DE1771118B1

DE1771118B1 - Verfahren zur thermischen verguetung von mineralischen lagerteilen und verwendung eines nach diesem verfahren vergueteten mineralischen lagerteiles

Info

Publication number: DE1771118B1
Application number: DE19681771118
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Dr Merz
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1968-03-11
Filing date: 1968-04-03
Publication date: 1971-03-04
Also published as: NL142656B; JPS5333604B1; NL6903686A; AT285420B; CH358468A4; CH504034A; FR2007338A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Vergütung von mineralischen Lagerteilen aus Korund oder ähnlichen mineralischen Werkstoffen. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine spezielle Verwendung eines thermisch vergüteten minerauschen Lagerteiles, bei der die erzielte Verbesserung in besonderem Maße zur Geltung kommt. Für Kleinlager in Instrumenten, Uhren oder als Unterlager, vorzugsweise in Elektrizitätszählern, ist eine hohe Reibungskonstanz bei Gleitreibung unter hohem spezifischem Lagerdruck erforderlich. Ungenügende Reibungskonstanz verursacht, z. B. bei Zählern, nicht in die Zählereichung einbeziehbare Zählerfehler, die sich im Laufe der Zeit untragbar vergrößern.

Es ist bekannt, daß Lagerteile auf Korund-Basis von der Bearbeitung her eine amorphe Politurschicht aufweisen, welche die günstigen Festigkeitseigenschaften des Grundmaterials verdeckt. Es wurde daher schon empfohlen, diese Politurschicht durch eine thermische Rekristallisation, beispielsweise durch Temperung bei einer Verweilzeit von 1 Stunde bei 1200° C oder von etwa 4 Stunden bei 1000° C, zu entfernen, wobei die Kohäsion der oberflächennahen Bezirke gefördert, Oberflächeninhomogenitäten ausgeglichen, die Mikrorauhigkeit verkleinert und auf diese Weise die Reibungsverhältnisse verbessert werden sollen.

Andere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß gerade die Anwesenheit der Politurschicht ein wesentliches Erfordernis für ein gutes Laufverhalten von mineralischen Lagerteilen ist. Das Vorhandensein bzw. die Aufrechterhaltung dieser äußerst dünnen Politurschicht, deren Dicke höchstens 10 bis 20 A beträgt, ist entscheidend für eine gute Reibungskonstanz. Um ein Abtragen dieser dünnen Polierschicht während der Laufzeit zu verhindern und andererseits deren Bildung zu fördern, wurden bereits Additive zum Lagerschmiermittel empfohlen, die das Politur-Abnützungsgleichgewicht während der Laufzeit konstant halten. Besonders bei der Verwendung eines mineralischen Lagerteiles in hochbelasteten Gleitlagern erhalten diese Überlegungen eine große Bedeutung.

Bei der weiteren Untersuchung der vorstehend erwähnten Sachverhalte konnten nun überraschende Erkenntnisse gewonnen werden, deren Anwendung zur Verbesserung der Laufeigenschaften mineralischer Feingerätelager führt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur thermischen Vergütung von Lagerteilen aus Korund oder ähnlichen mineralischen Werkstoffen vorgeschlagen, bei welchem die Lagerteile während einer Verweilzeit von einigen Stunden, zweckmäßig von etwa 2 Stunden, bei einer unterhalb der Rekristallisationsbedingungen des Werkstoffes liegenden Temperatur von 200 bis 600° C, vorzugsweise bei 400° C, getempert und anschließend der Abkühlung überlassen werden.

Es wurde nämlich gefunden, daß durch eine Behandlung von Lagerteilen auf Korund-Basis bei Temperaturen im Gebiet der kristallphysikalischen Erholung, d. h. bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationsbedingungen, ein außerordentlich hoher Vergütungseffekt auftritt, der nicht vorhersehbar war.

Dieser überraschende Effekt wirkt sich besonders günstig aus, wenn ein erfindungsgemäß vergüteter mineralischer Lagerteil in für die vorliegende Erfindung außerdem kennzeichnender Weise zusammen mit einem weiteren Gleitpartner und unter Zugabe eines Gleitmittels als hochbelastetes Gleitlager mit annähernd punktförmiger Gleitfläche verwendet wird.

Zur Temperung verweilen die Lagerteile in einem Ofen. Um Spannungen zu vermeiden, soll die Abkühlung auf Zimmertemperatur allmählich erfolgen, vorzugsweise nach Art der bekannten Ofenabkühlung. Sehr gute Ergebnisse werden bei Behandlungstemperaturen von 200 bis 600° C erzielt, unter Berücksichtigung der entsprechenden exponentiell verlaufenden Verweilzeit-Korrektur.

Die Behandlung erfolgt im allgemeinen unter normaler Luftatmosphäre, jedoch kann sie auch in anderen Gasen durchgeführt werden, vorzugsweise in einer Wasserstoffatmosphäre.

In der Zeichnung sind Meßergebnisse als Beispiel dargestellt. Die Zeichnungsfigur zeigt ein Diagramm mit drei Kurven, die den prozentualen Fehler eines Elektrizitätszählers in Abhängigkeit von der Anzahl Systemumdrehungen darstellen.

Der Kurvenzug 1 läßt das Verhalten eines normalen, unbehandelten Einstein-Saphir-Unterlagers erkennen, während die Kurve 2 eine drastische Verschlechterung eines Lagers mit bei 1200° C getempertem Lagerstein deutlich macht. An einem Unterlager gleicher Bauart, jedoch mit einem Lagersaphir, der während zwei Stunden einer Temperatur von 400° C ausgesetzt war, wurde die Kurve 3 gewonnen.

Als Lagerkugel diente eine Stahlkugel und als Schmiermittel ein Mineralöl. Jede der in der Zeichnungsfigur dargestellten Kurven ist aus jeweils sechs parallel geführten Versuchsreihen gemittelt.

Als Ergebnis wurde festgestellt, daß eine Temperung bei 1200° C keinesfalls eine Verbesserung des Laufverhaltens, sondern vor allem bei längeren Laufzeiten eine erhebliche Verschlechterung bewirkt. Der einer zweistündigen Temperung bei 400° C unterworfene Saphir zeigt hingegen ein vorzügliches Laufverhalten hinsichtlich seiner Reibungskonstanz und somit eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber dem unbehandelten Normal-Saphir.

Bei der Verwendung eines wie beschrieben getemperten mineralischen Lagerteiles ergeben sich weitere Vorteile, wenn als Gleitpartner eine warmfeste Stahlkugel verwendet und dem Gleitmittel eine an sich bekannte Substanz zugesetzt wird, welche die Rekristallisation in der Politurschicht des Minerals verhindert oder wenigstens hemmt. Allein schon die zusätzliche Anwendung solcher Additive zum Gleitmittel wirkt sich weiter verbessernd aus, auch wenn als Gleitpartner nur z. B. eine Kugel aus gewöhnlichem Kugellagerstahl dient. Bevorzugte Verwendungen eines nach der Erfindung getemperten mineralischen Lagerteiles ergeben sich bei Unterlagern für Elektrizitätszähler, insbesondere bei sogenannten Einsteinlagern, wobei das Mineral in der Regel als Lagerpfanne dient. Sehr vorteilhaft ist ebenfalls die Verwendung des wie beschrieben getemperten mineralischen Lagerteiles als Lagerstein für Uhren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermischen Vergütung von Lagerteilen aus Korund oder ähnlichen mineralischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteile während einer Verweilzeit von einigen Stunden, zweckmäßig von etwa 2 Stunden, bei einer unterhalb der Rekri-

stallisationsbedingungen des Werkstoffes liegenden Temperatur von 200 bis 600° C, vorzugsweise bei 400° C, getempert und anschließend der Abkühlung überlassen werden.

2. Verwendung eines nach dem Verfahren nach Anspruch 1 vergüteten mineralischen Lagerteils, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Lagerteil zusammen mit einem weiteren Gleitpartner unter Zugabe eines Gleitmittels als hochbelastetes Gleitlager mit annähernd punktförmiger Gleitfläche verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ofenabkühlung angewendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in normaler Luftatmosphäre erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung in einer Wasserstoff-Atmosphäre erfolgt.

6. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Gleitpartner eine warmfeste Stahlkugel verwendet wird.

7. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Gleitpartner eine Kugel aus Kugellagerstahl verwendet wird.

8. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleitmittel eine Substanz zugesetzt wird, welche die Rekristallisation in der Politurschicht des Minerals wenigstens hemmt.

ίο

9. Verwendung nach Anspruch 2 und einem

der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Lagerteil als Teil eines Unterlagers eines Elektrizitätszählers verwendet wird.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlager ein Einsteinlager verwendet wird.

11. Verwendung nach Anspruch 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische

so Lagerteil als Lagerstein für Uhren verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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