DE1625546A1

DE1625546A1 - Lager und Lagermaterial

Info

Publication number: DE1625546A1
Application number: DE19671625546
Authority: DE
Inventors: Chorleywood Pratt Christopher; Sallis John Graeme Matthew
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1966-09-23
Filing date: 1967-09-22
Publication date: 1972-03-02

Description

5.F. WTTJSSTiIOFK 8 MtTNCJEEN 9Ο

j. ING. β. FOX'S SCEWEieSHSTBASSE 2

DRS.T.PECHMANN τβιμτοϊγ 22 06 81 I)R. ING. D. BEHRENS temohammadbesse ι

ΡΗΟΤΕΟΤΡΑΤΒΝΤ ΜβΚΟΗϋΚ

P1625 1A-33

18'. August 1969

B e s ch ν sib u ή g zu der Patentanmeldung

THE GLACIEB METAL COMPANi LIMITED

Alperton, Wembley,
Middlesex, England · .

betreffend

Lager und Lagermaterial

Die vorliegende Erfindung betrifft Lager oder Lagerwerkstoffe, die aus einem Stützmetall und einer Gleitschicht aus Kunststoff bestehen. Es wurden bereits Lager und Lagerwerk-. stoffe vorgeschlagen, in denen die Gleitfläche durch eine Schicht aus Kunststoff gebildet wird, die mit dem Stützmetall entweder unmittelbar oder über eine. Zwischenschicht verbunden ist, diese Kunststoffschicht war »0,25^ mm.

Bisher wurden die dicken Kunststoffauflagen im allgemeinen als Pollen aufgebracht. Es ergaben sich manchmal Schwierigkeiten, eine ausreichende Bindung zu erzielen. Darüberhinaus ergab sich der Nachteil, daß infolge der Dicke des Kunststoffmaterials geringer Wärmeleitfähigkeit, die Wärmeableitung von der Gleit-, fläche zu dem Stützmetall unzureichend war.

(Art. 7 § 1 Abs. 2 Nf: 1 Sciz S ds5 Andarungsa«. Vi 4>. «»A

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Es sind verschiedene Lager und Lagermaterialien aus metallischen Werkstoffen mit Sehmieröffnungen bekannt» Andererseits sind Kunststoff schichten als Gleitflächen in Lagern "bekannt, die feinste Kapillaren aufweisen und in diesen Kapillaren befinden sich Schmierstoffe. Die Durchmesser der Kapillaren liegen in der Größenordnung von wenigen /U. Derartige Lager haben in der Gleitschicht Öffnungen in der Größenordnung von etwa 2 %, Die Kapillaren sind an ihrer Austrittsöffnung in der Gleitfläche hinsichtlich Verschmutzung und Abquetschen unter dem Lagerdruck sehr gefährdet. Es werden also die Kapillaren nicht nur ein geringes Schmiermittelvolumen aufzunehmen vermögen,sondern dieses auch wegen Verstopfens oder Äbquetschens der Kapillaren nicht zur Wirkung bringen können.

Die Erfindung betrifft nun Verbundlager bzw. Lagermaterialien auf einem tragenden Stützmetall und einer Gleitschicht aus Kunststoff und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht eine Stärke bis 0,305 mm aufweist und sich in der Gleitfläche Schmier taschen oder -löcher in einem Ausmaß von insgesamt 10 bis 70 % der Gleitfläche befinden. Die Anordnung der Schmiertaschen oder -löcher in der Gleitfläche erfolgt vorzugsweise an den Scheitelpunkten gleichseitiger Dreiecke. Die Kunststoffschicht kann aus verschiedenen Kunststoffen, wie Polyamide: , Polyacetale, Porraaldehyd-Kondensationsprodukte, Isocyanat-Kondensationsprodukte, Polyepoxide, Polyphenpxide und Polysulfone sein. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lager oder Lagerwerkstoffe geschieht in der Weise, daß auf eine bekannte Art das'Kunststof fmaterial als Lösung, Pulver oder klebende Folie auf das Stützmetall aufgebracht wird. Die Einbringung der Schmier taschen in der Kunststoffschicht und gegebenenfalls in und durch das Stützmetall kann zu jedem Zeitpunkt vorgenommen werden.

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Infolge der Kinne der erfindungsgemäßen Gleitschicht-fläche besteht zum Stützträger ein verhältnismäßig guter Wärmeübergang. -.-".-

Die Kunststoffolie kann aus einem beliebigen thermoplastischen Material wie Polyacetal oder Polyamid oder aus einem wärmehärtbaren oder chemisch vernetzenden Kunststoff bestehen. Bestimmte Formaldehyd«Kondensate, Isocyanatharze und Epoxidmassen sind geeignet, aber auch vernetzende Kunststoffe auf Basis von isöGganaten und Epoxiden.~

. Das Stützmetall 1st vorzugsweise ein Werkstoff, der: sich bekanntlich für Lagerschalen und dergleichen eignet, wie Stahl^ Bronze, Kupfer, Aluminium-Zinn und Aluminium.

Die Schmiertaschen und Schmierlöcher in dem Stützmetall können auf beliebige Weise gebildet werden, z.B. durch Bohren, Ätzen, elektrochemische Behandlung oder Stanzen. Die Taschen oder Locher können in ihrer Größe schwanken,vorausgesetzt, daß sie mehr oder weniger gleichmäßig über die Oberfläche verteilt sind* Ifia FarbrikationsSchwierigkeiten bei der Herstellung eines Lagermaterials mit einer kleinen Anzahl großer Löcher oder Taschen zu vermeiden, werden z.B. bei einer Lagerbüchse für einen Zapfendurchmesser von -1.9₁5 mm Löcher oder Taschen mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm bis 3,18 mm angewandt. ■"■-"..-/■ -~_\'■-"'-.",. "-:-.." "■ - -_/ :- -'_■--- -:-\-'' ' ',-

Die Oberfläche des Stützmetalls wird vorzugsweise vorbehandelt und zwar entfettet und geätzt und/oder abgestrahlt. Es können entweder vor oder nach dem Aufbringen der Kunststoffschicht die Taschen oder Löcher eingebracht werden. Die Kunststoff schicht wird in bekannter Weise auf gebrächt, z.B. durch : Spritzen, Tauschen, Vakuumauftrag. Walzeriauftrag, Aufbürsten, Strangpressen, Laminieren und Verleimen, =: ^

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Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele naher erläutert:

Beispiel 1 '

Ein Stahlwerkstück wurde entfettet und mindestens 30 see in lO^ige Salpetersäure getaucht, abgespült und getrocknet und dann unter Verwendung eines Abstreifmessers mit einer . etwa 0,635 mm dicken Schicht eines Lackens mit etwa 15 % Peststoffgehalt beschichtet. Der Lack enthielt 2 Teile PoIyvinylformal auf 1 Teil Phenolharz. Die Schicht wurde 2 h an der Luft getrocknet, innerhalb von 2 h auf 175°C erwärmt und 0,5 h bei dieser Temperatur gehalten. Der erhaltene Überzug war geschmeidig, blasenfrei, hatte eine Stärke von 0,05 nun und war mit -dem Stahl sehr gut verbunden.

Durch diesen Verbundwerkstoff wurden Schmierlöcher, Durchmesser' 2,5^- mm, gebohrt, und zwar im Abstand von 9,525 mm (3/8 inch) an den Scheitelpunkten gleichseitiger Dreiecke, so daß sie ,etwa *K) % der Gleitfläche einnahmen.

Diese Probe wurde mit der Kunststoffschicht nach innen zu einer Buchse - 19,5 mm lang, 15,875 mm IW - geformt und die Schmierlöcher mit Schmierfett gefüllt.

In Abwandlungen.dazu wurden Lager hergestellt aus einem Verbundwerkstoff, bei dem sich die Schmiertaschen nicht durch sondern nur weit in den Metallteil erstreckten,

Beispiel 2 " · ;

Sin Stählstück würde entfettet, abgeschliffen und mit einem Pulvergemisch von Epoxidharz und Härtungsmittel beschichtet. Das Epoxidharz bestand_zu etwa 2:~ Teilen "Epikote 1007" und 1 Teil »Epikote 828". Das Härtungsmittel war etwa 5 % Dicyanai«.

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"■■..-" ""-."' ' - wirksam amid. Andere Härtungsmittel, die,oberhalb 5Q⁰G/sind, sind ebenfalls geeignet. Das Pulvergemisch wur.de auf dem kalten vorbehandelten Stahlträger als etwa 0,635 mm dicke Schicht verteilt, auf etwa 200⁰G erhitzt und 10' min bei dieser'Temperatur gehalten, um die Gleitschicht auszuhärten und eine einwandfreie-Verbindung, zu erreichen. Die gehärtete Schicht war etwa 0,127 bis 0,178 mm stark. \

Dieses Verbundmaterial wurde gemäß Beispiel 1 durchbohrt und zu einer Lagerbuchse verformt mit der Ausnahme, daß die Schmierlöcher 2,$k mm 0 im Abstand von 5,08 mm angeordnet wurden.

In einer Abwandlung dieser Arbeitsweise wurde das Pulvergemisch durch Tauchen des vorbehandelten Stahlträgers in eine:

bei Q

Wirbelschicht des Pulvers 30 min/etwa 200 G aufgetragen und die Gleitschicht ausgehärtet. ' -■■". ■

Beispiel 3 -

Es wurde gemäß Beispiel 2 gearbeitet mit dem Unterschied, daß an Stelle des Epoxidharzes ein Polyesterharz ("Alkanex") angewandt und das Pulver auf 2'3P⁰C erhitzt wurde« ;

Beispiel % -'-'..

Ein Stahlträger wurde gemäß Beispiel 1 vorbehandelt und mit einer lO^igen Lösung eines thermoplastischenKondensationsproduktes von Bisphenol A- und Di hydroxy-diphenylsulf on ("Polysulf on P 1700") grundiert und dann e^ne^G),3O5 mm Folie dieses Polysulfonharzes bei 20O⁰G aufkäsentert, Auflagestärke 0,178 mm. Die Schmierlöcher wurden in das Verbundmaterial eingestanzt und zwar von der Stahlseite aus. Die Schmierlöcher hatten einen Durchmesser von ^,23 mm und waren im Abstand von ^y762 ram angeordnet.

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Beispiel 5

Dieses Beispiel wurde gemäß Beispiel ^ durchgeführt mit dem Unterschied, daß als Grundierung und als Kunststofffolie ein Phenoxyharz aus Bisphenol A und Epichlorhydrin ("Phenoxy PRDA 8O3O") angewandt und bei IAO⁰C kaschiert wurd< Das Stanzen erfolgte diesmal von der Kunststoffseite aus.

Beispiel 6

Es wurde gemäß Beispiel k und 5 gearbeitet, als Kunststoff diente Polyvinylformal und als Metallträger Zinnbronze, kaschiert wurde bei 12O⁰G.

Versuche mit dem erfindungsgemäßen Lagermaterialien ergraben, daß eine Beziehung zwischen dem Schmiervolumen und der Lagerlaufzeit besteht. So lag z.B. die Laufzeit eines ungeschmierten Lagers ohne Schmiertaschen bei 400 h, für ein gleichartiges Lager mit einem Gesamtschmiervolumen von 9,67 . 10 cnr wesentlich über 1000 h und bei einem Schmiervolumen von 1,76 * 10~^cnr bei sogar über 2000 h»

Es wird angenommen, daß dieses günstige Ergebnis darauf beruht, daß die Kunststoffschicht so dünn ist_g daß die an der Gleitfläche erzeugte Wärme leicht in das Stützmetall abgeleitet wird und daß die Schmierlöcher oder Schmiertaschen ein großes Schmiermittel volumen aufzunehmen vermögen, ohne einen ungebührlich großen Anteil der Gleitfläche in Anspruch zu nehmen. "*

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verbundmaterial für zylindrische Gleitlager.

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, um die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Lager gegenüber bekannten

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Lagern zu zeigen. Das £ager A war ein metallisches Lager -mit Schml er taschen, di e 40 %der Glei tf lach e ausmächten. Das Lager B war eine metallische Stutzsehale mit einer 50 /u" starken Gleitschicht? in Form eines Kuiiststof fs, hergestellt aus PoIyvinylformal und Phenol formaldehyd» Die Schmieroffnungen machten ettia 2 % der Gleitfläche aus und entsprechen wohl größenordnungsmäßig den Schmieroffnimgen in Form der Kapillaren nach DAS 1 042 303· Das Lager G war ein erfinduhgsgemäß ausgestattetes Lager mit einer ßleitschicht aus dem gleichen Kunststoff wie das Lager B bei gleicher Schichtstarke, jedoch 40 % der Gleitfläche wurden von den Schmiertaschen eihgenommen.

Aus der folgenden !Tabelle geht das Aussehen der Lager _: nach der angegebenen Lauf zeit bei dem angegebeneni Lastfaktor hervor»Üer Lastfaktor ist das Produkt des:Drucks zwischen den Gleitflächen und^äer tÄndrehungsgeschwindigkeitV wobei die tlmdreh*ungsgeschwindigkeit bei allen Lagern 750 UpM betrug.

-:--* Ψ& b e lie " .; ;

A	. 3
B	3
C	2000

Laufzeit Lastfaktor Aussehen

kg/cm -.min (lbs/sq.in/fnn)

2800 40 000 sehr schlecht 1400 20 000 mäßig

2800 40 000 ausgezeichnet

Aus der Tabelle kann man ersehen, daß für das Lager B nur die halbe Last gegenüber den Lagern A und C zulässig ist. Das Aussehen des Lagers A,. also ohne Kunststoffschicht, war bereits nach 3 Stunden sehr schlecht; das Aussehen des Lagers B war sehr mäßig und entsprach im wesentlichen dem Aussehen einer gleich beanspruchten kontinuierlichen Gleitschicht. Hin-'gegen zeigte-das erfindungsgemäße Lager C noch nach einer Laufzeit von 2000 Stunden ein hervorragendes Aussehen.p _t . ..

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Claims

DR. ING. F. WtTESTHOFF · 8 MÜNCHEN 9O

DIPPING. G. PULS . SCHWEieEHSTHASSE S

DR.E.V.PEOHMANN A tjsmfon 28 06 51

DR. ING. D. BEHRENS . © teüeqbammadbbsSe ι

PATENTANWÄLTE . ' photeotpatbst μ hohen

1A^33 726 vl8. August 1969

Pate h t ansprüche

Ie Lager und/oder Lagerwerkstoffe, bestehend aus .einem Stützmetall und die Gleitfläche bildende Kunststoffauskleidung, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t-, daß die Kunststoffauskleidung "bis zu 0,305 mm dick ist und in ihrer Oberfläche eine Reihe von Schmier taschen und/oder Schmierlöcher enthält, die insgesamt 10 bis ?0 % der Gleitfläche einnehmen, wobei die Schmier taschen die. Kunststof f auskleidung durchdringen,
2. Lager oder Lagerwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t ^ daß die Mittelpunkte der Schmiertaschen oder -löcher in der Gleitfläche an den Scheitelpunkten gleichseitiger Dreiecke angeordnet sind»

3· Lager oder Lagerwerkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k en η ζ ei c h net, daß die Kunststoff7 schicht aus Polyacetai, Polyamid, Pormaldehydkondensat, Iso* cyanatkondensat, E^oxipolyester, Phenoxyharz oder PoIysulfonharz besteht.

A, . Verfahren zur Herstellung der Lager oder Lagerwerkstoffe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h net , daß man auf das Stützmetall den Kunststoff als .Lösung, Pulver oder klebende Folie aufbringt und die Schmiertaschen oder »löcher in den Kunststoff vor oder nach dem Aufbringen auf das Stützmetall einbringt■»■

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Unterlägen m ΠΙ Abs. ^ Nr. i Sau Ζ He* Xndorungsges. % 4.9 19471