DE1675080A1 - Verfahren zum Erhoehen der Reibkorrosionsbestaendigkeit der Reibungsflaeche zweier Eisenmetallteile - Google Patents

Description

Verfahren zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit der Reibungsfläche zweier Eisenmetallteile

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit der Reibungsfläche zweier Eisenmetallteile, bei welchem mindestens eines der Teile bewegt wird und durch eine äußere Einwirkung in einer Reibungszone ein Flächenabschnitt eines ersten der beiden Teile mit einem Flächenabschnitt des anderen Teiles jederzeit in Berührung steht, wobei sich die Berührungszone des ersten Teiles mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt als die des anderen Teiles,

Es ist bekannt, die beiden Teile zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit mit einer schicht aus zwei Metallen von unterschiedlicher Härte zu überziehen» Jedoch ist ein solcher Schutz unzureichend, da die sich von ihm lösenden Abrieb-

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teilchen in dem Reibungsbereich verbleiben und somit eine Abriebwirkung herbeiführen.

Ferner ist bereits bekannt, eine der Reibflächen zum Verringern des Abriebverschleißes mit Ausnehmungen zu versehen, beispielsweise in Verbindung mit einem Kunststoffüberzug, so daß die Reibungszone unterteilt wird, oder in Verbindung mit einer Salzbad-Behandlung zur Schaffung von Vorzugswegen für die interkristalline Diffusion in übereutektischem Manganstahl,, Jedoch ist selbst ein solcher Schutz bei Anwendung an Teilen aus üblichem Kohlenstoffstahl unzureichend.

•Diese Nachteile und Mangel werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit dadurch behoben, daß die Reibungsfläche des ersten Teiles mit Ausnehmungen versehen ist, um die Zeitspanne zu verringern, in deren Verlaufe die sich von den Teilen lösenden Abriebteilchen in der Reibungszone verbleiben, wobei die Reibungsfläche des ersten Teiles mit einer Schicht aus verhältnismäßig hartem Metall überzogen ist, während die Oberfläche des anderen Teiles mit einem verhältnismäßig duktilen Metall überzogen ist, das sich dazu eignet, in Drehrichtung hinter (downstream) dem Reibungsbereich ein Polster aus Abriebteilchen zu bilden.

Dieses und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Durchführungsbeispiele des Verfahrens sowie aus der beigefügten zeichnung · hervor,

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Es zeigen;

Fig« 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung von zwei Teilen,

Fig. 2 ein Teil der Verbindung gemäß einer ersten Durchführungsform des Verfahrens,

Fig_e 3 ein Teil der Verbindung gemäß einer anderen Durchführungsform des Verfahrens,

Fig« 4 ein Teil der Verbindung gemäß einer dritten Durchführungsform des Verfahrens,

Fig» 5. ein Teil der Verbindung gemäß einer "weiteren Durch— führungsform des Verfahrens»

Im allgemeinen treten bei einer mechanischen Verbindung bzw, einer Passung von zwei Eisenmetallteilen, von welchen eines in bezug auf das andere, beispielsweise eine Welle 6 (Fig, 1) in bezug auf ein durch eine Öffnung 7 in, einer dünnen Platte 8 gebildetes Lager, bewegbar ist, Spielbewegungen von geringem Ausmaß, jedoch von hoher Frequenz, auf, die einen raschen Verschleiß der Berührungsflächen der Teile der Verbindung herbeiführen. Dieser Verschleiß wird als Reibkorrosion bezeichnet und ist den durch Verschleiß entstehenden Abriebteilchen oder Bruchstücken zuzuschreiben, die im Verlaufe einer verhältnismäßig langen Zeitspanne in dem Reibungsbereich verbleiben und dann zu Eisenpulver werden. Dieses Pulver wird anschließend infolge der gemeinsamen Wirkung des Sauerstoffs und der vor-

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handenen Feuchtigkeit in Ferrioxyd Fe_?O„ umgewandelt und führt eine Abriebwirkung herbei, die den Verschleiß der Teile der Verbindung rasch vermehrt.

Im allgemeinen ist ein erstes der beiden Teile der Verbindung außerdem einer äußeren Einwirkung ausgesetzt, die bewirkt, daß dieses erste Teil in bezug auf das andere Teil bewegt wird, das somit als Lager dient» Normalerweise ist die Welle das bewegliche Teil, während die Platte 8 das Lager darstellt. Unabhängig davon, welches der beiden Teile bewegt wird, ist normalerweise eines der beiden Teile einer weiteren äußeren Einwirkung ausgesetzt, die einen Reibungsbereich entstehen läßt, in welchem stets ein Teil der Oberfläche eines Teiles einen Teil der Oberfläche des anderen Teiles berührt* Die letztgenannte Einwirkung kann eine konstante oder eine veränderliche Richtung haben, so daß sich die Berührungsfläche zwischen den beiden Teilen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verlagert.

In Fig. 1 ist die Welle 6 einem ständig nach unten wirkenden und durch zwei Pfeile 9 angedeuteten Kräftepaar ausgesetzt. Die Kräfte 9 erzeugen einen Reibungsbereich 10, in welchem ein Teil" 11 der Oberfläche der Welle 6 einen Teil 12 der Oberfläche der Öffnung 7 berührt* In diesem Falle ist der Teil feststehend, während der Teil 11 mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie die Welle 6.

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Zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit wird einerseits die Reibungsfläche, bei welcher die Verlagerungsgeschwindiglceit der Berührungsfläche höher ist, mit Ausnehmungen versehen, um die Zeitspanne zu verringern, in deren Verlauf die Abriebteilchen der beiden einander berührenden Teile in der Berührungszone verbleiben; zum anderen ist diese Reibungsfläche mit einer Schicht aus einem verhältnismäßig harten Metall überzogen, während die Reibungsfläche des anderen Teiles mit einem verhältnismäßig duktilen Metall überzogen ist und sich dazu eignet, in Drehrichtung hinter dem Reibungsbereich ein Polster aus Abriebteilchen zu bilden. Wenn nämlich die Ausnehmungen die aus dem Verschleiß entstehenden Abriebteilchen unmittelbar nach ihrem Entstehen aufnehmen, so bildet sich das Eisenpulver nicht, so daß die Reibkorrosion erheblich hinausgezögert oder verhindert wird. Ferner sind die Abriebteilchen, da die Ausnehmungen an der Fläche vorgesehen sind, deren Berührungszone sich mit höherer Geschwindigkeit bewegt, rasch aus dem Reibungsbereich heraus.

Dieses Ergebnis wurde experimentell ermittelt mit Hilfe einer Verbindung, die aus einer aus eingesetztem und gehärtetem Stahl gefertigten Welle 6 (Fig_# 1) mit einem Durchmesser von 5 mm besteht, die in einer in eine Platte 8 aus mittelhartem Stahl von 1,2 mm Dicke gebohrten Öffnung 7 drehbar angeordnet ist. Die Verbindung vird mit reiner und neutraler Vaseline geschmiert, die in Form eines Tropfens in den Reibungsbereich 10 eingebracht vird» Die Kräfte 9 haben eine konstante Richrung, während die Welle 6 mit 900 Upm umläuft. Sofern die

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Berührungsflächen der Welle 6 und der Öffnung 7 glatt sind, wird das Eisenoxyd-Pulver innerhalb der ersten Betriebsstunde systematisch erzeugt.

Sofern die Oberfläche der Welle 6 vor ihrem Einsetzten und Härten mit öffnungen oder Vertiefungen 13 (Fig. 2) von 1 mm Durchmesser und 0,5 mm Tiefe versehen wird, die in gegenseitigem Abstand von 2 mm quincunxial angeordnet sind, wird unter den gleichen Betriebsbedingungen wie im vorhergehenden Falle das Eisenoxyd-Pulver innerhalb von 15 Betriebsstunden nicht erzeugt, I>ies hat seinen Grund darin, daß die durch den Verschleiß entstehenden Abriebteilchen daran gehindert verden, sich in Bewegungsrichtung mehr als 1 mm fortzubewegen, und die Zeitspanne unzureichend ist, um sie zu zermahlen und das gemeinsame Einwirken des Sauerstoffs und der vorhandenen Feuchtigkeit zu ermöglichen.

Sofern die Welle 6 mit zueinander parallelen Nuten 14 (Fig. 3) von 1 mm Länge versehen wird, indem sie beispielsweise »gezahnt" wird, wird das Eisenoxyd-Pulver nicht vor 3p Betriebs— stunden erzeugt.

Wenn ferner die Oberfläche der Welle 6 mit entsprechend der Drehrichtung orientierten, fischgratähnlich angeordneten Nuten 15 (Fig· 4) versehen wird, so daß die in die Nuten hineingefallenen AbriebteilchenJFührt und seitlich aus der Verbindung hinausgedrängt werden, wird das Eisenoxyd-Pulver nicht vor 40 Betriebsstunden erzeugt.

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Schließlich wurde ein Versuch an einer Verbindung durchgeführt, bei welcher die Last in bezug auf die Welle 6 (Fig. 1) feststehend ist, indem sie beispielsweise durch eine exzentrische Masse erzeugt wird, so daß der mit höherer Geschwindigkeit bewegte Abschnitt der Berührungsfläche der Abschnitt der Öffnung 7 ist_e sofern die Oberfläche der öffnung 7 mit 1 mm langen und in .einem gegenseitigen Abstand von 1 mm angeordneten ausschnittförmigen Nuten 16 (Fig. 5) versehen ist, zeigt sich, daß das Eisenoxyd-Pulver wie im Falle von Fig, nicht vor 30 Betriebsstunden erzeugt wird*

Die Erzeugung des Oxydpulvers wird ferner hinausgezögert, indem "die beiden Verbindungsteile mit zwei Icorros ionverhütenden und oxydationshemmenden Metallen überzogen werden, von welchen eines härter ist, beispielsweise Nickel oder Chrom, während das andere duktiler und zum Bilden einer festen· Lösung mit dem härteren Metall im wesentlichen ungeeignet ist.

Es wurde experimentell ermittelt, daß, sofern das bewegliche Teil-mit dem bei höherer Geschwindigkeit bewegbaren Oberflächenabschnitt mit dem härteren Metall überzogen und das andere Teil mit dem duktileren Metall überzogen ist, die Beanspruchungen infolge der Reibung an der duktileren Fläche ein Polster erzeugen. Da dieses Polster von dem Reibungsbereich 10 aus in Drehrichtung fortbewegt wird, wird es daran gehindert, einen Abrieb und somit die Reibkorrosion herbeizuführen. Dagegen wird, sofern das erstgenannte Teil mit dem duktilen Metall überzogen ist, eine Korrosion in einem

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Drittel oder Viertel der Zeit herbeigeführt, da dann das duktile Metallpolster auf den Reibungsbereich 10 (Fig« 1) zu bewegt wird«

Der Versuch wurde an einer Verbindung ähnlich der gemäß Fig. durchgeführt, bei welcher die Platte 8 aus weichgeglühtem Stahl XC 35 f mit einer Härte von 50 kg/mm hergestellt wurde· Die Richtung der Kraft schwankte innerhalb eines Winkels von 40°, so daß die Oberfläche der Bohrung 7 die Berührungszone mit der höheren Geschwindigkeit darstellte. Die Welle 6 ist mit einem 5/u dicken elektrolytischen Belag aus Chrom überzogen, während die Bohrung 7 mit einem 3/U dicken Belag aus Cadmium überzogen ist. Die Oberfläche, der öffnung 7 ist mit 1 mm breiten und in einem gegenseitigen Abstand von 1 mm voneinander getrennt angeordneten ausschnittförmigen Nuten (Fig. 5) versehen» Die Nuten 16 sind parallel zur Mantellinie der öffnung und somit senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet» Die Verbindung wird mit einem Tropfen reiner und neutraler Vaseline geschmiert. Durch Umlaufen der Welle 6 mit 900 Upm wurde nachgewiesen, daß das Eisenoxyd-Pulver nicht vor 300 Stunden ununterbrochenen Betriebes erzeugt wird» Es leuchtet somit ein, daß die Verbindung gemäß dem Verfahren nach der Erfindung eine 50-fach höhere Leistung hat als die nach den stets Teillösungen des Problems darstellenden bekannten Verfahren.

Patentansprüche;

vt/Ho - 20 OO6/-P098S0/0855

Claims (1)

1. Patent ansprüche

   1, Verfahren zum Erhöhen der Reibkorrosionsbeständigkeit der Reibungsfläche zweier Eisenmetallteile, bei welchem eines der Teile bewegt wird und durch äußere Einwirkung in einer Reibungszone ein Flächenabschnitt eines ersten der beiden Teile mit einem Flächenabschnitt des anderen Teiles jederzeit in Berührung steht, wobei sich die Berührungszone des ersten Teiles mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt als die des anderen Teiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsfläche (11) des ersten Teiles (6) mit Ausnehmungen (13, 14, 15) versehen ist, um die Zeitspanne zu verringern, in deren Verlauf die sich von den Teilen (6, 8) lösenden Abriebteilchen in der Reibungszone (10) verbleiben, wobei die Reibungsfläche (11) des ersten Teiles (6) mit einer Schicht aus verhältnismäßig hartem Metall überzogen ist, während die Fläche (7) des anderen Teiles (8) mit einem verhältnismäßig duktilen Metall überzogen ist, das sich dazu eignet, in Drehrichtung hinter (downstream) dem Reibungsbereich (1O) ein Polster aus Abriebteilchen zu bilden« 009860/0855 .. ₂ _

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   2, Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Teile aus einer Welle bzw. einer öffnung in einer dünnen Platte gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen aus quincunxial angeordneten öffnungen (13) bestehen,

   3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Teile aus einer Welle bzw. einer öffnung in einer dünnen Platte gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen aus in gleichbleibendem gegenseitigem Abstand angeordneten axialen Ausschnitten (14) bestehen, ·

   4» Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (15) fischgratformig angeordnet und so orientiert sind, daß sie die Abriebteilchen zu den beiden Seiten der Verbindung hin befördern,

   5» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Metall Chrom ist, während das duktile Metall Cadmium ist.

   Vt/Ho «20 006/7

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