DE19541468A1

DE19541468A1 - Verfahren zum Herstellen einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung

Info

Publication number: DE19541468A1
Application number: DE19541468A
Authority: DE
Inventors: Muneo Mizuta
Original assignee: JATCO Corp
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2015-11-08
Also published as: JPH08134624A; DE19541468C2; JP3280174B2; US5659876A

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen in einem Verfahren zum Herstellen einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, aus einem Bimetall-Material, das ein Verbundmaterial mit unter schiedlichen Metallen ist, und mehr im einzelnen eine Wärme behandlung in solch einem Verfahren.

Bisher ist es bekannt, einer Unterlegscheibe mit einer Ver dickung aus einem Verbundmaterial wie beispielsweise einem Bimetall-Material mit einer Lagerlegierung und einer Legie rung auf, das aus einer Legierung auf Eisenbasis zu bilden. Ein solches Bimetall-Material wird herkömmlich erzeugt durch Bonden unterschiedlicher Metalle durch Heißplattierung, Kalt plattierung, Sintern oder dergleichen. Das Bimetall-Material als Material für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung wird gewöhnlich durch Sintern hergestellt. Zusätzlich wird eine Wärmebehandlung durchgeführt in dem Prozeß zum Herstel len des Bimetall-Materials durch das Sintern und in einem Prozeß zum Herstellen der Unterlegscheibe mit einer Verdic kung aus dem Bimetall-Material. Eine solche Wärmebehandlung wird herkömmlich folgendermaßen ausgeführt:
Zuerst wird eine Pulver der Lagerlegierung auf ein Grundmate rial gesprüht und gewalzt, um ein Verbundmaterial zu bilden. Das Verbundmaterial wird einem primären Sintern (Glühen) und dann einem primären Walzen unterworfen. Das Verbundmaterial wird danach einem sekundären Sintern unterworfen, um ein Bi metall-Material zu bilden. Ein sekundäres Walzen wird durch geführt an dem Bimetall-Material, um es auf diese Weise zu ebnen. Ein Rohling von der Gestalt einer Unterlegscheibe wird aus dem Bimetall-Material ausgestanzt unter Verwendung einer Presse. Der so geformte Rohling wird durch einen Kantenbrech schritt (burring) zu einer Unterlegscheibe mit einer Verdic kung geformt. Danach wird das Grundmaterial in einem Aufkoh lungsprozeß aufgekohlt (carburized), um das Grundmaterial zu festigen.

Man ist jedoch auf Schwierigkeiten gestoßen in dem oben be sprochenen herkömmlichen Produktionsverfahren der Unterleg scheibe mit der Verdickung, in welchem die Unterlegscheibe mit der Verdickung durch da primäre Sintern und das sekundäre Sintern erzeugt wird, und außerdem danach eine Aufkohlung für das Grundmaterial durchgeführt wird.

Dementsprechend umfaßt das herkömmliche Produktionsverfahren der Unterlegscheibe mit der Verdickung unvermeidlich viele Schritte und ist in seiner Produktivität verschlechtert und schwierig in der Qualitätskontrolle, was die Herstellkosten der Unterlegscheibe mit der Verdickung erhöht.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdic kung, wodurch bei den herkömmlichen Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung vorhandene Schwie rigkeiten wirksam überwunden werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines ver besserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung, in welchem die Anzahl von Schritten bei der Herstellung der Unterlegscheibe vermindert ist, um die Pro duktivität der Unterlegscheibe zu erhöhen bei Senkung der für die Herstellung der Unterlegscheibe benötigten Kosten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines ver besserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung, in welchem ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen für aus einem Bimetall-Material gebildete Unterleg scheibe gleichzeitig durchgeführt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung umfaßt gemäß der Erfindung die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge, (a) daß eine Legierung für ein Lager aufgebracht wird auf einem Grundmetall, das aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, um ein Verbundmate rial zu bilden, (b) daß das Verbundmaterial gesintert wird, um ein Bimetall-Material zu erhalten, um so ein primäres Sintern auszuführen, (c) daß das Bimetall-Material zu einer Gestalt der Unterlegscheibe mit der Verdickung verarbeitet wird, und (d) daß gleichzeitig ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen der Unterlegscheibe mit der Verdickung ausgeführt werden, um so das Sintern der Lagerlegierung fertigzustellen und das Grundmetall aufzukohlen.

Bei diesem Herstellverfahren ist aufgrund des gleichzeitigen Durchführens des sekundären Sinterns und des Aufkohlens für die Unterlegscheibe die Anzahl von Schritten in dem Herstell verfahren (insbesondere während einer Wärmebehandlung) ver mindert, wodurch die Produktivität der Unterlegscheibe mit der Verdickung verbessert wird, während die für die Wärmebe handlung benötigte thermische Energie reduziert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, hergestellt gemäß einem Herstellverfah ren der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt in der Richtung von Pfeilen im we sentlichen entlang der Linie X-X in Fig. 1;

Fig. 3A bis 3E erläuternde perspektivische Ansichten einer Ausführungsform des Herstellverfahrens der Unterlegscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 4A bis 4F erläuternde Ansichten eines Bearbeitungs prozesses der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Un terlegscheibe, der einen Bestandteil der Ausfüh rungsform des Herstellverfahrens der Fig. 3A bis 3E bildet; und

Fig. 5A und 5B Diagramme, welche jeweils Arten von Tem peratursteuerungen für das primäre Sintern und das sekundäre Sintern und Aufkohlen in der Ausführungs form des Herstellverfahrens der Fig. 3A bis 3E zeigen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine gemäß der Erfindung herge stellte Unterlegscheibe mit einer Verdickung durch das Be zugszeichen W bezeichnet. Die Unterlegscheibe W ist allgemein ringförmig und bildet ein zentrales Kreisloch 3 (6a). Die Un terlegscheibe W wird geformt aus einem Bimetall-Material, um fassend ein blattförmiges Grundmetall 1 und eine blattförmige Legierung (im folgenden als Lagerlegierung bearing alloy) be zeichnet) 2, die als Lager zu verwenden ist. Die Lagerlegie rung 2 ist fest auf das Grundmetall 1 plattiert. Das Grundme tall 1 besteht aus einer Legierung auf Eisenbasis. Wie deut lich in Fig. 2 gezeigt, wird die Unterlegscheibe W mit einer Verdickung 6c gebildet, die nach oben oder in einer Richtung von einer unteren Fläche der Unterlegscheibe W (die einen Teil des Grundmetalls 1 bildet) weg vorragt. Die Verdickung 6c ist ringförmig und entlang der inneren Peripherie (die das zentrale Loch 3 definiert) der Unterlegscheibe W ausgebildet.

Eine Ausführungsform eines Herstellverfahrens der obigen Un terlegscheibe W wird anhand der Fig. 3A bis 3E und 4A bis 5B besprochen.

In einem in Fig. 3A gezeigten Vorbereitungsschritt wird das blech- oder blattförmige Grundmetall 1 einer Vorbehandlung umfassend Abspülen und Entfetten unterzogen. Danach wird das vorbehandelte Grundmetall 1 zu einem Pulversprühschritt über führt, bei welchem Pulver der Lagerlegierung 2 auf die Ober fläche des Grundmetalls 1 aufgesprüht wird, wie in Fig. 3B gezeigt. Die Lagerlegierung 2 auf dem Grundmetall 1 wird dann kompaktiert oder gepreßt, um eine blattartige Form anzunehmen zu dem Zweck, ein Sintern eines Verbundmaterials B′ umfassend das Grundmetall und die Lagerlegierung zu ermöglichen, obwohl nicht gezeigt.

Dann wird das Verbundmaterial B′ zu einem primären Sinter schritt übertragen, in welchem das Verbundmaterial in einen Netzband-Durchlaufsinterofen eingebracht und 15 Minuten lang auf 820°C erhitzt wird, wie in Fig. 3C gezeigt, so daß ein Bimetall-Material B mit dem Grundmetall 1 und der Lagerle gierung 2 gebildet wird. Eine Art der Temperatursteuerung für den primären Sinterschritt ist in Fig. 5A dargestellt, in der PH das Vorheizen andeutet und AC das Abkühlen oder Kühlen mit Luft andeutet. Das Erhitzen auf 820°C während 15 Minuten wird durchgeführt in einem Zustand, in dem eine sogenannte RX-Gasatmosphäre so geregelt wird, daß sie einen Taupunkt von 2°C aufweist. Das RX-Gas enthält 0,3 Volumen-% CO₂, 24,0 Vo lumen-% CO, 33,4 Volumen-% H₂ , 0,4 Volumen-% CH₄ und den Rest N₂.

Danach wird das Verbundmaterial B zu einem primären Walz schritt überführt, wie in Fig. 3D gezeigt, um es einem Wal zen zu unterwerfen, so daß das Grundmetall 1 und die Lagerle gierung 2 ein vorbestimmte Dicke annehmen, womit das Bi metall-Material B als Material für die Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c hergestellt wird.

Das so hergestellte Bimetall-Material B wird zu einem in den Fig. 4A bis 4F gezeigten Bearbeitungsprozeß überführt, um die Unterlegscheibe oder das Werkstück herzustellen. Mehr im einzelnen wird in einem Stanzschritt das Bimetall-Material B ausgestanzt, um kreisförmige Rohlinge 6 zu bilden, wie in Fig. 4A gezeigt. Jeder Rohling 6 wird in einem Lochungsschritt einem Lochen unterworfen, um eine zentrale Öffnung 6a (ent sprechend dem Kreisloch 3 in Fig. 1) zu bilden, wie in Fig. 4B gezeigt. Dann wird der Rohling 6 mit der geformten Öffnung 6a einer Kantenbrechbearbeitung unterworfen, um einen zylin drischen Vorsprung 6b zu bilden, der sich nach oben erstreckt, wie in Fig. 4C gezeigt. Der zylindrische Vor sprung 6b wird nach außen gepreßt, wie in Fig. 4D gezeigt, und dann nach einwärts gepreßt, wie in Fig. 4E gezeigt. Danach wird der, Vorsprung 6b einer Begrenzungsbearbeitung oder Pressung unterworfen, um die Verdickung 6c (in der in Fig. 2 gezeigten Gestalt) zu bilden. Schließlich wird die Verdickung einem Innendurchmesser- und Höhenkalibrierschritt unterworfen, um einen vorbestimmten Innendurchmesser und eine vorbestimmte Höhe der Verdickung 6c zu erhalten. Damit ist die Herstellung des Werkstücks oder der Unterlegscheibe W mit der Verdickung beendet.

Das zweite Sintern und Aufkohlen (carburizing) werden ausge führt, indem die Unterlegscheibe W in einen Sinterofen 7 ein gelegt wird, wie in Fig. 4E gezeigt, und indem die Tempera tur (Heiztemperatur) in dem Sinterofen 7 auf ein Niveau in einem Bereich zwischen 800 und 900°C eingestellt wird. In diesem Temperaturbereich nehmen die Hauptkomponenten oder Elemente (wie beispielsweise Kupfer, Silber, Bleibronze (lead bronze und/oder dergleichen) der Lagerlegierung 2 nicht ihre Flüssigphase an, um zu vermeiden, daß ein Flüssigphasen-Sin tern der Grundelemente auftritt; jedoch nehmen Nebenkomponen ten (wie beispielsweise Blei, Zinn, Phosphor, Nickel, Zink und/oder dergleichen) der Lagerlegierung ihre Flüssigphase an.

Genauer gesagt werden das zweite Sintern und Aufkohlen er reicht, indem zum Beispiel ein Oxidationsatmosphäregas unter Einleitung eines Aufkohlungsgases (zum Beispiel des RX-Gases) in den Sinterofen 7 eingeblasen oder -gespült wird. Wie in Fig. 5B gezeigt, wird das Aufkohlungsgas eingeleitet, um mit der Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c in Kontakt zu kommen in einem Zustand, indem sie auf den obigen Temperatur bereich (zum Beispiel auf 820°C) erhitzt wird während einer Oxidationsatmosphäregas-Spülzeit (zum Beispiel 30 Minuten). Dieser Zustand wird aufrechterhalten während einer Haltezeit (zum Beispiel 100 Minuten), um das zweite Sintern und Aufkoh len auszuführen, in welchem ein Kohlenstoffpotential auf einen Wert von 1,1% geregelt wird. Es versteht sich, daß die Heiztemperatur sich ändern kann je nach der Sinterzeit und der Art von Produkten (Unterlegscheiben). Die Oxidationsatmo sphäregas-Spülzeit kann sich ändern je nach der Art der Sin teröfen. Die Retentionszeit kann sich ändern je nach einer Aufkohlungszonentiefe.

Wenn das Aufkohlen beendet ist, wird die Unterlegscheibe W einer Härtung unter Ölkühlung oder Abschreckung (in Fig. 5B durch OQ angedeutet) unterworfen und dann wieder auf eine Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C (zum Beispiel 150°C) erhitzt. Der erhitzte Zustand wird aufrechterhalten, zum Bei spiel 90 Minuten lang (während dem die Temperatur der Unter legscheibe W durch den ganzen Körper von der Oberfläche bis nach innen gleichförmig wird), wodurch das Tempern der Unter legscheibe W erzielt wird, wie in Fig. 5B gezeigt.

Nach Fertigstellung des Temperns wird die Unterlegscheibe W abgespült, um während des Aufkohlens angefügte Verunreinigun gen und Öl zu entfernen. Dann wird die Unterlegscheibe W einer Endprüfung unterworfen zum Weiterschicken als Endpro dukt (Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c).

Während die Art und Weise der Temperatursteuerungen für das primäre Sintern, das sekundäre Sintern und das Aufkohlen in Fig. 5A bzw. 5B gezeigt worden sind, versteht es sich, daß die Arten nicht auf die in den Figuren gezeigten und in der Beschreibung beschriebenen beschränkt sind. Außerdem leuchtet es ein, daß, obwohl Versuchs- oder Erprobungsdaten für den Herstellprozeß der Unterlegscheibe als Beispiele gezeigt und beschrieben worden sind, solche Daten nicht auf die in den Figuren und der Beschreibung angegebenen beschränkt zu sein brauchen und daher geändert werden können entsprechend der Aufkohlungszonentiefe, der Größe des Produktes oder der Un terlegscheibe, dem Umstand, unter dem das Produkt zu verwen den ist, und/oder der Zusammensetzung des Materials des Pro duktes.

Wie aus dem obigen einleuchtet, kann gemäß dem Herstellver fahren der Erfindung, in welchem das zweite Sintern und das Aufkohlen gleichzeitig durchgeführt werden, die Anzahl von Schritten in dem Herstellverfahren vermindert werden im Ver gleich zu einem herkömmlichen Herstellverfahren, in welchem eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung aus einem Bimetall- Material nach einem zweiten Sintern erzeugt wird und danach einem Aufkohlen unterworfen wird. Dies erzielt effektiv Ver besserungen in der Produktivität und Bereitschaft in der Qua litätskontrolle für die Unterlegscheibe mit der Verdickung, während eine Senkung der Herstellkosten der Unterlegscheibe mit der Verdickung erreicht wird. Außerdem vermindert die gleichzeitige Durchführung des zweite Sinterns und des Auf kohlens effektiv die für die Wärmebehandlung benötigte ther mische Energie im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellver fahren, in welchem das zweite Sintern und das Aufkohlen ge trennt durchgeführt werden, wodurch der Verbrauch an elektri scher Energie und Brennstoff, die für die Wärmebehandlung benötigt werden, stark reduziert wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, daß eine Legierung für ein Lager aufgebracht wird auf ein Grundmetall, das aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, um ein Verbundmaterial zu bilden,
daß das Verbundmaterial gesintert wird, um ein Bimetall- Material zu erhalten, um so ein primäres Sintern zu errei chen,
daß das Bimetall-Material zu einer Gestalt der Unterleg scheibe mit der Verdickung verarbeitet wird,
und daß gleichzeitig ein sekundäres Sintern und ein Auf kohlen der Unterlegscheibe mit der Verdickung ausgeführt wer den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der Lagerlegierung das Aufpressen der Lagerlegierung auf das Grundmetall umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des zweiten Sinterns und Aufkohlens das Erhitzen der Unterlegscheibe auf eine Temperatur umfaßt in einem Be reich, bei dem eine Hauptkomponente der Lagerlegierung daran gehindert wird, in eine Flüssigphase überzugehen, und eine Nebenkomponente in eine Flüssigphase übergeht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des zweiten Sinterns und Aufkohlens das Erhitzen der Unterlegscheibe auf eine Temperatur umfaßt, die in einem Bereich von 800 bis 900°C liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierung als Hauptkomponente wenigstens eine Kompo nente enthält, die aus der aus Kupfer, Silber und Bleibronze bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierung als Nebenkomponente wenigstens eine Kompo nente enthält, die aus der aus Blei, Zinn, Phosphor, Nickel und Zink bestehenden Gruppe ausgewählt ist.