DE1450035C - Verfahren zur Herstellung einer Sinterlagerbuchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse aus gepreßtem und gesintertem Metallpulver mit Zonen unterschiedlicher Porosität.

Die pulvermetallurgische Herstellung von Gleitlagerbuchsen ist seit langem bekannt. Dabei wird der durch das Herstellungsverfahren bedingte Porenraum für die Speicherung des Schmieröles ausgenutzt. Durch die richtige Wahl von Preßdruck und Sintertemperatur läßt sich praktisch jede Dichte erreichen. Die übliche Porosität schwankt zwischen 18 und 28 Volumprozent des Lagerkörpers.

Der in der Lagerbuchse gespeicherte Ölvorrat reicht erfahrungsgemäß für mehrere 1000 Laufstunden aus, sofern die Belastung gering und die Gleitgeschwindigkeit der Welle nicht zu hoch ist. Die Belastungsgrenze für Sinterlager liegt bei einem P-V-Faktor von 18 (kp/cm²-m/sec). Das entspricht etwa 50 000psi-rpm.

Bei hohen Drehzahlen wird jedoch durch die mit steigender Temperatur verbundene Viskositätsabnahme und Volumenzunahme aus dem Lagerspalt austretendes Öl von der Welle abgeschleudert. Das Schmiermittel geht verloren, soweit nicht eine Ölrückführung in Form von Fangfilzen oder Schleuderringen vorgesehen ist. Es ist bekannt, einen zusätzlichen Ölvorrat in Form von Depotfett und getränkten Filzen zu schaffen. Häufig ist jedoch aus konstruktiven Gründen eine Unterbringung dieser Schmiermittelreserven nicht möglich, so daß mit einer begrenzten Lebensdauer der Lagerung gerechnet werden muß.

Es sind weiterhin Vorschläge bekanntgeworden, die ringförmige Hohlräume zur Aufnahme des bei Erwärmung austretenden Öles vorsehen. Solche Lager, bei denen sich die Aufnahmekammern in der Mitte oder an den beiden Enden, jedoch innerhalb des Lagerkörpers befinden, sind pulvermetallurgisch nur schwierig herzustellen und eignen sich nicht für eine Massenfertigung.

Weiterhin werden Kalottenlager verwendet, die an ihren Enden Aussparungen zur Aufnahme der auf der Welle sitzenden Spritzringe aufweisen, die das aus dem Lagerkörper an der Welle austretende Öl dem von der Welle entfernt liegenden Teil des Lagerkörpers wieder zuführen sollen.

Diese Aussparungen müssen groß genug ausgebildet sein, um die Spritzringe aufnehmen zu können, wodurch Lauffläche und Ölspeicherraum des Lagerkörpers verkleinert werden.

Es ist fernerhin bekannt, daß zwischen der Porosität und der Belastbarkeit ein funktioneller Zusammenhang besteht und daß durch Annäherung an die Verhältnisse im Massivlager das Laufverhalten wesentlich verbessert werden kann.

ίο Bei einer Sinterlagerbuchse mit normaler Porosität kann ein tragender ölkeil bei höherer Belastung nur schwer aufgebaut werden, da das Schmiermittel durch die an der Belastungsseite vorhandenen Porenkanäle austritt. Durch diesen Druckverlust kommt es zu Mischreibung, d. h. zu örtlicher metallischer Berührung zwischen Welle und Lagerbuchse. Die dabei kurzfristig auftretenden hohen Temperaturen, die örtlich die Schmelztemperatur des Lagerwerkstoffes erreichen können, führen schließlich zum vorzeitigen Ausfall des Lagers.

Es gehört zum Stand der Technik, daß bei Sinterlagerbuchsen, die bei höherer Belastung eingesetzt werden, die Gesamtporosität herabgesetzt wird. Dadurch geht jedoch gleichzeitig ein erheblicher Teil des Raumes für die Ölspeicherung verloren. Zur Erzielung einer ausreichenden Lebensdauer müssen daher . zusätzliche Schmiermittelreserven in Form von ölgetränkten Filzringen oder Depotfett vorgesehen werden. Andererseits darf die Porosität einer Sinterlagerbuchse jedoch nur so weit herabgesetzt werden, daß eine ausreichende Schmierölmenge aus dem Lagerkörper in den Lagerspalt hineingesaugt werden kann.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die Belastbarkeit einer Sinterlagerbuchse durch eine feinporige Innenschicht erhöht wird. Hierbei wird zunächst die Außenlagerbuchse pulvermetallurgisch hergestellt. In einem an die Sinterung anschließenden besonderen Arbeitsgang wird dann die feinporige Innenschicht eingebracht, wonach eine zweite Sinterung erfolgt. Dadurch wird das Verfahren jedoch umständlich und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung einer Sinterlagerbuchse anzugeben, die infolge einer feinporigen Innenschicht hochbelastbar sein und dennoch über einen genügend großen ölspeicherraum verfügen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem die innere Laufflächenschicht der Lagerbuchse gegenüber ihrer äußeren Mantelschicht axial stärker zusammengepreßt und höher verdichtet und dabei unter Bildung von ölauffangabsätzen an beiden Lagerenden verkürzt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung geeignet, die aus einem Unterstempel mit relativ zueinander verschiebbaren Innen- und Außenstempeln und einem abgesetzten Oberstempel besteht.

Durch die unterschiedliche Pressung bleibt in einem wesentlichen Teil der Lagerbuchse die normale Porosität und damit der notwendige Raum für das Schmiermittel erhalten, während an der Lauffläche ein dichteres Gefüge den Aufbau eines tragenden Ölkeiles begünstigt. Eine zusätzliche Verdichtung kann durch die Wahl der Lagerlänge bzw. die Tiefe der Absätze, eventuell auch durch besondere Aus-

bildung der Stempel variiert werden. Eine weitere Verdichtung kann mit dem vorgesehenen Preßgesenk auch dadurch erreicht werden, daß beim Füllen der innere Unterstempel gegenüber dem äußeren Unterstempel zurückgesetzt wird, so daß mehr Metallpulver eingefüllt und dann beim Pressen eine größere Verdichtung erzielt wird, wobei am Ende des Preßvorgangs der innere Unterstempel dem äußeren voreilt.

Die Absätze an der Lagerbuchsenbohrung sind in hervorragender Weise dazu geeignet, das von der Welle abgeschleuderte Öl aufzufangen und dem Kreislauf wieder zuzuführen. Versuche mit erfindungsgemäß hergestellten Lagerbuchsen haben ergeben, daß selbst bei Drehzahlen von lOOOOUpm kein öl durch Abschleudern verloren geht. Dabei ist die Anbringung von Schleuderringen nicht erforderlich. Die bei Laufversuchen (P-V-Faktor26 [kpm/ cm²-m/sec]) erzielte mittlere Lebensdauer beträgt bei gleichen Versuchsbedingungen ein Mehrfaches derjenigen von normalen Sinterlagerbuchsen. Dabei ist weder eine Zusatzschmierung noch eine besondere ölrückführung notwendig. Die Betriebstemperaturen liegen durchschnittlich um 15 bis 20° C unter den bei normalen Sinterlagern festgestellten Werten, während der gemessene Reibbeiwert auf mehr als die Hälfte zurückgeht.

Es ist von besonderer Bedeutung, daß sich die Herstellung der Lagerbuchse für große Serien eignet und in einem Arbeitsgang erfolgt

Ein Preßgesenk nach der Erfindung mit einem erfindungsgemäß hergestellten Lager ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.

Abb. 1 zeigt das Preßgesenk in Füllstellung;

Abb. 2 zeigt das Preßgesenk nach dem Preßvorgang mit dem gepreßtem Lager;

Ab b. 3 zeigt das fertig gepreßte Lager.

Der durch die Gesenkbüchse a, die Preßnadel b sowie den inneren und äußeren Stempel c und d begrenzte Raum wird mit Metallpulver e gefüllt. Dabei stehen die beiden Unterstempel c und d normalerweise auf gleicher Höhe. Der Unterstempele kann auch etwas zurückgesetzt und der dadurch frei werdende Raum mit Metallpulver gefüllt werden, um eine weitere Verdichtung zu erreichen. Beim Preßvorgang eilt der Unterstempel c gegenüber dem äußeren Unterstempel d vor, während der mit einem Absatz/ versehene Oberstempelg von oben in die Gesenkbüchse eingefahren wird. Dabei entstehen an beiden Enden der Lagerbuchsenbohrung ölauffang-Absätze h. Durch den inneren Unterstempel c bzw. den Absatz / am Oberstempel g wird das Pulver in der Nähe der Bohrung gegenüber dem restlichen Lagerkörper höher verdichtet. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse aus gepreßtem und gesintertem Metallpulver mit Zonen unterschiedlicher Porosität, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Lauffiächenschicht der Lagerbuchse gegenüber ihrer äußeren Mantelschicht axial stärker zusammengepreßt und höher verdichtet und dabei unter Bildung von Ölauffangabsätzen an beiden Lagerenden verkürzt wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung einer Lagerbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Unterstempel (c, d) mit relativ zueinander verschiebbaren Innen- (c) und Außenstempeln (d) und einem abgesetzten Oberstempel (g) besteht.