglicher Reibung schwingt oder sich hin- und herbewegt. Der Ausdruck Lager ist also in weitestem Sinne zu verstehen und umfaßt auch Buchsen sowie das Lagerfutter selbst, d. h. allgemein die Berührungsfläche zwischen zwei sich drehenden oder gleitenden Teilen.

Unter »Belastung« sind sowohl die Belastungskräfte durch das Gewicht des Lagers oder der Welle selbst verstanden wie auch die Fälle, in denen eine besondere zusätzliche Belastung einwirkt. Der verwendete allgemeine Ausdruck »kupferhaltige Legierungen«, insbesondere »hochkupferhaltige Legierungen«, schließt erfindungsgemäß auch reines Kupfer ein. Gleicherweise betrifft der Ausdruck »Molybdän« auch Molybdänoxyde in verschiedenen Anteilen sowie Vereinigungen hiervon, wie sie sich bei der Auftragung des Molybdäns ergeben.

Unter »Anfressungskorrosion« sind auch solche Korrosionserscheinungen einbegriffen, welche bei an sich nicht oder kaum wahrnehmbaren Vibrationen oder Oszillationen auftreten und beim Gleiten sich einstellen, obgleich solche Bewegungen mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar sind.

Bei den genannten Korrosionserscheinungen treten durch die Entfernung von Materialpartikelchen und Anfressungen den einwandfreien Lauf gefährdende Oxydabriebe auf. verbunden mit Größenänderungen. Rissen, Sprüngen und sonstigen Ermüdungs- oder Alterungserscheinungen des Materials. Außerdem än-

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dem sich die Toleranzen der ursprünglich genau aufeinander abgepaßten Teile, und es können auch die aufgeschraubten oder aufgepreßten Flächen sich lösen. Solche Anfressungen und Risse sind zumeist Ansatzpunkte für weitere Schädigungen der Materialien. Bei 5 der erfindungsgemäßen Verwendung der genannten Materialien an den Berührungsschichten werden diese abträglichen Einwirkungen weitestgehend ausgeschaltet.

Zur Behebung dieser Mangel werden erfindungsgemäß entweder die Welle oder die Lagerbuchse bzw. die Lagerschalen mit einem Molybdänüberzug versehen. Die andere Lauffläche muß dann aus einer hochkupferhaltigen Legierung bestehen. Die Art der Aufbringung ist hierbei belanglos, und auch die Stärke der Molybdänschicht kann weitgehend je nach Bedarf geändert werden.

Als weitere Anwendungsbeispiele wären die Radachsenlager von Schienenfahrzeugen od. dgl. zu nennen. Üblicherweise wird die Stahlhülse vor dem Aufpressen auf den Zapfen auf der Außenfläche mit der Metallschicht versehen. Natürlich könnte auch der Stift im ganzen aus Molybdän gefertigt sein, wenn dieses genügende Festigkeit besäße. Es genügt jedoch, eine Schicht in der Stärke von etwa 0,12 mm aufzubringen. Der andere Teil des Wellenlagers ist dann mit einer hochkupferhaltigen Legierung zu umkleiden, die beispielsweise aus 10% Zinn, 10°/c Blei, Rest Kupfer oder auch aus 3°/o Zinn, etwa 23% Blei und 72% Kupfer besteht. Als eine weitere Zusammen-Setzung wird eine Legierung aus 4% Zinn, 8% Blei, 3% Zink, Rest Kupfer genannt. Der Kupfergehalt kann sich also zwischen 72 und 100% belaufen, der Zinngehalt von 3 bis 10%, das Blei von 8 bis 23% und Zink bis zu 3%.

Die vorstehend genannten Legierungen eignen sich deshalb besonders zur Vermeidung von Anfressungskorrosionen, da Molybdän und kupferhaltige Legierungen bei Berührung unter den üblichen Verhältnissen, die normalerweise zu einer Korrosion führen, nicht zusammenschweißen.

Auch sind andere nachteilige Erscheinungen anscheinend durch diese Materialzusammenstellungeif' unterbunden, da der Molybdänüberzug auf dem Zapfen irgendein Eindringen von Kupfer in den Zapfen wirksam unterbindet. Würde der Zapfen aus Stahl bestehen, so besteht die Gefahr, daß dieser nach einiger Zeit zu Bruch geht, da Stahl unter solchen Bedingungen brüchig wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Lageranordnung, insbesondere zur Unterbindung von Korrosionen und Anfressungen auf der Gleitfläche, dadurch gekennzeichnet, daß von den in Gleitkontakt miteinander stehenden Elementen, wie Lager und Welle, das eine einen wenigstens dünnen Überzug aus Molybdän gegebenenfalls mit Oxydelnschlussen, und das andere Element wenigstens eine T^ciihrnngsflacke aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferhasis aufweist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung aus 3 bis 10Vo Zinn, 8 bis 23% Blei, Rest 72 bis 85% Kupfer besteht.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Lagerelemente aus einer Stahlhülse oder einem Stahlträger mit einer gleichförmigen, etwa 0,12 mm dicken Molybdänschicht besteht und das andere Element aus einem festen Lagerträger mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht aus der Kupferlegierung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 366 865, 467 843,
620, 858 899, 859 804;

französische Patentschrift Nr. 1055 099;
britische Patentschrift Nr. 677 240.

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