DE1761866A1 - Kugellagergehaeuse fuer Kugelschreiberminenspitzen - Google Patents

Description

• Kugellagergehäuse für Kugelschreiberminenspitzen Die Erfindung betrifft ein Kagellagergehäuse für Kugelschreiberminenspitzen mit einer mehrschichtigen Lagerschale und ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Kugellagergehäuse.
• Lagergehäuse für die Kugel bzw. die ganze Kugelschreiberspitze werden im allgemeinen spanabhebend oder auch durch galt- oder Warmverformung hergestellt. Während die Kugel als geometrisch einfache Po= sich durch schleifende Bearbeitung in höchster Präzision auch im härtesten Material, wie zum Beispiel Wolframkarbid oder Rubin herstellen läßt, ist letzteres in wirtschaftlicher Form für das Lagergehäuse noch nicht geglückt.
• Erfahrungsgemäß zeigt jedes Lager sowohl im ruhenden Lagerteil, wie auch in dem sich bewegenden Teil der Kugel Verschleißerscheinungen. So ist es zum Beispiel bekannt, da9 Stahlkugeln in Kugelschreiberspitzen noch tiefe Sohleifepuren beim Schreiben erhalten, wenn ihre Härte etwa unter 600 lcg/mm2 Vickera-Härte liegt. Diese Härtewerte, bei denen noch Verschleißerscheinungen wahrnehmbar sind,

  schwanken je nach den Vereuchebediagungen, eis eih.3.

  abhängig vom Schreibdruck, der Papiereorte, den ihter"i

  und dem Gefüge der Kugel. Ibaliche Abbängigkeiten bestehet

  auch bei der Lagerschale.

  Es ist eine Erfahrungetateaehe, daß sehr häufig 1-

  echreiberepitzen durch Verschleiß der Lagerschale vor-

  zeitig zerstört werden oder ihre guten Schreibe%haften

  verlieren. Wie die Anmelderin feststellen konnte, liegt

  dieses vorzeitige Versagen der T.agerechale in erster Linie

  daran, daß die Härtewerte von Lagerkugel und hsgereahale

  sehr stark differieren. Alle bisher bekanntgewordenen

  Lagerschalen sind im Vergleich mit der Kugel sehr weich:

  Dies gilt auch für die bisher bekanntgewordenen mehr-

  schichtigen Lagerschalen, die außer einer relativ weichen

  äußeren Tragschale noch mit einer ebenfalls weichen Ein-

  laufbesahichtung versehen sind.

  Ziel der Erfindung ist die Schaffung einen verbesserten

  Kugellagergehäueee, welchen aufgrund. einer besonderen

  Ausbildung in ihrer tragenden Schicht eine Härten eelt, ..

  die In der Nähe des Härtewertes der hfl :liegt.

  J

  Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe w.-;.rd erfindunge8

  ein Verbundlager vorgeschlagen, welchen gekemzelob*ot `

  ist durch eine äußere Tragschale aua einem Metall t

  hoher Fentigkeit und hoher Streckgrenae 1a Verbhit

  einer inneren galvanisch oder chemisch abgeschiedenen Auflage aus Chrom, Nickel oder einer diese Meta'ye enthal- tenden Legierung mit einer Härte von mehr als 6oo kg/mm2 Vickers-Härte. Vorzugsweise besteht die äußere Tragschale aus Nickel oder Berylliumbron$e, während als innere Auf- lage vorzugsweise Nickelbor oder Nickelphosphor verwendet wird. Vorzugsweise ist die harte innere Auflage noch mit duktilen Metall, beispielsweise mit Gold, Silber, Indium oder Blei abgedeckte Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Kugellagergehäuse dadurch hergestellt werden, daß eine der Schreibkugelabmessung entsprechend vorgeformte, aber bezüglich der aufzubringen Auflagen weiter dimensionierte Kugellagertragscha_e in eine komplexe Nickelealzlöcung einge- bracht und durch Reduktion mit einer Nickel- bzw. Nickellegierungs-Auflage versehen und nach dem Einsetzen des Lagerkugel in an sieh bekannter Weise am Rand eingebördelt wird.
• Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, welche die Herstellung eines gugellagergehäuses erläutert.
• Die Zeichnung zeigt in einem schematischen Vertikalschnitt eine Vorrichtung zur Vernickelung der. Innenflächen einer

  Tragschale für ein rngellagergehäuse.

  Das nachfolgend zu erläuternde Beratellungsvettahren

  verwendet als Ausgangmaterial Kngelsohreiberminsnspitsen-

  Rohlinge, die in großer Stüokaahl gemeinsam weiterverarbei-'

  tet werden können. In der Zeichnung ist zwecks Vereinta#-

  ohung nur eine einzige Kugelachreiberspitze 1 dargestellt.

  Diese Spitzen sind in an sich bekannter Weise, mit ein«

  kapillaren Zuführungskanal 2, einem Ringkanal und Seiten-

  eitebohrung versehen. Die eigentliche, später die

  Schreibkugel aufnehmende Kugellagertragsehale 3 ist ent-

  sprechend den nachfolgend noch aufzubringen Auflagen

  weiter dimensioniert. Da die Lagerschale 3 wegen der

  sehr kleinen Lagerfläche mit einem verhältnismäßig sehr

  hohen Schreibdruck belastet ist, wird für sie ein Material

  gewählt, das eine möglichst hohe Festigkeit von mindestens

  60 kg/mm2, eine hohe Streckgrenze und eine ausreichende

  Dehnung von ca. 5 bis 10'6 besitzt und darüberhinaus auch

  gut zerepanbar ist. Sofern die äugelnahreiberspitsen

  nachfolgend noch einer Wärmebehandlung unterworfen werden

  sollen, soll das Material für den tragenden Teil der z,-

  gereohale 3 auch noch eine bleibende Festigkeit nach "

  i

  einer Wärmebehandlung behalten. Die vorstehenden Bedingen- .

  gen erfüllt beispielrweise eine Kupfer-Beryllium-Zegierung,

  deren Berepanbarkeit durch Zusätze verbessert worden ist

  und die in halbhartem Zustand bearbeitet wurde. .'

  Bei einem beiepield»ine durchgeführt« Versuch wurde für eine Lagerkugel mit einem Durchmesser von 0,.8 mm die zugehörige Lagerschale mit einem Durchmesser von 0,83 mm gebohrt und bei den z.8. 90'0 betragenden Öffnungswinkel für das Kugelbett der Bodensitz etwas tiefer als üblich gel(:gt, weil in der nachfolgend noch zu beschreibenden plstiernng der Boden angehoben wird. Verständlicherweise sollte der Bodensitz des äugelbettes später beim Eindrucken der Kugel nicht stärkere Verformungen erleiden als für die Sitzausbildung notwendig ist.
• Die vorstehend näher erläuterten Spitzen 1 werden jetzt einer chemischen Vernickelung unterworfen, Dies kann beispielsweise mit einer Anordnung geschehen, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Die einzelnen Spitzen 1 werden in größerer Stückzahl. von unten in den Oberteil 4 einer Halterung eingesetzt. Die einzelnen Bohrungen im Oberteil 4, welche die Spitzen 1 aufnehmen, sind mit einem Diohtungering 5 ausgekleidet. In dem Oberteil 4 befindet eich eine Beheizungaäammer E, die von sämtlichen eingesetzten Spitzen 1 durchquert wird. Die Beizer i®t ü'ber zwei Rohrleitungen ? und 8 an eine Wärmequelle angeschlossen. Hierbei handelt es sich vorzugewei®e um eine D«pfbebeigung.
• Hach einer Besohiokung den Oberteils 4 wird an das letztere' ein 7oranntert®il 9 angesetzt, "lohen komplementär

  ausgebildet ist und Mr jede der Spitzen 1 eine gutspaceohe

  de luIffth sbmebohrM 10 auhreiet. Oberteil 4 und Unterteil .

  wtnrden mit sohranbbolsen 11 @tieam1e»,gE: epahet. an den Wh.

  eiasndergrsazenden stireflgohen befindet eich eine Dioh-

  tmg 12. Die Bohr=g 10 ist an Ihr» witerea %de offen

  und dort mit einem geringeren DmhmsRSer versehen med

  kann auch an dieser Stelle wie in der ßeiobenag dafotellt'o

  konieoh aUsmdinden. Die an Boden der Ehrung 10 au@igebil-

  dete Stuwientläahe nimt eine Ringdiohtmg 13 auf,, die

  vorsngeaeist nicht am an der StirenRohe der Spitze 1..

  zur Anlage komdt, sondern auch noch geringfügig in das

  S

  Innere der hageraus»bmmg hineinragt: Durob die Abdioh-

  tungen 5,12 und 13 wird siohergeetellt, da£ der vom Ober-

  teil 4 tmd Unterteil 9 gebildete Einsatz in ein Bad eiaga-

  ®enkt werden kann, ohne 8a8 es zu einer Benetzung der

  Außenseiten der Spitzen 1 kommt. .

  7& die vorgenehene Vernickelung wird der von den beiden

  Teilen 4 und 9 gebildete Eineata in einem Badbebälter 14

  eingenetzt und dabei vorzugsweise in Iingsriohtungen der

  Spitzen 1 auf und ab bewegt.

  anstelle der in der Zeiobmmg dargestellten tnordnmag

  kuma such eine tibliohe ßalvanirohe 2roaiel verwwsdet

  werden.

  Der Badbehitlter 14 .ist mit einer äiokoleslslöama aogemiti

  Die beabsichtigte Reduktion des Nickels an den dem Bad

  ausgesetzten Oberflächen der Spitzen 1 äsnn nach ver-

  schiedenen bekannten Verfahren erfolgen, z.B. durch

  Rrpophoophit oder vorzugsweise durch Boranat in stark

  alkalischem Bad bei 900 0. Bei diesem Boranat-Verfahren

  wird beispielsweise eine starke Niokelborsohicht von

  15 skr aufgebracht.

  Damit die Reduktion des Nickels an allen Spltzei,@ gleich-

  zeitig eineetst, wird vorzugsweise eine e' er:@.,ohe

  2 1.impfung vcrgenoa®en. Nach der Animpfong k-ann r

  elektrische Ionkt wieder aus dem Badbehälter en4 feix t

  werden.

  Die aus Ober- und 'Unterteil 4,' rs`@ ..

  ist vorzugsweise aus 1818 Chrom-Nickel-S t ..:.

  damit alle Spitzen gleichzeitig elektrisch angelt#Ift

  werden können und nach erfolgter Abseheidung vGi#i °$r

  Balterung die Nickeleohioht durch eine Behandlig mit

  Salpetersäure leicht entfernt werden kann.

  Die Dampfbeheizung Uber die Leitungen 7 und 8 beMstigt

  den Reduktionsvorgang und die Absoheidungsgesobwiaäigkeit.

  ist die Dichtung 13 in vorbesobriebeaer Weise eo ausge-

  bildet, da£ sie geriagMgig in das Innere der ier-

  ausnehmuag eingreift, entfallen andernfalls möglicherweise

  auftretende Bohwieriglmiten beim Zinnetzen und Binbfslar

  der Kugel. Vor alles weine viokelsehiohten in einer Stuke

  von sehr als 15 ay autgeäraoht werden, kamen a Ile

  Sohwierigkeiten wegen der nooh notwe"igea plastieshsa

  Verformmg und der Hafiestigteit swisohen des Grund-

  material und der harten Sobioht entstehen.

  Eine weitere 10gUohkeit der Ianeaveraiohelung ist die

  1uwendung der in Patent 1 162 660 der Anaveläerix angsgeb@

  nen Wafabmen.

  8soh der Vernickelung können die Spitzen 1 wieder aus

  der Halterung entnommen werden, um dann in an sich

  bekannter Weise ihre Kugeln $u erhalten, die man ent-

  epreobend den üblichen Verfahren eiabördelt.

  Um die Eigensobsttea des Ifr® als Kflsobreiberapitief

  noch weiter zu verbessern, wird geM dieser Ectindmg

  ferner vorgesohlsgsa, auf der hartes itokelsohieht eine

  ausätsliohe weichere Bohioht autsubribgea, die äie

  Binlaufeigensoöatten und die Haltbepdoeit den Is<gers

  erhöht. Bo kam s R B, eine von htem@äes @unrtzeu sie

  beispielsweise eine satisoa-d'reie $ilb@amohioht gewollt

  Werden, die ssa aus eines syaaiäinohmt @-Unten grl"

  nisoh abscheidet. lnoh hier kann eastspa@sohe@nä dm vor.

  erltnterten Veraiotlvngavertsbren @ros,#4 OOft wräea.

  Diese dritte ljagsrsohioht aus duktilen %etall kum

  beinpielsweiee eine Stärke von 10 my haben und aus einem

  duktflem Netall,xie beispielsweise Gold, Silber, Indium

  oder Blei bestehen. Bei der Verwendung von. Silber kam

  ferner noch daran gedacht vordem, auf die Silbersohioht

  eine dünne Goldnohioht von 18 bis 24 Karat in einer

  Stärke von 1 MW aut$nbringea. Bin solch dünner Gold-

  überzug verhindert eine Korrosion den Silbers bei

  Sohweieleiawirlnmg.

  Die fertigen äfleohreiberspitsen können nach dem

  Einsetzen der Kugel noch einer Wärmebehandlung im

  Vsgnm oder in einer Soäutzgssatmoephäre bei einer

  Temperatur von 300 bis 500° 0 unterzogen werden. Die

  Wärmebehandlung iUhrt $u einer Aushärtung der Niokelbor-

  sohioht und auch der Berylliumbronse. Hierbei kann sowohl

  die Niokelbor®ohioht wie auch die Berylliumbron$e über

  den Punkt maximaler Aushärtung hinweg erwermt werden,

  da bei beiden Materialien die Abriebfestigkeit bei

  überhärtneg ansteigt. Bei dem vorsrwälmten praktizierten

  Beispiel wurde mit einem Halbmnilrro-SErteprtiter bei

  300 g Belastung eine Uxts der Niokelborsohioht von

  1100 kg/=2 und bei der 13eryl1iumbroa$e von 410 irg/ma2

  Viokers-nrte gemessen.. Außerdem verbessert die Wärme-

  den Verbund der einzelnen Soblohten und en

  ergibt sich auch eine Diffusion. der Sohiehten, die eine

  ~ige Beeinflussung der hagereigeasohstten bewirkt.

  Sofern die vorete Växmebehamdlnag dnrahOsfMmt

  verden eoll, mu6 beim Eiabördela der Xngel die in der

  8eryllinabronae bei der Wäraerbehsndltmg a rete@de `

  1Coatrslrtion berttolceiohtigt werdeag d.h. es mae die

  einsneetseade l'-gerlfgel vor der Wir»behemdlmtg eia

  et»s vBertes Spiel haben.

Claims (1)

1. P a t e n t a n e p r U c h e 1. Kugellagergehäuse für Kugelechreiberminenspitzen mit einer mehrschichtigen Lagerschale, gekennzeichnet durch eine äußere Tragschale aus einem Metall mit hoher Festigkeit und hoher Streckgrenze in Verbindung mit einer inneren galvanisch oder chemisch abgeschiedenen Auflage aus Chrom, Nickel oder einer diese Nietalls enthaltenden Legierung mit einer Härte von mehr eis 600 kg/=2 Vickere-Härte. 2. Kugel'! agergehäu®e nach Anspruch 1, z>,#,.: ° ßh e'ä.exaaei oh.@ net, daß die äußere Tragschale aus umbron$e besteht. 3. Kugellagergehäuee nach Anspruch 1 und 2, dadurch Sekennzeichnet, daß die innere Auflage aua Nickelbor oder Nickelphosphor besteht. 4. 8ugellagergehäuse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß die innere Auflage großer Härte mit einem duktilen Metall abgedeckt ist. 5. Kugellagergehäuse nach Anspruch 4,daduroh daß die duktile Abdeckung eines oder mehrere der Metalle Qold,:Silber, Indium oder Blei enthält. 6. Verfahren tnr Sereteliirag v= 1Cng@sl@ragrgeh@vsera noch Änsprnoh 1 bis 5 s dadwmh gehwiaseioh»t, dae eine der Sohreibhugela@seeamg enta@paceoäund v@oargetoarartO, ib11`# besüglioh der anfsubring@äet @nl@rgeet v@sitsr d3e#- sionierte 1Cngeilsgale in eine looe#.eaOS fiao@n#.- salslßsmnrg eiagetooaoht Md twoh @eä@ mit eiset Wiokel# baw. l@io@Oeile@iexna.@lnfuge lw hea md nach den äiasstsea der rag «lawel in zu nioh !0!r Weine an Rand eifbftdelt wird. 7. Verfahren nach Anofoh 6, dadnroh gekenaseioä»t, 4a8 die Kugellagertragsahsle bei der @ehaadlm@ iü Nickelbad fron außen, vorswreies durch Daspf b"eiat wird. B. Verfahren nach ä»porooh 6 nad 7, äsämah gshuansiohnet.s daß die hageraohale bei der 8shand7.umg in lüalaef@rä an imcen Außenseiten abaedeoict wind. g. 90r hi'@ »oh hreprueh 6 bis 8, daderoh gsloemmge., daß die ?ragsrso@aie bei der @ioloelabsolran 410c Fite in @asieh äert ei@rssbiela Reb- gedeckt wird. -10.0 9eccl@l Moh i»pwoeh 6 bser 9, 4*#m" rr 4#B die ait ä11 lers@r@e Habite gn@oh .## , b41 Set lumffl 048r f@wadmit