DE1961833B2 - Gleitlagerlaufschicht sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

laufschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeidinet, daß vor dem Aufbringen der überdeckenden Schicht (S) der metallene Träger (2) mit dem schmelzbaren Fluorpolymer

metallischen Trägers befindlichen Fluorpolymers schmelzen sollten. Das schmelzbare Fluorpolymer ist bei den bekannten Lagern nur in solchem Umfang verfügbar, wie es im Bereich der jeweiligen Ober

zeichnet durch die Beschichtung des metallenen Trägers (2) mit Füllungsmaterial in Form von Pulver, Paste, Dispersion oder Schmelze.

des Füllungsmaterials (3, 4) beschichtet und daß 35 fläche der Laufschicht enthalten ist. dieses Füllungsmaterial durch Erwärmen zum Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gleitla-

Schmelzen und Einziehen in die Vertiefungen gerlaufschicht zu schaffen, die sich bei einfacher und bzw. Poren des Trägers gebracht wird. billiger Herstellbarkeit durch dauerhaft gute Lager-

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet eigenschaften, vor allem bei wartungsfreiem Betrieb, durch einen kontinuierlichen Beschichtungs- und 40 auszeichnet.

Erwärmungsvorgang. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekenn- gelöst, daß die Füllung ausschließlich aus Fluorpoly

mer besteht, dessen Schmelztemperatur im Bereich der an der Gleitfläche im Betrieb zu erwartenden 45 Spitzentemperaturen liegt.

Durch die Erfindung werden die bekannten guten Laufeigenschaften der Gleitlager mit Polytetrafluor-

äthylen enthaltender Laufschicht im vollen Umfang

erhalten. Es werden aber durch die Benutzung von 50 thermoplastischen, echt schmelzbaren Kunststoffverbindungen die bisherigen Schwierigkeiten für Einbrin-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitlagerlauf- gen des Kunststoffs in die Vertiefungen bzw. Poren Schicht, bestehend aus einem mit Vertiefungen bzw. des metallenen Trägers behoben. Die Erfindung bie-Poren versehenen metallenen Träger, einer Füllung tet darüber hinaus noch den überraschenden Vorteil, der Vertiefungen bzw. Poren auf der Basis von 55 daß die mittlere Lauftemperatur im Vergleich zu den tchmelzbarem Fluorpolymer und einer den Träger
nebst Füllung auf der Gleitseite überdeckenden
Schicht aus schmelzbarem Fluorpolymer mit Zusät

zen metallischer und/oder nichtmetallischer Art. Die

bekannten Gleitlagern, mit Polytetrafluoräthylen-Laufschicht merklich herabgesetzt werden kann. Es wird außerdem bei der Gleitlagerlaufschicht nach der Erfindung eine wesentlich günstigere zeitliche Tem-Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur 60 peraturcharakteristik erreicht als bei vergleichbaren Herstellung einer solchen Gleitlagerlaufschichl. bekannten Gleitlagerlaufschichten mit reiner PoIy-

Es sind Gleitlager bekannt, deren Laufschicht aus tetrafluoräthylen-Laufschichl. Diese besonderen Vorporösem Metall-Lagergerüst und einer Füllung die- teile sind im wesentlichen darauf zurückzuführen, ses Metallgerüsts mit Polytetrafluoräthylen allein oder daß bei der Gleitlagerlaufschicht gemäß der Erfinin Verbindung mit metallischem Blei, Indium. Thal- 65 dung innerhalb der Auflageschicht und auch innerlium, Kadmium oder Pigmenten, Oxyden od. dgl. be- halb der Vertiefungen des Trägers eine beachtliche steht. Diese bekannten Gleitlager arbeiten wartungs- Menge von schmelzbarer Kunststoffverbindung in frei, iedoch ist ihre Herstellung schwierig und appa- Reserve gehalten ist. Sobald die Spitzentemperatur

an der Lagerlauffläche bzw. in irgendwelchen Bereichen der Lagerlauffläche aus irgendwelchen Gründen über den Schmelztemperaturbereich des eingebrachten Kunststoffs ansteigt, werden beträchtliche Wärmemengen für das Schmelzen von Teilmengen an Kunststoff verbraucht, wodurch ein weiterer Temperaturanstieg in der Laufschicht des Gleitlagers vermieden oder zumindest wesentlich verlangsamt werden kann. Die geschmolzene Teilmenge des Kunststoffs ist bestrebt, in den Bereich der Lagerlauffläche zu treten, wirkt dadurch als eine Art Schmiermittel und regeneriert uie Auflageschicht, falls diese stellenweise abgerieben sein sollte.

Die Gleitlagerlaufschicht gemäß der Erfindung bietet darüber hinau-i noch folgende erhebliche Vorteile:

Nach dem Abtragen der über den metallischen Träger und dessen Füllung gelegten Auflageschicht, die beispielsweise etwa 0,1 bis 0,5 mm dick sein kann, wird aus den Vertiefungen des Trägers zu Folge örtlich auftretender hoher Spitzentemperaturen und damit verbundenem Aufschmelzen thermoplastisches Material nachgeliefert. Es werden also die Vertiefungen des metallischen Trägers als echtes Reservoir für thermoplastischen Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften ausgenutzt. Gleichzeitig bildet der bei örtlich auftretenden hohen Spitzentemperaturen eintretende Schmelzvorgang, wie oben dargelegt, durch die Aufnahme einer beträchtlichen Wärmemenge als Schmelzwärme eine zusätzliche Temperatursicherung für das Gleitlager.

Ein weiterer Vorteil der Gleitlagerlaufschicht gemäß der Erfindung besteht darin, daß sie beispielsweise vor dem Einbau spanabhebend bearbeitet werden kann, was bei den bekannten Gleitlagern mit in Vertiefungen eines metallenen Trägers eingefülltem Kunststoff nicht möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der Erfindung, wenn die Füllung für die Vertiefungen des metallenen Trägers, insbesondere das poröse Metallgerüst, ein Polymer aus der Gruppe von Polytrifluorchloräthylen. Polyvinylfluorid, einem Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen oder durch Erhitzen teilweise abgebautem Polytetrafluoräthylen einzeln oder in Mischung besteht. Hierbei ist es im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn das Füllungsmaterial eine dünne, mindestens 5 ι/ dicke geschlossene Schicht über dem metallenen Träger als Unterlage für die überdeckende Schicht bildet. Diese über dem metallenen Träger und seiner Füllung angebrachte Auflageschicht kann ebenfalls ein Polymer aus der Gruppe von Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, einem Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen oder durch Erhitzen teilweise abgebautem Polytetrafluoräthylen einzeln oder in Mischung bestehen. Diesen Auflageschichten können Teilchen aus Polytetrafluoräthylen und bzw. oder Bronze od. dgl. mehr als Zusätze zugegeben werden.

Für die Herstellung dieser Gleitlagerlaufschicht gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere ein Verfahren, bei dem zunächst in bekannter Weise ein metallener Träger mit Vertiefungen, beispielsweise ein Metallrücken mit einer porösen Metallauflage, als das mit der Füllung zu versehende Gerüst hergestellt wird. Gemäß der Erfindung wird dann dieser mit Vertiefungen versehene metallene Träger vor dem Aufbringen der überdeckenden Schicht mit dem schmelzbaren Fluorpolymer des Füllungsmaterials beschichtet und dieses Füllungsmaterial durch Erwärmung zum Schmelzen und Einziehen in die Vertiefungen bzw. Poren des Trägers gebracht.

Beschichtung und Erwärmung können hierbei in einem kontinuierlichen Vorgang erfolgen.

Das die Vertiefungen des metallenen Trägers ausfüllende, schmelzbare Fluorpolymer und bzw. oder die auf den ausgefüllten metallenen Träger aufzubringende schmelzbares Fluorpolymer enthaltene

ίο Auflageschicht können in Form eines Pulvers, in Form einer Paste, in Form einer Dispersion oder auch in Form einer Schmelze aufgebracht werden, wobei das Füllungsmaterial und die Auflageschicht voneinander getrennt aufgebracht werden. Die Auflageschicht kann gegebenenfalls auch in Form einer Folie nachträglich auf dem ausgefüllten, vorzugsweise metallischen Träger angebracht werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet den besonderen Vorteil, daß die Füllungsmasse ohne An-

ao wendung von Druck in die Vertiefungen des metallenen Trägers, insbesondere auch in ein poröses Gefüge, eingebracht wird. Das die Füllungsmasse bildende thermoplastische Fluorpolymer bewirkt, daß die Füllungsmasse unter der Wirkung von Wärme in die Vertiefungen des metallischen Trägers, insbesondere auch in ein poröses Gefüge, einzieht und dieses für den Betrieb des Lagers in geeignetem Maße ausfüllt.

Ein Ausführungsbeispiel des Lagers gemäß der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vergrößerten Teilschnitt durch ein Gleitlager gemäß der Erfindung;

F i g. 2 schematisch eine Temperaturcharakteristik eines Gleitlagers gemäß der Erfindung.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Gleitlager ist ein Metallrücken, insbesondere Stahlrücken 1 vorgesehen, auf den ein metallisches poröses Trägergerüst 2 aus Bronzepulver aufgesintert worden ist. Das Trägerstück 2 ist mit einem schmelzbaren Fluorpolymer 3 gefüllt, wie es beispielsweise in den weiter unten angeführten Beispielen 1 und 2 angeführt ist. Das Füllmaterial 3 bildet eine mindestens 5 // dicke Deckschicht 4 über dem porösen Metallgerüst 2. Auf diese Deckschicht 4 ist eine weitere, etwa 0,1 bis 0,5 mm dicke Schicht 5 gelegt, die mit Bronzepulver oder sonstigem pulverförmigem Lagermaterial 6 gefüllt ist und ein echt schmelzbares, d. h. thermoplastisches Fluorpolymer enthält. Die Zusammensetzung der Schicht 5

ist ebenfalls im einzelnen in den folgenden Beispielen angeführt:

Beispiel 1

Eine homogene Mischung aus Polytrifluorchloräthylen mit 50 Gewichtsprozent Polytetrafluoräthylen wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei etwa 250 bis 340 C auf die das poröse Gefüge ausfüllende Schicht aus Polytrifluorchloräthylen aufgebracht. Nach dem Abkühlen und Glätten der Salient werden in bekannter Weise aus dem Verbundstreifen Lager hergestellt.

B e i s ρ i e 1 2

Eine homogene Mischung aus 60 Gewichtsprozent Bronze mit 20% Polytetrafluoräthylen und 20% eines Copolymers aus Tetrafluoräthylen und Hexa-

fluorpropylen wird bei Temperaturen zwischen 270 und 340° C a u f die das poröse Gefüge ausfüllende Schicht eines Copolymers aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen aufgebracht. Nach dem Abkühlen und Glätten der Schicht werden aus dem Verbundstreifen in bekannter Weise Lager hergestellt.

Die im Beispiel 2 genannte Bronze kann beispielsweise aus 80 Gewichtsprozent Kupfer, 10 Gewichtsprozent Zinn und 10 Gewichtsprozent Blei bestehen. Das in F i g. 1 gezeigte Sintergerüst 2 kann ebenfalls aus Bronze solcher oder ähnlicher Zusammensetzung bestehen. An Stelle der in der Schicht 5 enthaltenen Bronze kann auch anderes Lagermaterial in die Schicht 5 gefüllt sein.

Die Gleitlagerlaufschicht gemäß der Erfindung zeichnet sich durch besonders vorteilhafte Laufeigenschaften aus, insbesondere durch vorteilhaftes Temperaturverhalten. So wurden bei Laufversuchen an Lagern mit einer Laufschicht gemäß der Erfindung und nach bekannten Verfahren hergestellten Gleitlagern mit in die Sintergerüste eingefülltem reinen Polytetrafluoräthylen (DU-Lager) folgende Werte gemessen:

Neben der wesentlichen Herabsetzung der miiximalen Einlauftemperatur, der maximalen Lauftemperatur und der mittleren Lauftemperatur zeichnen sich die Lager mit der erfindungsgemäßen Laufschicht auch durch ihr stetiges Temperaturverhalten aus, d. h. daß sich während des Betriebs des Lagers

ίο Temperaturschwankungen kaum feststellen lassen, während bei den bekannten Gleitlagern mit Tetrafluoräthylenfüllung erhebliche Temperaturschwankungen um die mittlere Lauftemperatur auftreten, die in der zeitlichen Temperaturkurve in Art von Zacken in Erscheinung treten. F i g. 2 zeigt schematisch Temperaturkurven. Die in Fig. 2 ausgezogene Kurve ist für Lager mit einer Laufschidit gemäß der Erfindung, während die in F i g. 2 gestrichelt gezeigte Kurve sich auf bekannte Gleitlager mit einem mit Polytetra-

ao fluoräthylen gefüllten Sintergerüst bezieht.

Tabelle

	Erfindung	glattes Tragbild	bekannt
max. Einlauftemperatur	82 C	brauner Laufspiegel	97 C
max. Lauftemperatur	72" C		138 C
durchschn. Lauftemperatur	67 C		100 C
Beurteilung nach 100 h Betriebsdauer:
1. Buchse	stetig, keine Schwankungen	glänzend riefiges Tragbild
2. Zapfen		brauner Laufspiegel, nicht
		riefenfrei (max. Rauhtiefe
	Rt = 15 μ; mittl. Rauhtiefe
	Ra - 1 μ)
3. Temperatur	leichte Schwankungen, zackig,
	bei 70 bis 73 h Anstieg um
	etwa 40 C

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: rativ sehr aufwendig sowie nur unter Zuhilfenahme von Druck und Temperatur zum Einbringen des Poly tetrafluoräthylens in das poröse Gefüge möglich. Da Polytetrafluoräthylen nicht wie thermoplastische Kunststoffe bei erhöhten Temperaturen in den Schmelzfluß, sondern oberhalb des bei 327° C liegenden Umwandlungspunkts in einen gelartigen Zustand übergeht, bedarf es nämlich des Zusammenwirkens von Druck und Temperatur, um das poröse Ge-

1. Gleitlagerlauf schicht, bestehend aus einem
mit Vertiefungen bzw. Poren versehenen metallenen Träger, einer Füllung der Vertiefungen bzw.
Poren auf der Basis von schmelzbarem Fluorpolymer und einer den Träger nebst Füllung auf
der Gleitseite überdeckenden Schicht aus schmelzbarem Fluorpolymer mit Zusätzen metallischer io füge mit Polytetrafluoräthylen zu füllen. Dabei darf und/oder nichtmetallischer Art, dadurchge- der angewandte Druck nicht zu groß sein, um nicht kennzeichnet, daß die Füllung (3, 4) aus- die Poren des porösen Gefüges irreversibel zu schlieschließlich aus Fluorpolymer besteht, dessen ßen.

Schmelztemperatur im Bereich der an der Gleit- Es sind daher auch bereits Gleitlager und Verfah-

fläche im Betrieb zu erwartenden Spitzenteile- 15 ren zur Herstellung dieser Gleitlager bekanntgeworraturen liegt. den, bei welchen ein Gemisch aus schmelzbaren FIu-

2. Gleitlagerlauf schicht nacii Anspruch 1, da- orpolymerteilchen und Teilchen aus nicht schmelzduröi gekennzeichnet, daß die Füllung (3, 4) aus barem Werkstoff sowohl in ein poröses Metallgerüst Polytrifluorchloräthylen, Polyvinylfluorid, einem eingebracht, als auch als eine zusätzliche Schicht glei-Copolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluor- 20 eher Zusammensetzung über diesen Träger aufgepropylen oder durch Erhitzen teilweise abgebau- bracht wird (französische Patentschrift 14 45 542). tem Polytetrafluoräthylen einzeln oder in Mi- Durch die in der Füllung enthaltenen nicht schmelzschung besteht. baren Teilchen werden beim Einpressen des Füllungs-

3. Gleitlagerlaufschicht nach Anspruch 1 oder 2, materials in das poröse Gerüst die Poren verschlossen dadurch gekennzeichnet, daß das Füllungsmate- »5 bzw. versiegelt, und es ist daher unmöglich, daß nenrial (3, 4) eine dünne, mindestens 5 ,« dicke ge- nenswerte Mengen von schmelzbarem Fluorpolymer schlossene Schicht über dem metallenen Trä- aus den Poren des metallischen Trägers heraustreten ger (2) als Unterlage für die überdeckende können, selbst wenn das Lager im Bereich seiner La-Schicht (5) bildet. gerlauffläche im Betrieb so heiß wird, daß Teile des

4. Verfahren zum Herstellen einer Gleitlager- 30 in der Nähe der Lagerlauffläche in den Poren des