DE1425169A1 - Porous metal bearings - Google Patents

Porous metal bearings

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DE1425169A1
DE1425169A1 DE19631425169 DE1425169A DE1425169A1 DE 1425169 A1 DE1425169 A1 DE 1425169A1 DE 19631425169 DE19631425169 DE 19631425169 DE 1425169 A DE1425169 A DE 1425169A DE 1425169 A1 DE1425169 A1 DE 1425169A1
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Description

142516S142516S

Berlin-Hal o ncee
Kattwinenetraee 21 Berlin -Hal o ncee
Kattwinenetraee 21

Patentanmeldung
Gase K-52 759 Patent application
Gases K-52 759

WAKEFIELD BEARING CORPORATIONWAKEFIELD BEARING CORPORATION

- Lagerjaus porösem Metall- Lagerjaus porous metal

Die Erfindung betrifft Lager aus porösem Metall der Art, die für den Eingriff mit Hochgescliwindigke its-Aushohlringen, wie z.B. Spinn- und Drallringen und Betätigungsnocken in Wirkmaschinen vorgesehen sind.The invention relates to storage of porous metal of the type which are provided for engagement with Hochgescliwindigke its-Aushohlringen, such as spinning and twisting rings and operating cams in knitting machines.

Lager dieser Art liegen gegen die Aushohlringe an, die sich mit relativ hohen Geschwindigkeiten bewegen und relativ kleine Flächen in Berührung hiermit zu einem beliebigen Zeitpunkt aufweisen. Eine derartige Lagerungsberührung führt zu einer Art Abrieb, der gelegentlich als "Schlagen" oder "Fressen" bezeichnet wird, wobei das Lager eine wellenförmige oder gewellte Berührungsfläche annimmt, die den einwandfreien Arbeitsgang nachteilig beeinflußt und einen Ersatz des Lagers notwendig macht. In dem Fall der Nocken von Wirkmaschinen, die gelegentlich als "Platinennocken" bezeichnet werden, führt diese Wellenausbildung oder Reibabnutzung zu einer übermäßig kurzen Lebensdauer der Nocken und beeinflußt gelegentlich nachteilig den Betrieb der Wirknadeln. Versuche vermittels der Anwendung verschiedener Stahllegierungen und anderer Legierungen erheblich die Lebensdauer derartiger Nocken zu verlängern, sind nicht erfolgreioh ge»e,?n, f, 8098 12/0328 -2- Bearings of this type rest against the hollow rings, which move at relatively high speeds and have relatively small areas in contact therewith at any point in time. Such contact with the bearing results in a type of abrasion sometimes referred to as "chipping" or "seizing", the bearing adopting an undulating or undulating contact surface which adversely affects proper operation and necessitates replacement of the bearing. In the case of knitting machine cams, sometimes referred to as "sinker cams", this wave formation or frictional wear results in an excessively short life of the cams and sometimes adversely affects the operation of the knitting needles. Attempts by means of the application of various steel alloys and other alloys significantly extend the service life to such cams are not successful reioh ge "e,? N, f, 8098 12/0328 -2-

■.-■:■ ■ _ 2- 142516$■ .- ■: ■ ■ _ 2 - $ 142,516

Spinn- und Drallringe, wie. ale bialier Anwend-ung gefunden haben,, sind mit weiteren; Nachteilen dahingehend, verbunden, daß Vifärme.und Abrieb die Geschwindigkeit der Bewegung des Aushohlringeg auf einen, größten Wert von etwa 1500 bis 1800 m/min* begrenzt haben, während jedoch die Anwendung höherer Geschwindigkeiten zweckmäßig ist.Spin and swirl rings, like. all bialier applications have found, are with further; Disadvantages associated with the fact that Vifärme.und Abrasion the speed of movement of the Aushohlringeg on a, maximum value of around 1500 to 1800 m / min * while however, the use of higher speeds is appropriate.

Erfindungsgemäß werden verbesserte lager eier angegebenen Art in Vorschlag gebracht, die einer begrenzten Oberflächenberührung bei hohen Geschwindigkeiten unterworfen sind, die eine Reibungsabnutzung erfahren, und die zu wesentlich verbesserten Ergebnissen und zwar insbesondere verlängerter Lebensdauer führen und höhere ' lineare Geschwindigkeiten für einen Aushohlring ermöglichen.According to the invention, improved storage eggs are specified in the proposal which are subject to limited surface contact at high speeds that cause frictional wear experienced, and which lead to significantly improved results, in particular extended service life and higher ' enable linear speeds for a hollow ring.

Erfindungsgemäß findet ein Lager aus einem pulverförmigen, verpreßten und gesinterten Material Anwendung, das pulverförmiges kristall! nes Aluminiümoxyd (AIgU3 ) enthält. Das Lager besteht1im wesentlichen aas einem verpreßten und gesinterten Gemisch, das 1,5 bis 4,0 Gewi-'/o Aluminiumoxyd, O - 1,0 Gew.yo Kohlenstoff, Q --7 .Gew.$ Nickel, . : . 0-5 Gew. °fo Kupfer enthält, sowie der restliche Anteil praktisch Eisen ist. φΐβ bevorzugabe erfindungsgemäße Masse stellt ein verpreßtes und gesintertes Gemisch der folgenden Zusammensetzung dar.According to the invention, a bearing made of a powdery, compressed and sintered material is used, the powdery crystal! contains aluminum oxide (AIgU 3 ). The bearing consists substantially 1 aas a pressed and sintered mixture containing 1.5 to 4.0 Nominal - '/ o alumina, O -. 1.0 Gew.yo carbon, Q --7 .Gew $ nickel. :. Contains 0-5 wt. ° fo copper, and the remainder is substantially iron. φΐβ preferred mass according to the invention is a pressed and sintered mixture of the following composition.

Eisenpulver , . ,93,75$Iron powder,. , $ 93.75

Nickelpulver " " 3,5 aJ° Nickel powder "" 3.5 a J °

Kohlenstoff ':" '- ■-■■-'■ l' >'■-* ■· ■: -> -■■ Qf tT5$ ■'"■'';/'- :' * : v: " Carbon ' : "' - ■ - ■■ - '■ l '>'■ - * ■ · ■: -> - ■■ Q f t T5 $ ■'" ■ ''; / '- : ' * : v: "

Es sind Nickel'vorzugsweise mit' einer Menge von 0^5 bis -5 G"ew^;!i enthaltende Massen sehr bevorzugt,- dädieseiben zu: hervoiiragendfeh:-'·- Ergebnissen" führen. Üe 'Anwendung""" desrNiüköls" führ'ir z\x 'einer" Ver^- ■ besserung der J^rJe * uhd&äer Abnu^zi^ig^eigigns'chaffen "äes^ I<agers> ;; ' 'bedingt'"weitlsrMtiie^ln^ Wes9We*kriTstaM^W "S1^?uk%ur iiiid 'größer'e' h '■ Harfe & wirä^ängihömifetl'^ß hiSrdui'cii liiePatbre£bendeii feilclieir1^ fester in der Matrix gehalten werden. Obgleich gegebeneiifails kirpfer Anwendung finden kann, sind doqh^Maseen.'.,. die. Rieses Element nichtNickel 'preferably with' an amount of 0 ^ 5 to -5 G "ew ^ ;! I containing compounds are very preferred, - because these discs lead to : excellent results". Üe 'Application """desrNiüköls"führ'ir z \ x' a "Ver ^ - ■ improvement of J ^ * rJe uhd & OCE Abnu ^ zi ^ ig ^ eigigns'chaffen" äes ^ I <agers>;; '' conditionally '"weitlsrMtiie ^ ln ^ Wes9We * kriTstaM ^ W" S1 ^ ? uk% ur iiiid 'larger'e' h '■ harp & wirä ^ ängihömifetl' ^ ß hiSrdui'cii liiePatbre £ bendeii feilclieir 1 ^ be held more firmly in the matrix. Although given kirpfer can be applied, doqh ^ Maseen. '.,. the. Not a huge element

_3- 142516S_3-142516S

enthalten, bevorzugt. Für bestimmte Zwecke können harte Teilchen wie die Carbide des Vanadins, Wolframs, öhroms, Molybdäns oder' Siliciums anstelle des bevorzugten Al2O3 Anwendung finden.included, preferred. For certain purposes, hard particles such as the carbides of vanadium, tungsten, chromium, molybdenum or silicon can be used in place of the preferred Al 2 O 3 .

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:The invention is described below, for example, with reference to FIG the attached drawings explain:

Fig. 1 stellt· eine Mikrophotographie in 220-facher Vergrößerung eines erfindungsgemäßen mit Nital geätzten porösen Lagers dar, das abgeschreckt worden ist.Fig. 1 is a photomicrograph enlarged 220 times a porous bearing according to the invention etched with nital which has been deterred.

Fig. 2 ist ein radMer Schnitt eines Spinnrings und zugeordneten Aushohlringes T.Fig. 2 is a radMer section of a spinning ring and associated Hollow ring T.

Fig. 3 ist ein radiiler Schnitt eines Drallrings und eines Aushohlringes T.Fig. 3 is a radial section of a swirl ring and a hollow ring T.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Platinennocken-Anordnung. Figure 4 is a top plan view of a portion of a sinker cam assembly.

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4.FIG. 5 is a section taken along line 5-5 of FIG. 4.

Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte herkömmliche Platinennocken-Anordnung weist eine kreisförmige Kanalfährung 10 mit nach oben gerichteten konzentrischen Flanschen 11 und ü, eine Platine oder Aushohlring 13, der in dem Schlitz 14 in der Führung 10 hin- und hergehend geführt wird, einen Betätigungs- oder Platinennocken 15 mit gegenüber zueinander vorliegenden Nockenfläehen 16 und 17, die mit den Schultern 18 und 19 der Platine 13 uiter hin- und hergehender Bewegung derselben in Eingriff kommen, auf· Der Nocken 15 kann im Inneren des Kanals 10 in Schwingung versetzt werden, um so der platine 13 eine hin- und hergehende Bewegung zu vermitteln oder es können in üblicher Weise eine Mehrzahl Nocken 15 um den Umfang herum bewegt werden, um so nacheinander mit einer Mehrzahl Platinen 13 in Singriff zu kommen. „ The conventional plate cam arrangement shown in FIGS. 4 and 5 has a circular channel guide 10 with upwardly directed concentric flanges 11 and u, a plate or hollow ring 13 which is guided back and forth in the slot 14 in the guide 10, an actuating or platinum cam 15 with respect to each other present Nockenfläehen 16 and 17, 13 Uiter reciprocating movement thereof come up with the shoulders 18 and 19 of the circuit board engaged on · the cam 15 can be displaced inside the channel 10 into oscillation in order to impart a reciprocating movement to the circuit board 13 or a plurality of cams 15 can be moved around the circumference in the usual manner in order to come into engagement with a plurality of circuit boards 13 one after the other. "

- 4 - . 80 98 12/032 8 --^«t- 4 -. 80 98 12/032 8 - ^ «t

- 4 - 14251:68- 4 - 14251: 68

Der Spinnring 20(siehe Fig. 2) der Drallring 121 (siehe Fig. 3) der Nocken 15 bestehen alle aus dem angegebenen bevorzugten pulverförmigen Gemisch. Bei dem Nickel handelt es sich um Oarbonylnickel Sorte B.der International Nickel Company, das feilchengrößen von 2,9 bis 3,6 Mikron aufweist, der Kohlenstoff ist Graphit, Sorte I1G, der Asbury Graphite Mills mit einer Teilchengröße von 15 bis Mikron. Das Aluminiumoxyd stellt kristallines Aluminiumoxyü der Sorte Levigated Alumina der Norton Company mit einer Teilchengröße von 3 bis 6 Mikron dar, das als eine Läppmasse in den Handel gebracht wird. Das Eisenpulver stellt die Sorte 365 der Easton Metal Powder Company dar und zeigt auf der prozentualen Gewichtsgrundlage die folgende Verteilung der Teilchengrößen ausgedrückt in lichter Maschenweite auf:The spinning ring 20 (see FIG. 2), the swirl ring 121 (see FIG. 3) of the cams 15 all consist of the specified preferred powdery mixture. The nickel is grade B carbonyl nickel from the International Nickel Company, which has particle sizes from 2.9 to 3.6 microns, the carbon is graphite, grade I 1 G, the Asbury Graphite Mills with a particle size of 15 to microns . The alumina is the Norton Company's Levigated Alumina grade crystalline alumina having a particle size of 3 to 6 microns that is marketed as a lapping compound. The iron powder is grade 365 from the Easton Metal Powder Company and shows the following distribution of the particle sizes expressed in clear mesh size on the percentage weight basis:

+0,18 mm - 0,35%+0.18 mm - 0.35%

+ 0,15 mm 2,15$+ 0.15mm $ 2.15

+ 0,11 mm 17,43$+ 0.11mm $ 17.43

+0,074 mm 32,71%+0.074 mm 32.71%

+ 0,044 mm 24,95%+ 0.044 mm 24.95%

- 0,044 mm ■ 22,41%- 0.044 mm ■ 22.41%

Nach einem gründlichen Vermischen werden diese Materialien in einer Form bei einem Druck von .2,1 bis 3,5 t/cm bei Raumtemperatur vertireßt. Die so ausgebildeten grünen Briketts werden in einen Ofen in einer Schutzatmosphäre gebracht und 0,5 bis 1 Stunde bei ffemperaturen von etwa 1100 - 11800C gesintert. Die in Anwendung kommende Atmosphäre stellt ein endothermes Naturgas mit einem Taupunkt von -1°C dar und weist die folgende Volumenzusammensetzung auf«:After thorough mixing, these materials are vertirezed in a mold at a pressure of .2.1 to 3.5 t / cm at room temperature. The thus formed green briquettes are placed in an oven in a protected atmosphere and 0.5 to 1 hour at ffemperaturen of about 1100 - 1180 0 C sintered. The atmosphere used is an endothermic natural gas with a dew point of -1 ° C and has the following volume composition «:

CO 20,7%CO 20.7%

% 38,8%% 38.8%

CH4- 0,4%CH 4 - 0.4%

N8 40,1%N 8 40.1%

Nach dem Sintern läßt man die Teile in der Schutzatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen. Dieselben werden sodann in Formen unter Druck von z.B. 2,1 bis 3,5 t/cm auf die gewünschten Abmessungen verfqrmt. Der Verformungsdruck kann zwecks Erzielen der gewünschte»After sintering, the parts are left in the protective atmosphere Cool down to room temperature. The same are then in forms below Pressure of e.g. 2.1 to 3.5 t / cm on the desired dimensions distorted. The deformation pressure can be used to achieve the desired »

809812/0328 . - 5 -809812/0328. - 5 -

_5- 142516S_5-142516S

Abmessungen etwas verändert werden. Es ist bevorzugt, daß die neuartigen erfindungsgemäßen Lager direkt in die fertige Größe verformt werden, da durch ,eine maschinelle Bearbeitung und efci Läppen der Wir kungsgrad der Lagerungsoberfläche verschlechtert wird. Es wird angenommen, daß durch den Verformungsdruck ein gründliches Einbetten der Abreibenden Aluminiumoxydteilchen in der Eisenmatrix erfolgt, so daß deren Schneidfähigkeit erheblich beschränkt wird.Dimensions can be changed a little. It is preferred that the novel Stock according to the invention deformed directly into the finished size will, since through, a machining and efci lapping of us degree of storage surface is deteriorated. It is believed, that the deformation pressure embeds the abrasive aluminum oxide particles thoroughly in the iron matrix, so that whose cutting ability is significantly limited.

Ein sorgfältiges Schleifen erweist sich als weniger schädlich als eine spangebende Bearbeitung oder ein Läppen. Obgleich Spinn- oder Drallringe gegebenenfalls vermittels des weiter unten beschriebenen Verfahrens einer Gaszementierung unterworfen werden können, ist eine derartige Behandlung gewöhnlich nicht notwendig. Es ist jedoch bevorzugt, die Wirknocken in der folgenden Weise einer Gaszementierung zu unterwerfen. Die verformten Nocken werden in einen Grubenofen mit einer Temperatur von 83O0O in einer Zementierungs-Atmosphäre gebracht, die das oben angegebne Schutzgas angereichert mit einem Volumenprozent Naturgas für jeweils 10 Teile Schutzgas enthält und bei dieser Temperatur gehalten wird, bis der Taupunkt des austretenden Gases abfällt und sich bei +40O oder darunter einspielt. Sodann wird in Wasser bei Raumtemperatur abgeschreckt.Careful grinding is less harmful than machining or lapping. Although spin rings or swirl rings can optionally be subjected to gas cementation by means of the method described below, such treatment is usually not necessary. However, it is preferable to gas-cement the knitting cams in the following manner. The deformed cams are placed in a pit furnace at a temperature of 83O 0 O in a cementation atmosphere, which contains the above angegebne protective gas enriched with a volume percent natural gas for every 10 parts of an inert gas and is maintained at this temperature until the dew point of the exiting gas drops and cuts in at +4 0 O or below. It is then quenched in water at room temperature.

Erfindungsgemäße Lager weisen eine Kombination von Eigenschaften (einschließlich hoher mechanischer Festigkeit, der Fähigkeit hohe Belastungen zu tragen, gute Härte (z.B. Rockwell Härte 0-60), niedrigen Reibungskoeffizienten und gute Abriebfestigkeit sowie Wärmefestigkeit bei mäßigen Herstellungskosten auf. Dieselben sind eben- fall· zusammen mit der Anwendung von*Imprägnierungsölen nicht katalytisch· Die erfindungsgemäßen Lager weisen vorzugsweise 10 - 2596Bearing of the invention have to wear a combination of properties (including high mechanical strength, the ability of high loads, high hardness (eg Rockwell hardness 0-60), low friction coefficient and good abrasion resistance and heat resistance at moderate production costs. The same are likewise falling · together with the use of * impregnation oils not catalytic. The bearings according to the invention preferably have 10-2596

J. und vorzugsweise etwa Ϊ8 bis 25$ Pbräsität auf und werden vor ihrer *·** Anwendung mit OeI vakuumimprägniert.J. and preferably about $ 8 to $ 25 and will be in front of her * · ** Application vacuum-impregnated with OeI.

809$12/0328$ 809 12/0328

142516*142516 *

Wie weiter oben angegeben, konnten die bisher Anwendung findenden Spinn- und Drallringe nur mit linearen Geschwindigkeiten von etwa I5OO bis 1800m/mine betrieben werden. Mit den erfindungsgemäßen Ringen sind jedoch Geschwindigkeiten bis zu 3OOO m/min oder darüber erreicht worden. Weiterhin ist die Herstellung von Ringen kleinen Durchmessers nunmehr möglich. Erfindungsgemäß hergestellte Wirknocken haben 52100 aus Werkstahl gefertigte Nocken ersetzt, wobei wesentlich verbesserte Ergebnisse erreicht wurden. . _ ,_As stated above, the spinning and twisting rings used up to now could only be operated at linear speeds of approximately 150 to 1800 m / min e . With the rings according to the invention, however, speeds of up to 300 m / min or more have been achieved. Furthermore, it is now possible to manufacture rings with a small diameter. Acting cams produced according to the invention have replaced 52,100 cams made from steel, with significantly improved results being achieved. . _, _

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Lager aus porösen Metall mit einer Oberfläche, die für den Eingriff mit einem Hochgeschwindigkeits-Aushohlring vorgesehen ist, der eine kleine Berührungsfläche hiermit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager im wesentlichen aus einem verpreßten und gesinterten pulverförmigen Gemisch, bestehend aus etwa O, bis 1,0$ Kohlenstoff, O bis 7 Gew.$ Nickel, O, bis 5 Gew.$ Kupier, 1,5 bis 4,0 Gew.# Al8O3, besteht und der restliche Anteil praktisch vollständig Eisen ist.1. Bearing made of porous metal with a surface which is provided for engagement with a high-speed hollow ring which has a small contact surface therewith, characterized in that the bearing consists essentially of a compressed and sintered powdery mixture consisting of about O, to 1.0 $ carbon, O. $ nickel to 7 percent, O, up to 5 wt. $ Kupier, 1.5 to 4.0 wt. # Al 8 O 3, and consists of the remaining portion is substantially complete iron. 2c Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa 0,5 bis 5 Gew.# Nickel enthält.2c bearing according to claim 1, characterized in that the mixture contains about 0.5 to 5 wt. # nickel. 3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa 2 Gew.# Al8O3, 0,75 Gew.% Kohlenstoff, 3,5 Gew.# Nickel enthält und der restliche Anteil praktisch vollständig Eisen ist.3. Bearing according to claim 1, characterized in that the mixture contains about 2 wt. # Al 8 O 3 , 0.75 wt.% Carbon, 3.5 wt. # Nickel and the remainder is practically completely iron. 4. Lager nach Anspruch 1 in Έοτα. eines porösen Spinn- oder Drallrings, dadurch gekennzeichnet, daß der Ri% hohe Abriebfestigkeit und niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, sowie hohe Geschwindig keiten des Aushohlrings ermöglicht.4. Bearing according to claim 1 in Έοτα. a porous spinning or twist ring, characterized in that the Ri% has high abrasion resistance and low coefficient of friction, and allows high speeds of the hollow ring. 5. Texturing nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa'0,5 bis 5 Gew. $> Nickel enthält.5. Texturing according to claim 4 »characterized in that the mixture contains about 0.5 to 5 wt. $> Nickel. 6. Texturing nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa 2 Gew.# Al8O8, 0,75 Gew.^ Kohlenstoff, 3f5 Gew.# Nickel und 93,75 Gew.# Eisen enthält.6. Texturing according to claim 4 »characterized in that the mixture contains about 2 wt. # Al 8 O 8 , 0.75 wt. ^ Carbon, 3 f 5 wt. # Nickel and 93.75 wt. # Iron. 7. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe in Form eines Betätigungenockens für eine Wirknadel vorliegt.7. Bearing according to claim 1, characterized in that the same in In the form of an actuating cam for a knitting needle. 8. Nockennaon Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß derselbe eine gaszementierte Oberfläche aufweist, sowie das Gemisch etwa 0,5 bis 5 Gew«£ Nickel enthält.8. cam naon claim 7 »characterized in that the same has a gas-cemented surface, and the mixture contains about 0.5 to 5 wt« £ nickel. 809812/032 8809812/032 8 ORIGINAL INSPECTED.. 8 _ORIGINAL INSPECTED .. 8 _ 142516S142516S 9. Nocken nach Anepruch 8, dadurch gekenn»eichn*t, daß au« einem Gemisch besteht, da« 2 Gen.y« ΑΙ,Ο, ,. 0,75 Gew.>£ KoÄnetoff, 3,5 Gew./« Nickel und 93,75 Gew. i» Eieen enthält.9. Cam according to claim 8, characterized by "calibrating" that there is a mixture, since "2 Gen.y" ΑΙ, Ο,, . ". I nickel and 93.75 percent" includes Eieen 0.75 wt.> £ KoÄnetoff, 3.5 Gew./. . L Hirmtr. L Hirmtr COPYCOPY P Q- 9 ^ I ?/ Ο 3 2 8P Q- 9 ^ I? / Ο 3 2 8
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