DE1469894A1

DE1469894A1 - Masse fuer selbstschmierende Gleitkoerper

Info

Publication number: DE1469894A1
Application number: DE19621469894
Authority: DE
Inventors: Michel Bre; Georges Ferault
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1961-08-11
Filing date: 1962-08-11
Publication date: 1969-06-12
Also published as: FR1336665A; DE1469894B2; FR81875E; US3257317A

Description

Compagnie de Saint-Gobain, 62 Boulevard Victor Hugo, Neuilly-sur-Seine, Frankreich

Masse für selbstschmierende Gleitkörper

Die Erfindung betrifft eine für die Herstellung aelbstscnmierender Gleitkörper geeignete Masse im wesentlichen aus mit pulverförmigen Zusätzen versehenen fluorhaltigen Kunstharzen, wie Polytetrafluoräthylen.

Es ist bereits bekannt (französische Patentschrift 1 209 153), Polytetrafluoräthylenkorper herzustellen, die unter Reibungsbedingungen arbeiten können. Hierbei wird dem Polytetrafluorethylen ein Material hinzugefügt, das ohne dessen Eigenschaften zu ändern, mit ihm mischbar ist,\ den Reibungskoeffizienten vermindert und die mechanische Festigkeit erhöht. Die steigenuen Anforderungen an Reibungskörper

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verlangen jedoch, daß diese nicht nur hinsichtlich des Reibungskoeffizienten und der Festigkeit, sondern auch bezüglich der Bearbeitbarkeit, des Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Temperaturbeständigkeit, sowie der Verschleißeigenschaften günstige Werte aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine zur Herstellung selbstschmierender Gleitkörper geeignete Masse zu schaffen, die hinsichtlich Bearbeitbarkeit, Wärmeausdehnungskoeffizient, Temperaturbeständigkeit, Reibungskoeffizient und Verschleißeigenschaft bei Reibungsbeanspruchung günstige Werte aufweist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch Herstellung einer Masse, die sich dadurch kennzeichnet, daß sie in Kombination 30 - 82 echte Volumenprozent fluorhaltiges Kunstharz, 15 - 50 # Glas und 3 - 20 % wenigstens eines metallischen Stoffes und/oder wenigstens einer Metall-Legierung mit geringer Härte und guter Wärmedurchlässigkeit enthält, wobei die Glaskomponente dieser Mischung alle folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 300° C und 800° C;

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 35O⁰C und 850° Cj

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3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 400° ¹C und 900° C;

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 450° C und 1050° C.

Vorteilhafterweise ist das fluorhaltige Kunstharz Polytetrafluoräthylen, Monochlortrifluoräthylen , Polyvinylfluorid oder eine Mischung aller oder mehrerer die- ser Stoffe.

Der verwendete metallische Stoff, oder die Metalllegierung kann Kupfer» Gold, Silber, Bronze, Messing oder eine Mischung aller oder mehrerer dieser Stoffe sein.

Dae Glas kann ein Bleiborat, ein Bleiborsilikat, ein Borsilikat eines Alkalimetallee oder anderer Metalle, ₍

oder ein komplexe« Tonerdephoephorglas «ein.

ι Vorzugsweise besitzt das Glas alle !Eigenschaften der einen oder anderen nachfolgenden Gruppe von Eigenschaften. Erste Gruppe:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 300° C und 550° C;

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 350° 0 und 600° Cj

3. Die der Viskosität von 1000 Poiaes entsprechende Temperatur liegt zwischen 400° C und 650° Cj

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4. Die ds* Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 450° C und 700° C.

Zweite Gruppe:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 650° C und 800° C;

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 700° C und 850° C;

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 750° C und 900° Cj

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 800° C und 1050° C.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, daß die Masse außerdem einen Gehalt an Glimmer von Ms zu 40 echten $ aufweist.

Vorteilhaft enthält die Masse mehr als 5 echte Glimmer.

Eine Struktur ohne Schichtung erreicht man durch eine Masse, die weniger als 30 echte Vol.# Glimmer enthält.

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Der Glimmer kann in feiner Pulverform und in Teilchengrößen von vorzugsweise weniger als 0,1 mm vorliegen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Glasbestandteil der Masse teilweise dirch pulverförmigen Glimmer ersetzt, wobei der Glasgehalt wenigstens 5 echte Vol.96 beträgt.

Die aus diese? Masse hergestellten Reibungskörper lassen sich für Lager, Lagerschalen, Walzenlager, Trockendichtungen, Gleitschienen, ganz allgemein für Zwischenkörper, die einer trookenen Reibung zwischen zwei Teilen ausgesetzt sind, wie z. B. Ringe, Buchsen, Futterstücke und dergleichen, verwenden.

Die Vorteile der erfindungsgemäöen Masse sind u. a. in folgenden charakteristischen Eigenschaften der aus ihr hergestellten Reibungskörper zu sehen1

Die Reibungskörper lassen sich lehr leicht spanhebend bearbeiten, z. B. abdrehen, fräsen, bohren, gewindeschneiden usw.; ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten sind innerhalb eines weiten Bereiches von größenordnungsaäSig zwischen 100 und 600 χ 10 modifizierbar. Dadurch wird es möglich, ihnen Ausdehnungskoeffizienten zu geben,

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die denen der üblichen Metalle entsprechen; sie sind auch sehr beständig gegen Temperatursteigerungen von mehr als 200°; der Trocken-Reibungskoeffizient ist klein; er liegt im allgemeinen zwischen 0,10 und 0,30, d. h. im Durchschnitt bei 0,2; der Verschleiß durch trokkene Reibung ist sehr gering.

Die Untersuchung der aus der neuen Masse hergestellten Reibungskörper ergab Verschleißdicken von etwa 0,05 bis 0,20 mm, d. h. im Durchschnitt 0,1 mm, wobei sie während einer Zeitdauer von 1000 Stunden einen Druck

von 0,5 kg/cm bei einer Geschwindigkeit von 15 m/sec. ausgesetzt wurden.

Als Metall oder Metallegierung wird vorzugsweise eine solche gewählt, die gleichzeitig geringe Härte und gute Wärmedurchlässigkeit besitzt (unter Wärmedurchlässigkeit wird das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit zu dem Produkt aus der spezifischen Wärme und der spezifischen Masse verstanden). Gute Ergebnisse wurden mit Metallen, deren Brinellfcärte unter 160 kg/mm lag und deren Wärmedurchlässigkeit, im C.G.3.-System ausgedrückt, mehr als

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0,3 "betrug, erzielt. Als Metalle oder Metallegierungen, mit denen in der Praxis gute Ergebnisse erzielt wurden, sind Kupfer, Gold, Silber, Bronze und Messing zu nennen.

Das verwendete fluorhaltige Kunstharz wird im allgemeinen, bevor es mit dem Glaspulver und dem Metallpulver gemischt wird, so fein zerteilt, daß es ein Sieb j von 0,80 mm Maschenweite passiert. Das Glaspulver besteht vorzugsweise aus Teilchen mit Teilchengrößen von zwischen 50 und 60 *v. Das Metallpulver, das eine gute Wärmedurchlässigkeit besitzt, muß hinreichend fein und hinreichend trocken sein, um eine gleichmäßige Verteilung in der aus dem Kunstharz und dem Glaspulver bestehenden Masse zu sichern. Im allgemeinen werden gute Ergebnisse mit eine· Korngröße von zwischen 10 und 5Oy** erhalten-.

Bei der Mischung der drei pulverförmigen Bestandteile muß, um eine gute Homogenität zu erhalten, darauf geachtet werden, daß eine zu große Erhitzung der Masse verhindert wird. Insbesondere müssen die Anhäufmngen von Glas oder von Kunstharz, die sich während des Vorganges bilden könnten, zerstört werden.

Die Verformung der so erhaltenen homogenen Mischung

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und die Wärmebehandlung des Formkörpers können in verschiedener Weise durchgeführt werden. Insbesondere bestimmt die Art des verwendeten Kunstharzes die Temperatur, auf welche der geformte Körper erwärmt wird und die Bedingungen seiner Handhabung (mit oder ohne Verwendung einer Form). Die in dieser Hinsicht zu befolgenden Vorschriften, die im folgenden gegeben werden, beziehen sich auf den beispielsweisen Fall, daß das verwendete Kunstharz Polytetrafluorethylen ist.

Bei einer ersten.Ausführungsform der Erfindung wird die homogene Mischung in eine' Form gegeben und in dieser in der Kälte einem Druck unterworfen, dessen Größe und Einwirkungsdauer so bemessen werden, daß der Agglomerationsvorgang der pulverförmigen Mischung sich ohne Lufteinschlüsse vollzieht. Im allgemeinen werden befriedigende Ergebnisse bei Anwendung von Drücken von 100 bis 1000 kg/cm während einer Zeitdauer von zehn oder mehreren zehn Minuten erzielt. Der so erhaltene Verformung wird entformt und in eine zweite Form, die erwärmt werden kann, eingesetzt, in welcher das Fritten des Polytetrafluorathj'lens erfolgt. Nachdem diese zweite Form unter fortschreitendem Temperaturanstieg auf eine für das Fritten des Polytetrafluoritlr lens zweckmäßige Temperatur erwärmt worden ist, z. B. auf eine solche von etwa

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380° C (praktisch zwischen etwa 370° C und 400° C), wird diese Temperatur mehrere Stunden lang aufrechterhalten, wobei die tänge dieser Behandlungsphase in Abhängigkeit von der Gestalt und den Abmessungen der Form gewählt wird. In einer abschließenden Phase wird nunmehr ein Druck von 100 bis 200 kg/cm auf den Formling zur Einwirkung gebracht und dann die Form unter Aufrechterhaltung dieses Druckes gekühlt.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird ebenfalls die homogene Mischung in eine Form gegeben und in dieser in der Kälte einem verhältnismäßig hohen Druck unterworfen. Dieser Druck kann in der Größenordnung von 1000 kg/cm oder etwas darüber liegen. Seine Einwirkungsdauer beträgt 15 Minuten, kann aber auch, ohne daß sich dies nachteilig auswirkt, verlängert werden. Der so hergestellte Verformung wird entformt und fortschreitend auf die für den Frittvorgang des Polytetrafluoräthylens geeignete Temperatur erhitzt. Aa Ende der Erhitzung wird der gefrittete Körper in eine Form eingesetzt

und nunmehr einem Druok von 100 bis 200 kg/cm ausgesetzt. Dann wird die Form unter Aufrechterhaltung dieses Druckes gekühlt. Bei dieser Ausführungsfora des Verfahrens wird während des Frittvorganges keine Form verwendet.

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- ίο - '

Bei einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens erfolgt das Formen und Fritten des Körpers wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Am Ende des Erhitzungsvorganges wird der gefrittete Körper ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen abgekühlt. Bei dieser Ausführungsform ist nur eine einzige Form, nämlich die, in welcher dem Körper seine Gestalt erteilt wird, erforderlich. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist jedoch nur auf die Herstellung von Körpern anwendbar, die keine hohe mechanische Festigkeit und keinen hohen Verschleißwiderstand besitzen müssen.

Die zur Herstellung des Vorformlings dienende Form muß befähigt.sein, verhältnismäßig hohe Drücke auszuhalten. Sie muß sich auch leicht öffnen lassen und ein Entformen des Vorformlings ohne die Gefahr einer Zerstörung desselben ermöglichen. Im allgemeinen besteht die Form aus Hartstählen von hoher mechanischer Festigkeit. Die Form, in welcher der endgültige Körper hergestellt wird, muß erhitzt werden können. Das Forminnere muß außerdem sehr genaue Konturen und einen guten Oberflächenzustand besitzen. Die allgemeine Form, Dicke der Formwandungen und d*s Metall, aus welchem die Form besteht, werden unter Berücksichtigung der Tatsache gewählt, daß die Form

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während ihrer Verwendung nur verhältnismäßig kurze Zeit Drücken von mittlerer Größe ausgesetzt ist, und die Volumenänderungen des Formkörpers während seiner Behandlung gering sind.

Grundsätzlich ist festzustellen, daß sich in der Praxis die beste Vereinigung aller Eigenschaften des hergestellten Reibungskörpers dann ergibt, wenn das verwendete Glas die eine oder die andere der folgenden Gesamtheiten von Eigenschaften besitzt:

A. Erste Gesamtheit von Eigenschaften:

1. Die Temperatur, die der Viskosität von 100.000 Poises entspricht, liegt zwischen 300° C und 550° Ci

2. Die Temperatur, die der Viskosität von 10.000 Poises entspricht, liegt zwischen 350° C und 600° C;

3. Die Temperatur, die der Viskosität von 1000 Poises entspricht, liegt zwischen 400° C und 650° C;

4. Die Temperatur, die der Viskosität von 100 Poises entspricht, liegt zwischen 450° C und 700° C.

B. Zweite Gesamtheit von Eigenschaften:

1. Die Temperatur, die der Viskosität von 100.000 Poises entepric^_K J-iejgt zwischen 650° C und 800° C;

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2. Die Temperatur, die der Viskosität von 10.000 Poises entspricht, liegt zwischen 700° C und 850° C;

3. Die Temperatur, die der Viskosität von 1000 Poises entspricht, liegt zwischen 750° C und 900° C;

4. Die Temperatur, die der Viskosität von 100 Poises entspricht, liegt zwischen 800° G und 1050° C.

Es wurde außerdem gefunden, daß es in gewissen Fällen zweckmäßig ist, der zu verformenden Mischung Glimmerpulver zuzusetzen, wobei dann die anteiligen Mengen der Hauptbestandteile und des Glimmers in der Mischung, in echten Volumenprozenten ausgedrückt, die folgenden sind:

Pluorhaltiges Kunstharz ' 30 bis 62 $

Glas 15 bis 50 #

Metall oder Metallegierung von

guter Wärmedurchlässigkeit 3 bis 20 ^cß>

\ . Glimmer bis zu 40 ?ί

Bs ist oft zweckmäßig, Mischungen zu verwenden, die mehr als 5 echte Volumenprozent Glimmer enthalten, um eine gleichmäßige Verteilung dieses Bestandteiles in der Mischung und demzufolge Körper von regelmäßiger Struktur zu erhalten. Dabei ist ee zweckmäßig, den Anteil an Glimmer in der Mischung kleiner als 30 echte Vol.-$ zu

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halten, um Körper von gutem Verhalten, die keine Schichtungen aufweisen, zu erhalten.

Der Glimmer kann Naturglimmer oder synthetischer Glimmer sein. Er muß in Form eines feinen Pulvers vorliegen, wobei die Abmessungen der Teilchen vorzugsweise unter 0,1 mm liegen.

Es hat sich gezeigt, daß wenn die Einführung des Glimmers unter Innehaltung der vorstehenden Bedingungen erfolgt, Reibungskörper erhalten werden, deren Reibungskoeffizient gleichzeitig sowohl stabild-er wie niedriger ist. Tatsächlich kann man durch Zusatz von Glimmer Trooken-Reibungskoeffizienten von unter 0,15 erhalten. Auch diese Körper besitzen die Eigenschaften der leichten Bearbeitbarkeit und eine Hodifizierbarkeit des Ausdehnungskoeffizienten innerhalb weiter Grenzen, der Temperaturbeständigkeit bis zu mehr als 200° C und des geringen Verschleißes bei trockener Reibung, wie sie oben bereits angegeben wurden.

Bei einer besonderen Ausführungsform des selbstsohmierenden Reibungekörpers gemäß der Erfindung kann in der zu verformenden Mischung der pulverförmige Glimmer teilweise das Glas ersetzen. Dann darf aber in der zu verformenden Mischung der Gehalt an Glas nicht kleiner werden als 5 $>, in echten Vol.-jC auegedrückt.

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•r 14 τ

Nachstehend werden, ohne daß aber die Erfindung auf die angegebenen Ausführungsformen beschränkt sein soll, einige Beispiele für die Herstellung #on ringförmigen Troeken-Dicluungs- bzw. Packungskörpern von 100 mm Außendurchmesser, 65 mm Innendurchmesser und 15 mm Dicke gegeben, d. h. solchen, wie sie in der Praxis für die Abdichtung von rotierenden Körpern verwendet werden:

Beispiel 1

Die verwindete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten Volumenprozent:

Peinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 40,6 °ß>

Glaspulver von zwischen 50 und 80/*

Teilchengröße · 49,1 #

Kupferpulver von höchstens 40^ Teilchengröße 10,3 ?έ

Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

SiO₂ 5 #

B₂O₃ 20 $>

PbO 75 ^

Das Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift der Erfindung entsprechenden Viskositätseigenschaften:

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100.	000	Poises	bei	530°	C
10.	000	Poises	bei	550°	C
1.	(DOO	Poises	bei	575°	C

100 Poises bei 610° C

Die Mischung wird in einer Mischvorrichtung, die ein Messer mit zwei Flügeln aufweist, welches mix 17.000 Umdrehungen pro Minute im Inneren eines Gefäßes von 750 ecm Inhalt umläuft, gemischt. In den Mischer werden etwa 125 bis 150 g Mischung gegeben. Es wird etwa 40 Sekunden lang gemischt und dann die Mischung abkühlen gelassen. Dieser Vorgang wird, um eine innige Mischung der verwendeten Stoffe zu erzielen, viermal wiederholt. Selbstverständlich können, um eine Materialmenge herzustellen, die größer ist als die einer einmaligen Beschickung*der · Mischvorrichtung, entsprechende mehrere Chargen aufeinanderfolgend gemischt werden, wobei jedesmal in der beschriebenen Weise gearbeitet wird. ι

Etwa 150 g der erhaltenen Mischung werden in der obenbeschriebenen Weise in die in Fig. 1 im vertikalen Schnitt dargestellte Form gegeben.

Diese Form besteht aus zwei ringförmigen Körpern 1 und 2 und einem im Inneren dieser beiden ringförmigen Körper angeordneten Rotationskörper 3» der auf einem vorsprin-

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genden Teil des ringförmigen Körpers 2 aufruht. Die Höhe des Körpers 3 ist kleiner als die Summe der Höhen der beiden Rinäörper 1 Und 2. Die Ringkörper sind von zwei aufeinander aufgesetzten, zylindrischen Ringen 4 und 5, deren Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Ringkörper ist, umschlossen. Auf das obere Ende des oberen Ringkörpers 1 ist ein Rotationskörper 6 aufgesetzt. Die beschriebene Form besteht aus einer abgeschreckten und angelassenen Stahllegierung,· die 13 # Chrom enthält.

Die Form wird in der folgenden"Weise beschickt:

Der Körper 6 und der obere Ringkörper 1 werden abgehoben. Die notwenige Menge an pulverförmiger Mischung M wird in den durch den Körper 3» den Ringkörper 2 und den. Ring 4 begrenzten Ringraum gegeben. Dann werden der Singkörper 1 und der Körper 6 wieder an ihre Stelle verbraoht«

Die in dieser Weise beschickte Form wird zwischen die beiden Platten einer nicht dargestellten Fresere eingesetzt und mittels dieser 10 Minuten lang einem ^ru 700 kg/cm auegesetzt. Dann wird der Körper 6, der

körper 1 und der Ring 4 abgenommen. SchließIioh wirft 4ie· durch das Fressen der in die Form gegebenen ÄLaekung her»· ' gestellte Vorform entfernt.

- -ν ■ - 17.-» BADORIGfNAL

Für die Behandlung dieser Vorform ist eine zweite Form vorgesehen, die in Fig. 2 im Vertikalschnitt dargestellt ist. Diese Form besteht aus einem äußeren umschließenden Teil 7, der seinerseits aus mehreren voneinander trennbaren Teilen zusammengesetzt ist. In der Achse dieses umschließenden Körpers 7 ist ein durch einen Rotationskörper gebildeter Stempel 8 angeordnet. Dieser Stempel wird mittels eines Hinges 9» dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Körpers 7 ist, genau zentriert. Außerdem ist ein eingreifender Körper 10 von der Form eines Kolbens vorgesehen, dessen unterer Teil einen Außendurchmesser besitzt, der gleich dem Innendurchmesser des Körpers 7 und dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen, den Stempel δ bildenden Körpers ist. Bine ringförmige Brennerreihe 11 vervollständigt die öesam¹anordnung. Diese Brennerreihe wird durch ein Elektroschütz, das in Abhängigkeit von durch ein Thermoelement, welches an einen pyrometrischen Regler angeschlossen ist, gegebenen Impulsen arbeitet, gesteuert. Die beschriebene Form besteht aus einer Stahllegierung, die 10 i» Wolfram enthält.

Diese zweite Form wird in der Weise beschickt, daß die Vorform 12 auf den Ring 9» in den freien Raum zwischen dem Körper 7 und dem Stempel 8 eingesetzt wird. Dann wird der eingreifende Teil 10 in den umschließenden Teil 7

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- 18 eingesetzt und hierdurch die Form geschlossen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Form wird im Verlauf von 1 1/2 Stunden auf eine ; Temperatur von 3&0° C erwärmt und diese Temperatur während

der Dauer einer Nacht im wesentlichen konstant gehalten. " ^! Dann wird die Form zwischen die beiden Platten einer

Presse eingesetzt und auf sie ein Druck von HO kg/cm ^! zur Einwirkung gebracht. Darauf läßt man die Form tinker Aufrecht erhaltung dieses Druckes abkühlen. Sobald die Form

gekühlt ist, wird sie aus der Presse entnommen. Die aue dem Stempel 8, dem Ring 9 und dem Körper 12 bestehende Gesamtheit wird' aus dem umschließenden Teil herausgenommen, und schließlich der Körper 12 duroh Verschieben des Ringes 9' längs des Stempels ausgehoben.

Dtr so hergestellte Formling stell einen harten, homogenen Dichtungskörper, dessen Aussehen der Innenfläche der Form entspricht, und der die im folgenden aufgezählten besonderen mechanischen Eigenschaften besitzt, dar:

^: Bei seiner Bearbeitung auf der Drehbank unter Verwendung

j von Werkzeugen aus Schnelldrehstählen ergibt sich ein ununterbrochener, biegsamer Span.

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Die mechanische Untersuchung des DiohtungskörperB erfolgt auf einer Versuchsbank, indem fortlaufend die Temperatur in der Nachbarschaft der Reibungsfläche des Dichtungskörpers gegen eine Gegenplatte, das Mitnahmemoment bei einer gegebenen axialen Kraft und die Dichtigkeit gegenüber Luft bestimmt wurden. In Pig. 3 ist die verwendete _; Versuchsapparatur in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, dargestellt. Der zu untersuchende Körper 13 wird in einen Stahlkörper 14 eingesetzt, der an dem Ende einer Welle 15 befestigt ist, die durch einen nicht dargestellten Synchron- , motor in Drehung versetzt werden kann. Der Körper 13 wird I durch eine Feder 17 an eine Gegenplatte 16 angedrückt, wobei der Druck der Peder durch eine Platte 18 eingestellt wird, indem diese durch in einem Träger 20 verschraubbare Schrauben 19 verschoben wird. Die Gegenplatte 16*»ist · an dem Ende einer Welle 21 befestigt. In dieser Welle ist ein längsgerichteter Hohlraum 22 ausgespart, der einerseits in dem Raum 23 zwischen dem Körper 13, dem Stahl- ι körper 14 und der Gegenplatte 16 endet und an der anderen Seite an eine nicht dargestellte Druckgas quelle angeschlossen ist. In einer Bohrung in der Gegenplatt·, die sich bis in die Nähe der Reibungsfläche erstreckt, ist ein Thermoelement 24 untergebracht, an das eine Aufzeichnung!- Vorrichtung 25 für die gemessenen Temperaturen angeschlossen ist. Das Drehmoment, das sich aus der Reibung des Körpers 13 gegen die Gegenplatt· ergibt, wird durch einen

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auf der Welle 21 angeordneten, die Aufzeichnungsvorrichtung 27 steuernden Bremskörper 26 gemessen. An zwei Stellen A und B des Hohlraumes 22 ist über Leitungen 30 und 31 eine pneumatische Aufzeichnungsvorrichtung 28 angeschlossen, die es ermöglicht, den Druckverlust zwischen diesen beiden Stellen und demzufolge ein etwaiges Entweichen von Gas durch die Reibungsfläche hindurch zu messen. Der Versuch wird praktisch in der folgenden Weise durchgeführt r

Die axiale Kraft wird mit 1 kg bemessen. Die Apparatur und die Aufζeichnüngsvorrichtungen werden .in Betrieb gesetzt und arbeiten nunmehr 24 Stunden lang, worauf die erhaltenen Resultate abgenommen und ihr Mittelwert festgestellt wird. Dann wird die axiale Belastung auf 2 kg gesteigert, die Apparatur und die Aufzeichnungsvorrichtung erneut in Betrieb gesetzt, nach 24 Stunden die Ergebnisse abgenommen und so fort.

In Fig. 4 sind die Ergebnisse, die bei der Untersuchung des Dichtungekörpers erzielt werden, zusammengestellt;. In dieser Figur sind als Abszisse die axiale Kraft in kg und als Ordinate die Temperatur T in ⁰C, die tangentiale Kraft Et in Gramm und der Dichtigkeitsfehler £ in emv*¹ aufgetragen. Es ergaben sioh auf diese Weiee drei Kurven, welche die Temperaturänderungen, die Änderungen der tangentialen Kraft und der Dichtigkeit in Abhängigkeit

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von der axialen Kraft veranschaulichen. Die Gesamtheit dieser Kurven zeigt, daß der Werkstoff, aus reichem der Dichtungskörper besteht, ausgezeichnete Eigenschaften für axiale Kräfte, die kleiner sind als 4 kg, besitzt. Unter diesen Umständen ist die Dichtigkeit praktisch vollkommen. Die Temperatur bleibt unterhalt von 100° C und der Reibungskoeffizient (gegeben durch das Verhältnis der tangentialen Kraft zu der axialen Kraft) nimmt ständig bis auf 0,15 ab.

Beispiel 2

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten #

Peinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 67» 3 Glaspulver von zwischen 50 und 100/ΛTeilchengröße 28,0 Kupferpulver von höchstens 50^ Teilchengröße 4,7

Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusammensetzung in Gew.-^:

B₂O₃
Al₂O₃
Na₂O
CaO

30 Jt

20 $>

15 $>

6 *

12 $

17 *

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Dieses Glas besitzt der Vorschrift der Erfindung entsprechend die folgenden Viskositätseigenschaften:

100.000 Poises bei 750° C

10.000 Poises bei 790° C

1.000 Poises bei 840° C

100 Poises bei 940° C.

W Die Mischung der Pulver miteinander erfolgt, wie oben in Beispiel 1 beschrieben.

Etwa 200 g der in der beschriebenen Weise erhaltenen Mischung werden in die im VertüelschniΛ in Fig. 1 dargestellte form gegeben. Die dann folgende Arbeitsweise ist genau j die gleiche wie* im Falle des Beispiele 1.

Der ebenfalls un er den gleichen Bedingungen wie bei k Beispiel I untersuchte Körper zeigt Eigenschaften, die denen des Körpers gemäß Beispiel I vergleichbar sind. Insbesondere verlaufen die während der Druckversuche erhaltenen Aufzeichnungen in grundsätzlich gleicher Weise wie die mit dem ersten Körper erzielten. Der Reibungskoeffizient ist jedoch etwas höher, er überschreitet aber im allgemeinen nicht 0,25.

Zu Vergleichszwecken werden nachstehend die Ergebnisse angegeben, die bei Verwendung einer Mischung erzielt wer-

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den, welche ein Glas enthielt, das erheblich von den gemäß der Erfindung vorgeschriebenen abweichenden Viskositätseigenschaften besaß.

Die verwendete Mischung wurde in der folgenden Weise in den in echten Vol.-% gegebenen anteiligen Mengen zusammengesetzt:

Feinzerkleinertes Polytetrafluorätl^len 60 #

Glaspulver von weniger als 50 ja Teilchengröße 25 °ß> Bronzepulver von weniger als 30 ./» Teilchengröße 15 #

Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusammensetzung in Gew.-#:

SiO₂ 70

MgO 4

CaO 12

Na₂O H

Es besitzt die folgenden Viskositätseigenschaften:

100.000 Poises bei 900° C

10.000 Poises bei 1000° C

1.000 Poises bei 1150° C

100 Poises bei 1360° C.

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Die Mischung der Pulver erfolgt wie anhand von Beispiel 1 beschrieben.

Etwa 200 g dieser Mischung werden in die im Vertikalschnitt in Fig. 1 dargestellte Form gegeben. Die folgende Arbeitsweise ist genau die gleiche wie im Falle dieses Beispiels.

Der erhaltene Körper wird ebenfalls unter den anhand des Beispieles 1 beschriebenen Bedingungen untersucht. Das wesentlichste Charäkteristikum, das hierbei zu beobachten ist, ist die Größe des Reibungskoeffizienten, dessen Maximum 0,8 erreicht und seine Unbeständigkeit. Das wirkt sieh in einem erheblichen !Temperaturanstieg, insbesondere in der Nachbarschaft der reibenden Flächen und einer schnellen Zerstörung dar Reibungsebene durch Zersetzung des fluorhaltigen Kunstharzes aus.

Beispiel 3

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten #

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen . 45 $>

Glaspulver von höohetens 7Q/fc Teilchengröße 35 $>

Kupferpulver von höchstens 50^#iTeilchengröße 20 ^.

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Die Zusammensetzung des verwendeten Glases in Gew.# ist die folgende:

P₂O₅ 56 #

Al₂O₃ 10 $>

Na₂O 8 $

K₂O 17

MgO 4

ZnO 5

Dieses Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift der Erfindung entsprechenden Viskositäteeigenschaften:

100.000 Poises bei 475° C

10.000 Poises bei 500° C

1.000 Poises bei 530° C

100 Poises bei 590° C

Die Mischung der Pulver miteinander erfolgt wie gemäß Beispiel 1.

Etwa 125 g der Mischung werden in die im Vertikalschnitt in Fig. 1 dargestellte Form gegeben. Die Beschickung der Form und ihr Unterdrückeetzen erfolgen ebenfalls wie gemäß Beispiel 1. Durch das Pressen der in die Form gegebenen Mischung wird ein Vorformling erhalten.

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Dieser Vorformling wird in einen Ofen, in welchem eine Temperatur von 380° C herrscht, eingesetzt und verbleibt in diesem 16 Stunden lang.

Dann wird die Vorform schnell in eine zweite ebenso wie die gemäß Beispiel 1 ausgebildete Form überführt.

Diese zweite Form wird dadurch beschickt, daß die Vorform 12in den freien Raum zwischen dem Körper 7 und dem Stempel 8 eingeführt und auf den Ring 9 aufgesetzt wird. , Durch folgendes Einführen des eingreifenden Körpers 10 in den umgreifenden Körper 7 wird die Form geschlossen.

Diese Vorrichtung arbeitet praktisch in der im folgenden j beschriebenen vereinfachten Weise.

Nachdem der eingreifende Teil 10 in die Form eingeführt worden ist, wird ein Druck von 140 kg/cm zur Einwirkung gebracht. Die Form wird unter Aufrechterhaltung dieses Druckes abkühlen gelassen, was bis zur völligen Kühlung der Form und des in ihr enthaltenen Vorformlings etwa 15 Minuten erfordert. Dann wird der fertige Körper entformt .

j Dieses Verfahren ist einfacher als das naoh Beispiel 1, weil während der bei 380° C durchgeführten Frittungsbe-

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Handlung der Vorform keine Form notwendig ist. Der Nachteil dieser Ausführungsform des Verfahrens ist jedoch die Bildung einer oxydierten Schicht von etwa 1 Mb 2 mm Dicke auf der Oberfläche des Körpers, die allerdings leich durch Bearbeitung auf der Drehbank entfernt werden kann. Die Untersuchung des Körpers unter den obenbeschriebenen Bedingungen ergibt Resultate, die denen, die im Falle des Beispieles 1 erzielt wurden, vergleichbar sind. Insbesondere sind die Aufzeichnungen während der Druckversuche von dem gleichen !Typ, wie sie im Falle des Körpers gemäß Beispiel 1 erhalten wurden. Der Reibungskoeffizient ist jedoch etwas höher. Er übersteigt im allgemeinen aber nicht 0,25.

Beispiel 4 *

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung nach echten #

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 50

Glaspulver von höchstens 60yt* Teilchengröße 35

Messing (2/3 Cu, 1/3 Zn) von höchstens

Teilchengröße 15

Das verwendete Glas hat die folgende Zusammensetzung in Gew.-^:

SiO₂ 16 1»

B₂O₃ 10 #

^Pb0 M

100D00 Poises bei 520° C

10.000 Poises bei 550° C

1.000 Poises bei 615° C

100 Poises bei 700° C.

Die Mischung der Pulver miteinander erfolgte wie im Falle der vorhergehenden Beispiele.

Der Vorformling wird wie im Falle des Beispiels 3 hergestellt.

Er wird in einen Ofen eingesetzt, in welchem eine Temperatur von 380° C aufrechterhalten wird, und verbleibt in diesem 16 Stunden lang. Dann läßt man den gefritteten Körper ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen abkühlen.

Dieses Verfahren ist einfacher als das gemäß den Beispielen 1 und 2, weil während der Frittun^sbehandlung des Vorformlings bei 380° C keine Form verwendet wird. Es ist aber auch einfacher als das Verfahren gemäß Beispiel 3» weil der Vorformling nach dem Fritten keinem Pressen in einer Form unterworfen wird. Der Nachteil dieser Ausführungsform des neuen Verfahrens ist ebenfalls die Bildung einer oxydierten Schicht von etwa 1 bis 2 mm Dicke auf der Oberfläche des Körpers, die aber ebenso wie die

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im Falle des Beispieles 3 gebildete, durch eine Bearbeitung auf der Drehbank ohne Schwierigkeiten entfernt werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführungsforin des Verfahrens ist eine geringfügige Verformung des Körpers, durch die sich ein unregelmäßiger Oberflächenzustand ergibt. Diese Verformung, die im Laufe der Wärmebehandlung erfolgt, wird nicht wie nach den vorhergehenden Beispielen durch einen abschließenden, in der Wärme durchgeführten Preßvorgang wieder zum Verschwinden gebracht. Nach der Bearbeitung des Körpers auf der Drehbank durch Entfernung der oxydierten Schicht ist jedoch das Aussehen' des Körpers das gleiche wie das der nach den vorhergehenden Beispielen hergestellten Körper.

Die Untersuchung dieses Körpers unter den anhand von Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen ergibt in ihrer Gesamtheit den im Falle der Beispiele 1 und 3 erhaltenen gegenüber verschlechterte Werte. Während der Heibungsversuche wurde insbesondere eine weniger gute Dichtigkeit des Körpers gegen das Hindurchdringen von Gras und außerdem auch ein unregelmäßiger Verlauf des Entweichens von Gas festgestellt. Jedoch waren keine höheren Gasverluste als 200 ccm/h festzustellen. Die gemessenen Reibungskoeffizienten sind andererseits nicht wesentlich von denen, die sich im Falle des Beispieles 3 ergaben, verswchieden.

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Beispiel 5

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten

Peinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 31 f₀

Glaspulver von zwischen 50 und 80 μ Teilchengröße 38 ⁰/o

Kupferpulver von höchstens 40 A Teilchengröße 7 °ß>

Phlogopitglimmer von höchstens 70 M* Teilchengr. 24 fi

Die Zusammensetzung des verwendeten Glases in Gew.# ist:

SiO₂ 5 #

B₂Do 20 i>

PbO 75 #

Dieses Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift der Erfindung entsprechenden Viskositätseigenschaften: ·

100.000 Poises bei 530° C

10.000 Poises bei 550° C

1.000 Poises bei 975° C

100 Poises bei 610° 0.

Die Mischung der Komponenten und die Herstellung des Körpers erfolgen wie anhand fron Beispiel 1 beschrieben,

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Der erhaltene ringförmige Dichtungskörper besitzt eine feine Struktur, rötliche Farbe und spiegelndes Aussehen und die folgenden mechanischen Eigenschaften:

Bei der Bearbeitung mit Werkzeugen aus Schnelldrehstahl auf der Drehbank fallen weder Staub noch Körner, sondern ein fortlaufender biegsamer Span ab. Die Ergebnisse der mechanischen Untersuchung des Körpers auf der Versuchsbank in der oben anhand des Beispieles 1 beschriebenen Weise sind aus der Fig. 5 ersichtlich, in welcher diese Ergebnisse zusammengestellt sind. In der Figur sind als Abszisse die axiale Kraft E_ in Kg und als Ordinaten die Temperatur T in ° C, die tangentiale Kraft E.. in Gramm und der Dichtigkeitsfehler E in cmvh aufgetragen. Die Gesamtheit der auf diese Weise erhaltenen" drei Kurven zeigt, daß der Werkstoff, aus welchem der Dichtungskörper besteht, ausgezeichnete Eigenschaften für axiale Kräfte, die bis zu 6 kg gehen, besitzt. Unter diesen Bedingungen bleibt die Dichtigkeit praktisch kommen, die Temperatur unterhalb von 65° C und der Reibungskoeffizient unterhalb von 0,13 . ·

Beispiel 6

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten Vol.-#:

909824/1231 " ³² "

Fe,!tnzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 56 $

Glaspulver von höchstens 7OyU Teilchengröße 23 f°

Kupferpulver von höchstens 50Xt Teilchengröße 4 f°

Muscovitglimmer von höchstens 50 Aa, Teilchengröße 17 °/°*

Die Zusammensetzung des verwendeten Glases nach Gew.-% ist:

56 /o 10 fi 8 $ 17 1»

4 $

5 $>

Dieses Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift gemäß der Erfindung entsprechenden Viskositätseigenschaften:

100.000 Poises bei 475° C

10.000 Poises bei 500° C

1.000 Poiees bei 530° C

100 Poises bei 590° C

Die Mischung der Bestandteile und die Herstellung des Körpers erfolgen wie anhand von Beispiel 3 beschrieben.

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Die Oberfläche des erhaltenen ringförmigen Dichtungs-

te
körpers weist eine oxydiere»eke Kruste von 1 bis 2 mm Dicke

von schwärzlicher Farbe'und runzligem Aussehen auf.

Sie kann durch Bearbeitung mit Werkzeugen aus Schnelldrehstahl auf der Drehbank leicht entfernt werden, worauf der Körper dann rötliche Färbung besitzt und etwas spiegelt.

Die mechanische Untersuchung dieses Körpers auf der Versuchsbank in der oben anhand von Beispiel 1 erläuterten Weise zeigt, daß der Werkstoff, aus dem der Körper besteht, sich.ausgezeichnet für axiale Kräfte von bis zu 5 kg eignet. Unter diesen Bedingungen übersteigt die Temperatur nicht 75° C, die Dichtigkeit bleibt vollkommen und der Heibungskoeffizien unterhalb von 0,15.

Beispiel 7

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten #

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 38

Glaspulver von höchstens 70/*- Teilchengröße 33

Bronzepulver von höchstens 30 m. Teilchengröße 12

Mus co vi t glimmer von höchstens 50 pt Teilchengröße 17

Das verwendete Glas hat folgende Zusammensetsung nach

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P₂O₅ · 30 ^c/o

B₂O₃ 20 $>

Al₂O₃ 15 io

Na₂O 6 io

CaO 12 $

MgO .17 "/>

Dieses Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift der Erfindung entsprechenden Viskositatseigenschaften:

100.000 Poises bei 750° C

10.000 Poises bei 790° C

1.000 Poises bei 840° C

100 Poises bei 940° C

Die Mischung der Bestandteile und die Herstellung des ι Körpers erfolgen wie anhand von Beispiel 3 beschrieben.

Der erhaltene ringförmige Diohtungskörper wies wie der gemäß Beispiel 6 hergestellte eine oxydierte Oberflächenkruste auf. Sein Aussehen entspricht dem des gemäß Beispiel 6 hergestellten Körpers. Nachdem-dies« Kruste durch Bearbeitung auf der Drehbank entfernt worden ist, besitzt · der Körper eine matt-gelbliche Färbung.

Die mechanische Untersuchung des Körpers auf der Versuchs-

BAD ORIGINAL - 35 -

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bank in der anhand von Beispiel 1 beschriebenen Weise zeigt, daß der Werkstoff, aus welchem der Körper besteht, sich ausgezeichnet für axiale Kräfte, die bis zu 5 kg gehen können, eignet.

Unuer diesen Bedingungen ist der Körper praktisch völlig dicht, die Temperatur steigt nicht auf über 70° C an und der Reibungskoeffizient liegt unterhalb von 0,15.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche :

1. Für die Herstellung selbstschmierender Gleitkörper geeignete Masse im wesentlichen aus mit pulverf b*rmi gen Zusätzen versehenen fluorhaltigen Kunstharzen, wie Polytetrafluoräthylen, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse in Kombination 30-82 echte Volumen-^ fluorhaltiges Kunstharz, 15-50 $> Glas und 3-20$ wenigstens eines metallischen Stoffes und/oder wenigstens einer Metallegierung mit geringer Harzte und guter Wärmedurchlässigkeit enthält, wobei die Glaskomponente dieser Mischung alle folgenden Eigenschaften aufweist:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 300° C und 800° Cj

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 350° 0 und 850° Cj

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 400° C und 900° C;

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 450° C und 1050° C.

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Unterlagen l*t 71 \ Ab«. 2 Nr. 1 Setz S des Änd«rung«ge·. w. 4.9.

2. Masse nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß das fluorhaltige Kunstharz Polytetrafluoräthylen, Monochlortrifluoräthylen, Polyvinylfluorid oder eine Mischung aller oder mehrerer dieser Stoffe ist.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, daduroh g. e k β η η -

zeichnet , daß der verwendete metallische Stoff

■ ■ ·■ · »

oder die verwendete Metallegierung Kupfer, Gold, Silber,

^; j

Bronze, Messing oder eine Mischung aller oder mehrerer j

dieser Stoffe ist.

4. Masse nach einem der Ansprüohe 1 bis 3» daduroh gekennzeichnet , daß das Glas ein Bleiborat, ein Bleiborsilikat, ein Blorsilikat eines Alkalimetalles oder anderer Metalle, oder ein komplexes Tonerdephosphorglas ist.

5. Masse nach einem der Ansprüohe 1 bis 4» daduroh gekennzeichnet, daß. die Glaskomponente alle folgenden Eigenschaften besitzt:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 300° C und 550° Oj

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 350° 0 und 600° Cj

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 400° C und 650° 0)

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4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwisohen 450° C und 700° C.

6. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Glaskomponente alle folgenden Eigenschaften aufweist:

1. Die der Viskosität von 100.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 650° C und 800 Cj

2. Die der Viskosität von 10.000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwisohen 700° C und 850° C;

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 750° C und 900° Cj

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwisohen 800° C und 1050° C/.

7. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch · gekennzeichnet , daß sie außerdem einen Gehalt an öl immer von bis zu 40 echten Volumenprozent aufweist.

ff

8. Maese naoh Anspruch 7, dadurch gekennze i c h -net, daß sie mehr als 5 echte Volumenprozent Glimmer enthält.

— 4 —

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9. Masse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weniger als 30 echte Volumenprozent Glimmer enthält.

10. Masse nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Glimmer in feiner Pulverform und in Teilchengrößen von vorzugsweise weniger als 0,1 mm vorliegt.

11. Masse nach einem der Ansprüche 7 Mb 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Glasbestandteil der Masse teilweise durch pulverförmigen Glimmer ersetzt ist, wobei der Glasgehalt wenigstens 5 echte Volumenprozent beträgt.

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