DE1775017A1 - Schmierungsfreie Reibpaarung - Google Patents
Schmierungsfreie ReibpaarungInfo
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Description
DR. MÜLLER-BORE DIPL.-ΙΝΘ. QRALFS 1775017
DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL
27. Juni 1968 Fi/Sv - C 928
Centre Stephanois de Recherche Mecanique
HIDROMECANIQUE ET EROTTEMENT
79, rue Neyron SAIMi-ETIENNE (Loire) Frankreich
Schmierungsfreie Reibpaarung
Die Erfindung betrifft eine schmierungsfreie Reibpaarung, die
verschleiß- und korrosionsfest ist und in verschiedenen Umgebungen,
wie in Luft, Wasser, Dampf oder Gas, korrodierenden Fluiden, oxydierender Umgebung, usw., ohne Rupfen arbeiten
kann.
Diese Reibpaarung zeichnet sich dadurch aus, daß von den aneinander
reibenden Teilen das eine aus Gold und das andere aus einem Material auf Chrombasis besteht.
Zur Herstellung dieser Paarung werden die mit ihren Oberflächen aneinander reibenden Teile aus Gold oder einem Material auf
Chrombiisia vorzugsweise unter Zwischenlage einer Hartmetallschicht
auf das Grundmetall aufgebracht.
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Demgemäß-wird das Reibteil aus Gold, das aus einer Goldschicht
von 3 "bis 20 Mikron besteht, auf eine Nickelschicht aufgebracht,
welche am Grundmetall des Teiles befestigt ist.
Das Reibteil aus Chrom oder einem Gemisch von Chrom und Chromoxyd wird entweder durch direkte Ablagerung von Chrom auf dem ·
Grundmetall, wenn dieses mit dem Chrom eine Legierung eingehen kann, oder unter Zwischenfügung aufeinanderfolgender Schichten
von ineinander löslichen Metallen, wie insbesondere Nickel und Kobalt, aufgebracht.
Die Erfindung wird im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Reibpaarung,
Figur P. eine erläuternde Kurvendarstellung, die
Fig. 3 und 4- die Verwendung der Reibpaarungselemente, und
Fig. 3 und 4- die Verwendung der Reibpaarungselemente, und
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Versuchsvorrichtung
der Reibpaarung.
Nach Fig. 1 weist das erste Teil A der Reibpaarung von innen
nach außen folgende Bestandteile auf:
nach außen folgende Bestandteile auf:
- das Grundmetall 1, das mit Nickel Legierungen bilden kann,
- eine Nickel-Zwischenschicht 2, deren Dicke in Abhängigkeit
. von der Härte des Grundmetalls 1 bestimmt isi#t
. von der Härte des Grundmetalls 1 bestimmt isi#t
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* ■'■■
- eine Oberflächenschicht 3 aus Gold, deren Dicke zwischen 3 und 20 Mikron liegt.
Die Dicke der Nickelschicht wird zwischen zwei Grenzwerten gewählt, die in der Kurvendarstellung gemäß Fig. 2 angegeben
sind. In dieser Kurvendarstellung ist auf der Abszisse die Härte Δ des Grundmetalls 1 ausgedrückt in Vickers-Werten
unter einer Belastung von 25 Gramm und auf der Ordinate die
Dicke e der Nickelschicht in Mikron aufgetragen. Der Wert für die Dicke der Nickelschicht wird so gewählt, daß er in
dem Bereich a zwischen den zwei Kurven b und c liegt.
Das zweite Teil B der Reibpaarung weist entsprechend Fig. 1 von innen nach außen folgende Bestandteile auf:
metall
- das Basi 4, das so gewählt ist, daß es mit dem Chrom
Legierungen bilden kann,
- eine Zwischenschicht 5» die aus einer beliebigen Verbindung zwischen Chrom und einem oder mehreren anderen Metallen bestehen
kann, wobei eines dieser Metalle das Grundmetall selbst sein kann,
- eine Oberflächenschicht 6, die aus einem Gemisch von Chrom und Chromoxyd beateht und deren Dicke geringer als 2 Mikron
ist.
Die Dicke der harten Schicht 5 ist größer als 10 Mikron. Ihre Härte geht in einem Bereich zwischen 0,01 und 0,5 mm unterhalb
der Oberfläche durch ein Maximum und nimmt dann im Maße des
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Eindringens nach innen ab, um progressiv dtfe H&rte© deB Grund-*
metalls im Inneren zu erreichen» Biese m&lia&ie Ö&rt© der
Zwischenschicht liegt über einer Vickere-fiirtt v©& ^OO bei
25 Gramm.
Die Oberflächenachicht 6 wird durch Polieren oder Sehleifen
oder durch andere eine Reibung gewährleistende Hit%el erhäl-P
ten, wobei diese Vorgänge vorzugsweise trocken und in oxydieren
der Umgebung durchgeführt werden. Die Üs^gebüniöfttaöö^häre kann
dabei Sauerstoff oder auch die Ümgebungsluft sein* Vorteilhaft
terweise wird es zugelassen, daß sich das 3?eil im Verlauf dieses
BearbeitungBvorgangs frei erwärmt. Die oberflächenschicht
kann gleichermaßen durch ein beliebiges Verfahren erhalten werden, das eine Oberflächenoxydierung gewährleistet» Öle ftäUhigkeit
dieser Oberflächenschicht soll den tfert YOiI iO Mikro *
der CLA - Norm (Center Line Average) nicht
Bei einer AusführungsVariante der Reibpaarung gemäß der iSrfindung
besteht die auf dem Teil B ausgebildete Zwischenschicht 5 aus Chrom. Wenn das diesee Teil B bildende Srundmetall in diesem
Falle mit Chrom nur schwer Legierungen bildet, so werden zwischen dem Grundmetall und dem Chrom aufeinanderfolgende
Schichten von Metallen in der Weise vorgesehen, daß jedeö
dieser Metalle gleichzeitig in dem ihm vorhergehenden und dem
nachfolgenden Metall löslich ist, wobei daö direkt mit dem Grundmetall
in Berührung stehende Metall in diesem löslich ist und
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das letzte Metall, das direkt in Berührung mit dem Chrom steht, Nickel oder Kobalt, und vorzugsweise Nickel, ist. Die jeweiligen
Dicken der verschiedenen aufeinanderfolgenden und zwischen dem Grundmetall und der Chromschicht angebrachten verschiedenen
Schichten liegen zwischen 0,5 und 10 Mikron.
Bei dem Einsatz der Reibpaarung gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Gold und dem Gemenge von Chrom und Chromoxyd
an der einen und der anderen der zwei Oberflächen in Abhängigkeit von den kinematischen Einsatzbedingungen der sich miteinander
in Berührung befindenden Teile bestimmt. Wenn die eine der Flächen geschlossen ist, d.h. während eines Zyklus von dem
Auflagebereich ganz durchlaufen wird, so wird für diese geschlossene Fläche Gold verwendet werden. In einem derartigen
Fall wird das Chrom der offenen Flähe zugeordnet sein, d.h.
der Fläche, die während eines Zyklus von dem Auflagebereich nicht ganz durchlaufen wird. Dies ist der Fall bei dem in Fig.3
dargestellten Beispiel, wo sich eine Welle 10 in einem Lager dreht. Die auf die Wolle ausgeübte Kraft greift in der durch
den Pfeil F angegebenen festen Richtung an. In diesem Falle ist die Welle 10 vergoldet und die Oberfläche des Lagers 11
ist; mib einem Gemisch von Chrom und Chromoxyd überzogen. Wenn
jedoch im Gegensatz zum vorhergehenden Falle keine der Oberflächen die Bedingungen für "geschlossen" oder "offen" erfüllt,
so wird day Gold für diejenige der zwei Flächen verwendet, auf
der der Auflagebereich den längsten Weg zurücklegt. Dies ist
boiiipio.L'iv/iL.'Jo dnv Fall bei dor Ln 1'1Lc. yl· durgenbellten Anord-
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nung, wo ein Schlitten 13 auf einer Führungsschiene 12
und das Gold für die Führungsschiene und das Gemisch von und Chromoxyd für den Schlitten verwendet ist.
Der beste Anwendungsbereich der Reibpaarung gemäß der Erfindung
liegt in den Betriebsfällen mit freier Oxydation und Erhitzung vor, wobei die Reibung die konstante Regenerierung der Ober-"
flächenschicht gewährleistet, die aus einem Gemisch von Chrom und Chromoxyd besteht. Im entgegengesetzten Falle ist die Reibung
nur gut, solange diese Oberflächenschicht noch vorhanden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von nicht einschränkenden Beispielen erläutert, in denen vergleichende Ergebnisse von Versuchen
angeführt sind, die auf einer Reibungsmaschine durchgeführt wurden, in der gemäß Fig. 5 ein Ring 14 mit einem Durchmesser
von 35 mm mit regelarer Geschwindigkeit gedreht wird
und dabei unter regelbarer Belastung auf einem Auflagerplättchen 15 aufliegt, das eine gleichförmige lineare Wechselbewegung mit einer Amplitude von 18 mm durchführt.
Der Ring und das Plättchen bestehen aus geglühtem, mittelhartem
Kohlenstoffstahl XC der Zusammensetzung: 0,36 % C1 0,28 % Si,
0,55 % ΪΊη, Rest Eisen. Der Ring (geschlossene Oberfläche) wurde
zunächst vernickelt und dann vergoldet. Das Plättchen (offene
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:*·,■■
177501?
Oberfläche) ist verchromt, und seine Rauhigkeit beträgt 15 Hikro-Zoll ClA1 welche dadurch erhalten wurde, daß zunächst
ein Polieren mit Schleifpapier und dann ein Polieren mit Aluminiumoxyd durchgeführt wurde, und zwar in Umgebungsluft,
wobei sich das Teil frei erwärmen konnte.
Die das Plättchen gegen den Ring drückende Belastung beträgt 24 daN, und die Gleitgeschwindigkeit ist 0,075 m/sec, Das
vorher mit Äthylacetat entfettete Teil reibt in Umgebungsluft. Bei diesen Bedingungen kann die Reibung während drei
Stunden mit einem Reibungskoeffizienten von 0,18 andauern, ohne daß dabei irgendein Schlechterwerden der Oberflächenzustände
und irgendeine Korrosionsspur auftritt.
Die Prüfkörper sind die gleichen wie in Beispiel 1, aber dieses Hai wird auf den Plättchen in die Oberflächenschichten Chrom
diffundiert, inschließend wird das Plättchen in gleicher Weise
wie im vorhergehenden Beispiel poliert.
Der Reibvorgang kann dann während dreier Stunden unter einer Belastung von 35 daN und mit einer Gleitgeschwindigkeit von
0,5 m/Sekunden in Umgebungsluft mit einem konstanten Reibungskoeffizienten
von 0,15 erfolgen. Dabei sind die Zustände der Oberflächen einwandfrei, und es zeigt sich keinerlei Korrosions-
SpUr" 109828/0888
Es wird der gleiche Ring wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet.
Das Plättchen besteht aus rostfreiem Stahl der ixt Z5 CN 18.10 der Zusammensetzung j 0,024 % C1 0,58 56"'ISIi,
0,76 % Mn, 11,5 % Ni, 19,5 % Cr, 0,23 % Ho, 0,02 % Ti, Hest
fc Eisen. Auf dieses Plättchen wird auf elektrolytischem Wege eine Chromschicht aufgebracht, wobei zwischen die Basis aus
rostfreiem Stahl und der Clirom-OberflächembepcMchtung eine
Zwischenschicht aus Nickel vorgesehen wird. Die auf diese Weise erhaltene Oberfläche wird anschließend in gleicher
Weise wie in den vorhergehenden Beispielen poliert·
Die auf diese Weise behandelten Teile können tinter einer
Belastung von 35 daN und mit einer Gleitgeschwindigkeit
von 0,5 m/ßekunden in Umgebungsluft ohne irgendeine Spur
von öl oder Fett während einer Stunde mit einem Kelbungßkoeffizienten
von 0,15 gleiten, ohne daß dabei irgendein Schlechterwerden der Oberflächenzustände eintritt und eine
Korrosion erfolgt.
- Patentansprüche -
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BA0
Claims (8)
1. Schmierungsfreie Reibpaarung, die verschleiß- und korrosionsfest
ist, dadurch gekennzeichnet, daß eines der reitenden Teile (3, 6) aus Gold und das andere aus einem
Iiaterial auf Chrombasis besteht.
2. Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die reibenden Teile unter Zwischenlage einer Hartmetallschicht (2,5) auf dem Metall des Basisteils (1,4·)
angebracht sind.
3. Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der reibende Teil aus Gold aus einer Goldschicht (3) von 3 bis 20 Mikron besteht, die auf eine Nickelschicht
(2) aufgebracht ist, welche an dem Basismetall (1) befestigt ist.
4. Reibpaarung nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der reibende Teil (6) auf der Basis von Chrom aus einem Gemisch von Chrom und Chromoxyd besteht.
5. Reibpaarung nach den Ansprüchen 1,2 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der reibende Teil (6) auf .
Chrombasis an dem Basisteil (4·) mittels einer harten Schicht (5) befestigt ist, die aus Chrom oder einer beliebigen Verbindung
zwischen Chrom und einem oder mehreren anderen
109828/0888
ßAD ORIGINAL
- ίο -
Metallen besteht, wobei eines dieser Metalle das Basismetall selbst sein kann.
6. Reibpaarung nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η ζ eichn
e t, daß der reibende Teil (6) auf Chrombasis an einer Chromschicht (5) befestigt ist, die selbst von dem das Basisteil
(4) bildenden Metall durch eine Nickel- oder Kobalt schichl
getrennt ist.
7. Reibpaarung nach den Ansprüchen 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das reibende Teil (6) auf
Chrombasis mit dem Basismetall (4) durch aufeinanderfolgende
Schichten von ineinander löslichen Metallen verbunden ist.
8. Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Goldschicht der geschlossenen Fläche (10,12) zugeordnet ist, während die Schicht auf Chrombasis für die
offene Hache (11, 13) bestimmt ist.
109828/0888
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |