DE1469894B2

DE1469894B2 - Masse für selbstschmierende Gleitkörper

Info

Publication number: DE1469894B2
Application number: DE19621469894
Authority: DE
Inventors: Michel; Ferault Georges; Pari s Bre
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: 1970-11-19
Also published as: FR1336665A; US3257317A; FR81875E; DE1469894A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine für die Herstellung selbst- Die aus dieser Masse hergestellten Reibungskörper

schmierender Gleitkörper geeignete Masse im wesent- lassen sich für Lager, Lagerschalen, Walzenlager,

liehen aus mit pulverförmigen Zusätzen versehenem Trockendichtungen, Gleitschienen, ganz allgemein für

Polytetrafluoräthylen. ^: ' ' Zwischenkörper, die einer trockenen Reibung zwischen

Es ist bereits bekannt. ;(französische Patentschrift 5 zwei Teilen ausgesetzt sind, wie z. B. Ringe, Buchsen

1209 153), Polyietrafluoräthylenkörper herzustellen, und Futterstücke verwenden.

die unter Reibungsbedingungen arbeiten können. Bei Die Vorteile der erfindungsgemäßen Masse beruhen dem bekannten Verfahren wird dem Polytetrafluor- unter anderem in folgenden chrakteristischen Eigenäthylen ein Material hinzugefügt, das, ohne die Eigen- schäften der aus ihr hergestellten Reibungskörper: schäften von Polytetrafluoräthylen zu ändern, mit io Die Reibungskörper lassen sich sehr leicht spandiesem mischbar ist, den· Reibungskoeffizienten ver- abhebend bearbeiten, z. B. abdrehen, fräsen, bohren mindert und die mechanische Festigkeit erhöht. Die und gewindeschneiden; ihre WärmeausdehnungskosteigendenAnf orderungen an Reibungskörper verlangen effizienten sind innerhalb eines weiten Bereiches von jedoch,'daß sie laicht nüic hinsichtlich des Reibungs- größenordnungsmäßig zwischen 100 und 600 · 10"⁷ koeffizienten und der Festigkeit, sondern auch bezug- 15 modifizierbar. Dadurch wird es möglich, ihnen Auslich der Bearbeitbarkeit," des Wärmeausdehnungs- dehnungskoeffizienten zu geben, die denen der üblichen koeffizienten und der Temperaturbeständigkeit sowie Metalle entsprechen; sie sind auch sehr beständig der Verschleißeigenschaften günstige Werte aufweisen. gegen Temperatursteigerungen von mehr als 200°;

Ferner gehört zum Stande der Technik (britische der Trocken-Reibungskoeffizient ist klein; er liegt im Patentschrift 644 008) ein Sinterverfahren zur Her- 20 allgemeinen zwischen 0,10 und 0,30, d.h. im Durchstellung von Gegenständen aus Polytetrafluoräthylen. schnitt bei 0,2; der Verschleiß durch trockene Reibung Im Zusammenhang mit diesen Verfahren wurde auch ist sehr gering.

erwähnt, daß man dem Polytetrafluoräthylen Kupfer, Die Untersuchung der aus der neuen Masse herge-

Zinn, Eisen, Blei, Messing, Bronze, Graphit, Asbest, stellten Reibungskörper ergab Verschleißdicken von

Silizium, Calziumchlorid, Calziumfluorid, Natrium- 25 etwa 0,05 bis 0,20 mm, d. h. im Durchschnitt 0,1 mm,

chlorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Titan- wobei sie während einer Zeitdauer von 1000 Stunden

dioxyd usw. zusetzen kann. Diese Zusätze haben jedoch einem Druck von 0,5 kg/cm² bei einer Geschwindigkeit

keine irgendwie gemeinsamen Eigenschaften und dienen von 15 m/sek. ausgesetzt wurden,

offenbar nur als Füllmittel. Als Metall oder Metallegierung wird vorzugsweise

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Mas- 30 eine solche gewählt, die gleichzeitig geringe Härte und sen, die sich zur Erzeugung selbstschmierender Gleit- gute Wärmedurchlässigkeit besitzt (unter Wärmedurchkörper eignen, wobei hinsichtlich Bearbeitbarkeit, lässigkeit wird das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit Wärmeausdehnungskoeffizient,. Temperaturbeständig- _zu dem Produkt aus der spezifischen Wärme und der keit, Reibungskoeffizient und Verschleißeigenschaften spezifischen Masse verstanden). Gute Ergebnisse bei Reibungsbeanspruchung wesentlich günstigere ₃₅ wurden mit Metallen, deren Brinellhärte unter 160 kg/ Werte erzielt werden sollen, als es mit den Massen _mm² lag und deren Wärmedurchlässigkeit, im C. G. S.-nach dem Stande der Technik möglich ist. System ausgedrückt, mehr als 0,3 betrug, erzielt. Als

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Metalle oder Metallegierungen, mit denen in der gelöst, daß die Masse in Kombination 30 bis 82 Vo- Praxis gute Ergebnisse erzielt wurden, sind Kupfer, lumprozent Polytetrafluoräthylen, 15 bis 50% Glas- 40 Gold, Silber, Bronze und Messing zu nennen,
pulver mit einer Teilchengröße zwischen 50 und 80 μ Das verwendete Polytetrafluoräthylen wird im all- und 3 bis 20% eines Pulvers mit einer Teilchengröße gemeinen, bevor es mit dem Glaspulver und dem Mezwischen 10 und 50 μ aus wenigstens einem metalli- tallpulver gemischt wird, so fein zerteilt, daß es ein Sieb sehen Stoff und/oder wenigstens einer Metallegierung von 0,80 mm Maschenweite passiert. Das Glaspulver mit geringer Härte und guter Wärmedurchlässigkeit 45 besteht vorzugsweise aus Teilchen mit Teilchengrößen enthält, wobei die Glaskomponente dieser Mischung von zwischen 50 und 80 μ. Das Metallpulver, das eine alle folgenden Eigenschaften aufweisen muß: · gute Wärmedurchlässigkeit besitzt, muß hinreichend _. _{Λ ft}_ . fein und hinreichend trocken sein, um eine gleich-

1. Die der Viskosität von 100 000 Poises entspre- _mäßige Verteilung in der aus dem Kunstharz und dem chende Temperatur hegt zwischen 300 und 800 C; ₅₀ Glaspulver bestehenden Masse zu sichern. Im allge-

2. Die der Viskosität von 10 000 Poises entspre- meinen werden gute Ergebnisse mit einer Korngröße chende Temperatur liegt zwischen 350 und 850° C; von zwischen 10 und 50 μ erhalten.

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende _t .f^{ei de}!-Mischung der drei pulverförmigen Bestand-Temperatur liegt zwischen 400 und 900¹C; *^eile f ^uß' J™ ^eine, ^* Homogemtat zu erhalten,

55 darauf geachtet werden, daß eine zu große Erhitzung

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende der Masse verhindert wird. Insbesondere müssen die Temperatur liegt zwischen 450 und 1050° C. Anhäufungen von Glas oder von Polymerisat, die sich

während des Vorganges bilden könnten, zerstört wer-

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann diese den.

Masse bis zu 40 echten Volumprozent Glimmer in 60 Die Verformung der so erhaltenen homogenen Mifeiner Pulverform und mit einer Teilchengröße von schung und die Wärmebehandlung des Formkörpers vorzugsweise weniger als 0,1 mm aufweisen. können in verschiedener Weise durchgeführt werden.

Man kann die erfindungsgemäße Masse auch da- Insbesondere bestimmt die Art des verwendeten PoIy-

durch etwas abändern, ohne daß sie ihre positiven tetrafluoräthylens die Temperatur, auf welche der

Eigenschaften verliert, daß der Glasanteil der Masse 65 geformte Körper erwärmt wird und die Bedingungen

teilweise durch pulverförmigen Glimmer ersetzt ist, seiner Handhabung (mit oder ohne Verwendung einer

wobei der Glasanteil jedoch immer wenigstens 5 echte Form).

Volumprozent beträgt. 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/cm² 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 Polytetrafluoräthylens erfolgt. Nachdem diese zweite Form unter fortschreitendem Temperaturanstieg auf eine für das Fritten des Polytetrafluoräthylens zweckmäßige Temperatur erwärmt worden ist, z. B. auf eine solche von etwa 38O⁰C (praktisch zwischen etwa 370 und 400° C), wird diese Temperatur mehrere Stunden lang aufrechterhalten, wobei die Länge 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/cm² auf den Formling zur Einwirkung gebracht und dann die Form unter Aufrechterhaltung dieses Druckes gekühlt.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Herstellung-Verfahrens 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/cm² 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. Am Ende der Erhitzung wird der gefrittete Körper in eine Form eingesetzt und nunmehr einem Druck von 100 bis 200 kg/cm² ausgesetzt. Dann wird die Form unter Aufrechterhaltung dieses Druckes gekühlt. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird während des Frittvorganges keine Form verwendet.

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 das Metall, aus welchem die Form besteht, werden unter Berücksichtigung der Tatsache gewählt, daß die Form während ihrer Verwendung nur verhältnismäßig kurze Zeit Drücken von mittlerer Größe ausgesetzt ist, und die Volumenänderungsn des Formkörpsrs 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 Eigsnschaften:

1. Die Temperatur, die der Viskosität von 103 000 Poises entspricht, liegt zwischen 300 und 550° C;

2. Die Temperatur, die der Viskosität von 10 000 Poises entspricht, liegt zwischen 350 und 603°C;

3. Die Temperatur, die der Viskosität von 1033 Poises entspricht, liegt zwischen 400 und 653° C;

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

B. Zweite Gesamtheit von Eigenschaften:

1. Die Temperatur, die der Viskosität von 103 033 Poises entspricht, liegt zwischen 650 und 800° C;

2. Die Temperatur, die der Viskosität von 10 000 Poises entspricht, liegt zwischen 700 und 850°C;

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

4. Die Temperatur, die der Viskosität von 100 Poises entspricht, liegt zwischen 800 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 Volumprozenten ausgedrückt, die folgenden sind:

Polytetrafluoräthylen 30 bis 82 °/₀

Glas 15bis50°/₀

Metall oder Metallegierung von

guter Wärmedurchlässigkeit 3 bis 20 °/₀

Glimmer bis zu 40 °/₀

Es ist oft zweckmäßig, Mischungen zu verwenden, die mehr als 5 echte Volumprozent Glimmer enthalten, um eine gleichmäßige Verteilung dieses Bestandteiles in der Mischung und demzufolge Körper von regelmäßiger Struktur zu erhalten. Dabei ist es zweckmäßig, den Anteil an Glimmer in der Mischung kleiner als 30 echte Volumprozent zu 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 stabiler wie niedriger ist. Tatsächlich kann man durch Zusatz von Glimmer Trocken-Reibungskoeffizienten von unter 0,15 erhalten. Auch diese Körper besitzen die Eigenschaften der leichten Bearbeitbarkeit und eine Modifizierbarkeit 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 und angelassenen Stahllegierung, die 13 % Chrom entwurden, hält.

Bei einer besonderen Ausführungsform des selbst- Die Form wird in der folgenden Weise beschickt:

schmierenden Reibungskörpers gemäß der Erfindung Der Körper 6 und der obere Ringkörper 1 werden

kann in der zu verformenden Mischung der pulver- 5 abgehoben. Die notwendige Menge an pulverförmiger

förmige Glimmer teilweise das Glas ersetzen. Dann Mischung M wird in den durch den Körper 3, den

darf aber in der zu verformenden Mischung der Gehalt Ringkörper 2 und den Ring 4 begrenzten Ringraum

an Glas nicht kleiner werden als 5 %, in echten Volum- gegeben. Dann werden der Ringkörper 1 und der

prozent ausgedrückt. Körper 6 wieder an ihre Stelle verbracht.

Nachstehend werden einige Beispiele für die Her- io Die in dieser Weise beschickte Form wird zwischen

stellung von ringförmigen Trocken-Dichtungs- bzw. die beiden Platten einer nicht dargestellten Presse ein-

Packungskörpern von 100 mm Außendurchmesser, gesetzt und mittels dieser 10 Minuten lang einem Druck

65 mm Innendurchmesser und 15 mm Dicke gegeben, von 700 kg/cm² ausgesetzt. Dann wird der Körper 6,

d. h. solchen, wie sie in der Praxis für die Abdichtung der Ringkörper 1 und der Ring 4 abgenommen,

von rotierenden Körpern verwendet werden: 15 Schließlich wird die durch das Pressen der in die Form

gegebenen Mischung hergestellte Vorform entformt.

Beispiel 1 Für die Behandlung dieser Vorform ist eine zweite

Form vorgesehen, die in F i g. 2 im Vertikalschnitt

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusam- dargestellt ist. Diese Form besteht aus einem äußeren

mensetzung in echten Volumprozent: 20 umschließenden Teil 7, der seinerseits aus mehreren

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 40,6 % voneinander trennbaren Teilen zusammengesetzt ist.

Glaspulver von zwischen 50 und 80 μ J^{1 d}f Achse dieses umschließenden Korpers 7 ist ein

Teilchengröße 49 I⁰/ durch einen Rotationskörper gebildeter Stempel 8 an-

Kupferpulver von höchstens Äo μ geordnet Dieser Stempel wird mittels eines Ringes 9,

Teilchengröße 10 3 °/ ²⁵ dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurch-

' mes des Körpers 7 ist, genau zentriert. Außerdem

Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusammen- ist ein eingreifender Körper 10 von der Form eines

Setzung in Gewichtsprozent: Kolbens vorgesehen, dessen unterer Teil einen Außen-

Q-Q 50/ durchmesser besitzt, der gleich dem Innendurch-

g Q² ■' ■' 20°/° ³° ^messer des Körpers 7 und dessen Innendurchmesser

p? Q³ 75 °/° gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen, den

⁰ Stempel 8 bildenden Körpers ist. Eine ringförmige

Das Glas besitzt die folgenden, der Vorschrift der Brennreihe 11 vervollständigt die Gesamtanordnung.

Erfindung entsprechenden Viskositätseigenschaften: Diese Brennerreihe wird durch ein Elektroschütz, das

100 000 Poises bei 530° C ³⁵ i° Abhängigkeit von durch ein Thermoelement, welches

'■"'■' 10 000 Poises bei 550°C ^{an emen} pyrometrischen Regler angeschlossen ist,

1 000 Poises bei 575° C gegebenen Impulsen arbeitet, gesteuert. Die beschrie-

100 Poises bei 610° C ^^ene F°^rm besteht aus einer Stahllegierung, die 10%

Wolfram enthält.

Die Mischung wird in einer Mischvorrichtung, die 40 Diese zweite Form wird in der Weise beschickt, daß

ein Messer mit zwei Flügeln aufweist, welches mit die Vorform 12 auf den Ring 9 in den freien Raum

■17 000 Umdrehungen pro Minute im Inneren eines zwischen dem Körper 7 und dem Stempel 8 eingesetzt

Gefäßes von 750 ecm Inhalt umläuft, gemischt. In wird. Dann wird der eingreifende Teil 10 in den um-

den Mischer werden etwa 125 bis 150 g Mischung ge- schließenden Teil 7 eingesetzt und hierdurch die Form

geben. Es wird etwa 40 Sekunden' lang gemischt und 45 geschlossen.

dann die Mischung abkühlen gelassen. Dieser Vorgang Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet

wird, um eine innige Mischung der verwendeten Stoffe wie folgt:

zu erzielen, viermal wiederholt. Selbstverständlich Die Form wird im Verlauf von 1^₂ Stunden auf eine können, um eine Materialmenge herzustellen, die Temperatur von 380° C erwärmt und diese Temperatur größer ist als die einer einmaligen Beschickung der 50 während der Dauer einer Nacht im wesentlichen kon-Mischvorrichtung, entsprechende mehrere Chargen stant gehalten. Dann wird die Form zwischen die beiden aufeinanderfolgend gemischt werden, wobei jedesmal Platten einer Presse eingesetzt und auf sie ein Druck in der beschriebenen Weise gearbeitet wird. von 140 kg/cm² zur Einwirkung gebracht. Darauf läßt Etwa 150 g der erhaltenen Mischung werden in der man die Form unter Aufrechterhaltung dieses Druckes obenbeschriebenen Weise in die in F i g. 1 im verti- 55 abkühlen. Sobald die Form gekühlt ist, wird sie aus kalen Schnitt dargestellte Form gegeben. der Presse entnommen. Die aus dem Stempel 8, dem Diese Form besteht aus zwei ringförmigen Körpern 1 Ring 9 und dem Körper 12 bestehende Gesamtheit und 2 und einem im Inneren dieser beiden ringförmigen wird aus dem umschließenden Teil herausgenommen, Körper angeordneten Rotationskörper 3, derauf einem und schließlich der Körper 12 durch Verschieben des vorspringenden Teil des ringförmigen Körpers 2 auf- 60 Ringes 9 längs des Stempels ausgehoben,
ruht. Die Höhe des Körpers 3 ist kleiner als die Summe Der so hergestellte Formling stellt einen harten, der Höhen der beiden Ringkörper 1 und 2. Die Ring- homogenen Dichtungskörper, dessen Aussehen der körper sind von zwei aufeinander aufgesetzten, zylin- Innenfläche der Form entspricht, und der die im foldrischen Ringen 4 und 5, deren Innendurchmesser genden aufgezählten besonderen mechanischen Eigengleich dem Außendurchmesser der Ringkörper ist, 65 schäften besitzt, dar:

umschlossen. Auf das obere Ende des oberen Ring- Bei seiner Bearbeitung auf der Drehbank unter Ver-

körpers 1 ist ein Rotationskörper 6 aufgesetzt. Die wendung von Werkzeugen aus Schnelldrehstählen

beschriebene Form besteht aus einer abgeschreckten ergibt sich ein ununterbrochener biegsamer Span.

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Diemechanische Untersuchung des Dichtungskör- Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 67,3%

pers erfolgt auf einer Versuchsbank, indem fortlaufend Glaspulver von zwischen 50 und 100 μ

die Temperatur in der Nachbarschaft der Reibungs- Teilchengröße 28,0 °/₀

fläche des Dichtungskörpers gegen eine Gegenplatte, Kupferpulver von höchstens 50 μ

das Mitnahmemoment bei einer gegebenen axialen 5 Teilchengröße 4 7°/

Kraft und die Dichtigkeit gegenüber Luft bestimmt '

wurden. In F i g. 3 ist die verwendete Versuchsappa- Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusam-

ratur in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, dargestellt. mensetzung in Gewichtsprozent:

Der zu untersuchende Körper 13 wird in einen Stahl- ρ q 3q o/

körper 14 eingesetzt, der an dem Ende einer Welle 15 io q²q⁵ 20°/°

befestigt ist, die durch einen nicht dargestellten Syn- Al O 15°/°

chronmotor in Drehung versetzt werden kann. Der Na O 6 °/°

Körper 13 wird durch eine Feder 17 an eine Gegen- q^q 22 °/°

platte 16 angedrückt, wobei der Druck der Feder durch ^„q ''"' yj o/°

eine Platte 18 eingestellt wird, indem diese durch in 15 · · ■ · · · · · · 0

einem Träger 20 verschraubbare Schrauben 19 ver- Dieses Glas besitzt der Vorschrift der Erfindung

schoben wird. Die Gegenplatte 16 ist an dem Ende entsprechend die folgenden Viskositätseigenschaften :

einer Welle 21 befestigt. In dieser Welle ist ein längs- 2qq qqq p_oj_{ses De}j 75O⁰C

gerichteter Hohlraum 22 ausgespart, der einerseits in 10 000 Poises bei 790⁰C

dem Raum 23 zwischen dem Körper 13, dem Stahl- 20 1 000 Poises bei 840⁰C

körper 14 und der Gegenplatte 16 endet und an der 100 Poises bei 940⁰C
-^ anderen Seite an eine nicht dargestellte Druckgas-

) quelle angeschlossen ist. In einer Bohrung in der Gegen- Die Mischung der Pulver miteinander erfolgt, wie

platte, die sich bis in die Nähe der Reibungsfläche oben in Beispiel 1 beschrieben. ·

erstreckt, ist ein Thermoelement 24 untergebracht, an 25 Etwa 200 g der in der beschriebenen Weise erhalte-

das eine Aufzeichnungsvorrichtung 25 für die gemesse- nen Mischung werden in die im Vertikalschnitt in

nen Temperaturen angeschlossen ist. Das Drehmo- F i g. 1 dargestellte Form gegeben. Die dann folgende

ment, das sich aus der Reibung des Körpers 13 gegen Arbeitsweise ist genau die gleiche wie im Falle des

die Gegenplatte ergibt, wird durch einen auf der Beispiels 1.

Welle 21 angeordneten, die Aufzeichnungsvorrich- 30 Der ebenfalls unter den gleichen Bedingungen wie tung 27 steuernden Bremskörper 26 gemessen. An. bei Beispiel 1 untersuchte Körper zeigt Eigenschaften,

zwei Stellen A und B des Hohlraumes 22 ist über die denen des Körpers gemäß Beispiel 1 vergleichbar

Leitungen 30 und 31 eine pneumatische Aufzeich- sind. Insbesondere verlaufen die während der Druck-

nungsvorrichtung 28 angeschlossen, die es ermöglicht, versuche erhaltenen Aufzeichnungen in grundsätzlich

• den Druckverlust zwischen diesen beiden Stellen und 35 gleicher Weise wie die mit dem ersten Körper erzielten,

demzufolge ein etwaiges Entweichen von Gas durch Der Reibungskoeffizient ist jedoch etwas höher, er

die Reibungsfläche hindurch zu messen. Der Versuch überschreitet aber im allgemeinen nicht 0,25.

wird praktisch in der folgenden Weise durchgeführt: Zu Vergleichszwecken werden nachstehend die Ergeb-

Die axiale Kraft wird mit 1 kg bemessen. Die Appa- nisse angegeben, die bei Verwendung einer Mischung

ratur und die Aufzeichnungsvorrichtungen werden in 40 erzielt werden, welche ein Glas enthielt, das erheblich

Betrieb gesetzt und arbeiten nunmehr 24 Stunden lang, von den gemäß der Erfindung vorgeschriebenen ab-

worauf die erhaltenen Resultate abgenommen und ihr weichenden Viskositätseigenschaften besaß.

Mittelwert festgestellt wird. Dann wird die axiale Die verwendete Mischung wurde in der folgenden

Λ Belastung auf 2 kg gesteigert, die Apparatur und die Weise in den in echten Volumprozent gegebenen antei-

AufZeichnungsvorrichtung erneut in Betrieb gesetzt, 45 ligen Mengen zusammengesetzt:

nach 24 Stunden die Ergebnisse abgenommen usf. Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 60°/₀

In F1 g. 4 sind die Ergebnisse, die bei der Unter- Glaspulver von weniger als 50 μ

suchung des Dichtungskörpers erzielt werden, zusam- Teilchengröße 25%

mengestellt. In dieser Figur sind als Abszisse die axiale Bronzepulver von weniger als 30 μ

Kraft in kg und als Ordinate die Temperatur T in C, 50 Teilchengröße 15°/

die tangentiale Kraft Et in Gramm und der Dichtig- ....................... ₀

keitsfehlerE in cm³/h aufgetragen. Es ergaben sich Das verwendete Glas besitzt die folgende Zusam -

auf diese Weise drei Kurven, welche die Temperatur- mensetzung in Gewichtsprozent:

änderungen, die Änderungen der tangentialen Kraft SiO 70°/

und der Dichtigkeit in Abhängigkeit von der axialen 55 MgO " .......'.'. " ....'.'.'.'.'.'.'.'. 4°/°

Kraft veranschaulichen. Die Gesamtheit dieser Kurven CaO ········ j2°/°

zeigt, daß der Werkstoff, aus welchem der Dichtungs- -^_a q ' ' -^40;

körper besteht, ausgezeichnete Eigenschaften für ²

axiale Kräfte, die kleiner sind als 4 kg, besitzt. Unter Es besitzt die folgenden Viskositätseigenschaften: .

diesen Umständen ist die Dichtigkeit praktisch voll- 60 100 000 Poises bei 900⁰C

kommen. Die Temperatur bleibt unterhalb von 100° C 10 000 Poises bei 1000⁰C

und der Reibungskoeffizient (gegeben durch das Ver- ^ qqq p_o;_ses ^

hältnis der tangentialen Kraft zu der axialen Kraft) jqq p_oj_ses b

nimmt ständig bis auf 0,15 ab.

65 Die Mischung der Pulver erfolgt wie an Hand von

Beispiel2 . Beispiel 1 beschrieben.

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusam- Etwa 200 g dieser Mischung werden in die im Verti-

mensetzung in echten Volumprozent: kaischnitt in F i g. 1 dargestellte Form gegeben. Die

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folgende Arbeitsweise ist genau die gleiche wie im Frittungsbehandlung der Vorform keine Form not-Falle dieses Beispiels. wendig ist. Der Nachteil dieser Ausführungsform des Der erhaltene Körper wird ebenfalls unter den an Verfahrens ist jedoch die Bildung einer oxydierten Hand des Beispieles 1 beschriebenen Bedingungen Schicht von etwa 1 bis 2 mm Dicke auf der Oberfläche untersucht. Das wesentlichste Charakteristikum, das 5 des Körpers, die allerdings leicht durch Bearbeitung hierbei zu beobachten ist, ist die Größe des Reibungs- auf der Drehbank entfernt werden kann. Die Unterkoeffizienten, dessen Maximum 0,8 erreicht und seine suchung des Körpers unter den oben beschriebenen Unbeständigkeit. Das wirkt sich in einem erheblichen Bedingungen ergibt Resultate, die denen, die im Falle Temperaturanstieg, insbesondere in der Nachbar- des Beispieles 1 erzielt wurden, vergleichbar sind. Insschaft der reibenden Flächen und einer schnellen Zer- io besondere sind die Aufzeichnungen während der störung der Reibungsebene durch Zersetzung des Druckversuche von dem gleichen Typ, wie sie im Falle fluorhaltigen Kunstharzes aus. des Körpers gemäß Beispiel 1 erhalten wurden. Der . -IT Reibungskoeffizient ist jedoch etwas höher. Er über-Beispiel J _{steigt im a}ii_gemejnen aber nicht 0,25. Die verwendete Mischung hat die folgende Zusam- 15 _R . mensetzung in echten Volumprozent: Beispiel 4 Feinzerkleinertes Polytetrafiuoräthylen .... 45 % ^Die verwendete Mischung hat die folgende Zusam-Glaspulver von höchstens 70 μ Teilchen- mensetzung nach echten Volumprozent:

größe 35% Feinzerkleinertes Polytetrafiuoräthylen .... 50°/₀

Kupferpulver von höchstens 50 μ Teilchen- ²⁰ Glaspulver von höchstens 60 μ Teilchengröße 20% größe 35%

, . ^₁ . Messing (²/₃ Cu, ¹I₃ Zn) von höchstens

Die Zusammensetzung des verwendeten Glases in ₄q Teilchengröße 15 ⁰I

Gewichtsprozent ist die folgende;

PQ 56 °/ ²⁵ ^^{as verwen<}^^ete Glas hat die folgende Zusammen-

A²I ο 10°/° setzung in Gewichtsprozent:

Na² ₂O 8% SiO₂ 16%

K₂O 17% B₂O₃ 10%

MgO 4% PbO 74%

ZnO 5°/ ³°

Dieses Glas besitzt der Vorschrift der Erfindung

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

Erfindung entsprechenden Viskositätseigenschaften: 100000 Poises bei 520⁰C

100 000 Poises bei 475⁰C 10 000 Poises bei 550° C

10 000 Poises bei 500⁰C ³⁵ 1 000 Poises bei 615° C

1 000 Poises bei 53O°C 100 Poises bei 700⁰C

100 Poises bei 590⁰C ■ tv ' *,· u ^Di ·♦ ■ " λ ' * 1 ♦ ' ·

Die Mischung der Pulver miteinander erfolgte wie

Die Mischung der- Pulver miteinander erfolgt wie im Falle der vorhergehenden Beispiele,

gemäß Beispiel 1. 40 Der Vorformling wird wie im Falle des Beispiels 3

Etwa 125 g der Mischung werden in die im Vertikal- hergestellt.

schnitt in F i g. 1 dargestellte Form gegeben. Die Be- Er wird in einen Ofen eingesetzt, in welchem eine Schickung der Form und ihr Unterdrucksetzen erfolgen Temperatur von 380⁰C aufrechterhalten wird, und ebenfalls wie gemäß Beispiel ivJDurch das Pressen der verbleibt in diesem 16 Stunden lang. Dann läßt man in die Form gegebenen Mischung wird ein Vorformling 45 den gefritteten Körper ohne besondere Vorsichtsmaßerhalten, nahmen abkühlen.

Dieser Vorformling wird in einen Ofen, in welchem Dieses Verfahren ist einfacher als das gemäß den

eine Temperatur von 380° C herrscht, eingesetzt und Beispielen 1 und 2, weil während der Frittungsbe-*

verbleibt in diesem 16 Stunden lang. handhmg des Vorformlings bei 38O⁰C keine Form ver-

Dann wird die Vorform schnell in eine zweite ebenso 5° wendet wird. Es ist aber auch einfacher als das Ver-

wie die gemäß Beispiel 1 ausgebildete Form überführt. fahren gemäß Beispiel 3, weil der Vorformling nach

Diese zweite Form wird dadurch beschickt, daß die dem Fritten keinem Pressen in einer Form unter-

Vorform 12 in den freien Raum zwischen dem Körper7 worfen wird. Der Nachteil ■- dieser Ausführungsform

und dem Stempel 8 eingeführt und auf den Ring 9 des neuen Verfahrens ist ebenfalls die Bildung einer

aufgesetzt wird. Durch folgendes Einführen des ein- 55 oxydierten Schicht von etwa 1 bis 2 mm Dicke auf der

greifenden Körpers 10 in den umgreifenden Körper 7 Oberfläche des Körpers, die aber ebenso wie die im

wird die Form geschlossen. Falle des Beispieles 3 gebildete, durch eine Bearbeitung

Diese Vorrichtung arbeitet praktisch in der im fol- auf der Drehbank ohne Schwierigkeiten entfernt

genden beschriebenen vereinfachten Weise. werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Ausfüh-

Nachdem der eingreifende Teil 10 in die Form ein- 60 rungsform des Verfahrens ist eine geringfügige Vergeführt worden ist, wird ein Druck von 140 kg/cm² formung des Körpers, durch die sich ein unregelzur Einwirkung gebracht. Die Form wird unter Auf- mäßiger Oberflächenzustand ergibt. Diese Verformung rechterhaltung dieses Druckes abkühlen gelassen, was die im Laufe der Wärmebehandlung erfolgt, wird nicht bis zur völligen Kühlung der Form und des in ihr ent- . wie nach den vorhergehenden Beispielen durch einen haltenen Vorformlings etwa 15 Minuten erfordert. 65 abschließenden, in der Wärme durchgeführten Preß-Dann wird der fertige Körper entformt. Vorgang wieder zum Verschwinden gebracht. Nach der

Dieses Verfahren ist einfacher als das nach Bei- Bearbeitung des Körpers auf der Drehbank durch

spiel 1, weil während der bei 380°C durchgeführten Entfernung der oxydierten Schicht ist jedoch das Aus-

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sehen des Körpers das gleiche wie das der nach den vorhergehenden Beispielen hergestellten Körper.

Die Untersuchung dieses Körpers unter den an Hand von Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen ergibt in ihrer Gesamtheit den im Falle der Beispiele 1 und 3 erhaltenen gegenüber verschlechterte Werte. Während der Reibungsversuche wurde insbesondere eine weniger gute Dichtigkeit des Körpers gegen das Hindurchdringen von Gas 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, verschieden.

Beispiel 5

Die verwendete Mischung hat die folgende Zusammensetzung in echten Volumprozent:

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen 31 °/o

Glaspulver von zwischen 50 und 80 μ
Teilchengröße 38 %

Kupferpulver von höchstens 40 μ Teilchengröße 7%

Phlogopitglimmer von höchstens

70 μ Teilchengröße 24°/₀

Die Zusammensetzung des verwendeten Glases in Gewichtsprozent ist:

SiO₂ 5°/₀

B₂O₃ 20o/₀

PbO 75%

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

100 000 Poises bei 530⁰C

10 000 Poises bei 550⁰C

1000 Poises bei 575⁰C

100 Poises bei 610° C

Die Mischung der Komponenten und die Herstellung des Körpers erfolgen wie an Hand von Beispiel 1 beschrieben.

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 an Hand des Beispiels 1 beschriebenen Weise sind aus der F i g. 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 Γ in ⁰C, die tangential Kraft Et in Gramm und der Dichtigkeitsfehler E in cm³/h 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 vollkommen, die Temperatur unterhalb von 65⁰C und der Reibungskoeffizient unterhalb von 0,13.

Beispiel 6

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen .... 56°/₀ Glaspulver von höchstens 70 μ Teilchengröße 23 %

Kupferpulver von höchstens 50 μ Teilchengröße 4%

Muscovitglimmer von höchstens

50 μ Teilchengröße 17%

Die Zusammensetzung des verwendeten Glases nach Gewichtsprozent ist:

P₂O₅ 56%

Al₂O₃ 10%

Na₂O 8%

K₂O 17%

MgO 4%

ZnO 5%

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

100 000 Poises bei 475° C

10 000 Poises bei 500⁰C

1000 Poises bei 530⁰C

100 Poises bei 590° C

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

Die Oberfläche des erhaltenen ringförmigen Dichtungskörpers weist eine oxydierte 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 an Hand 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 75⁰C, die Dichtigkeit bleibt vollkommen und der Reibungskoeffizient unterhalb von 0,15.

Beispiel 7

Feinzerkleinertes Polytetrafluoräthylen .... 38% Glaspulver von höchstens 70 μ Teilchen-

größe 33%

Bronzepulver von höchstens 30 μ Teilchengröße 12%

Muscovitglimmer von höchstens

50 μ Teilchengröße 17%

Das verwendete Glas hat folgende Zusammensetzung nach Gewichtsprozent:

P₂O₅ 30%

B₂O₃ 20%

Al₂O₃ 15%

Na₂O 6%

CaO 12%

MgO 17%

100 000 Poises bei 750° C
10 000 Poises bei 790° C
1000 Poises bei 840° C

100 Poises bei 940° C

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

Die mechanische Untersuchung des Körpers auf der Versuchsbank in der an Hand 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.

Unter diesen Bedingungen ist der Körper praktisch völlig dicht, die Temperatur steigt nicht auf über 7O⁰C an und der Reibungskoeffizient liegt unterhalb von 0,15.

Claims

Patentansprüche:

1. Für die Herstellung selbstschmierender Gleitkörper geeignete-Masse im wesentlichen aus mit pulverförmigen Zusätzen versehenem Polytetrafluoräthylen, dadurchgeken η zeichnet,

daß die Masse in Kombination 30 bis 82 echte Volumprozent Polytetrafluoräthylen, 15 bis 50°/₀ Glaspulver mit einer Teilchengröße zwischen 50 und 80 μ und 3 bis 20°/₀ eines Pulvers mit einer Teilchengröße zwischen 10 und 50 μ aus wenigstens einem metallischen Stoff und/oder wenigstens einer Metallegierung mit geringer Härte 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 und 800° C;

2. Die der Viskosität von 10 000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 350 und 850°C;

3. Die der Viskosität von 1000 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 800 und 900⁰C;

4. Die der Viskosität von 100 Poises entsprechende Temperatur liegt zwischen 450 und 1050⁰C.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 40 echten Volumprozent Glimmer in feiner Pulverform und mit einer Teilchengröße von vorzugsweise weniger als 0,1 mm enthält.

3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der. Glasanteil der Masse teilweise durch pulverförmigen Glimmer ersetzt ist, wobei der Glasgehalt jedoch wenigstens 5 echte Volumprozent beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen