DE19643922A1 - Verschleißfester Werkstoff und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkstoffes - Google Patents

Verschleißfester Werkstoff und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkstoffes

Info

Publication number
DE19643922A1
DE19643922A1 DE19643922A DE19643922A DE19643922A1 DE 19643922 A1 DE19643922 A1 DE 19643922A1 DE 19643922 A DE19643922 A DE 19643922A DE 19643922 A DE19643922 A DE 19643922A DE 19643922 A1 DE19643922 A1 DE 19643922A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wear
solid lubricant
layer
substrate
lubricant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19643922A
Other languages
English (en)
Inventor
Byung Jin Ryu
Kang Hyung Kim
Seung Ho Yang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volvo Construction Equipment Korea Co Ltd
Original Assignee
Samsung Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Heavy Industries Co Ltd filed Critical Samsung Heavy Industries Co Ltd
Publication of DE19643922A1 publication Critical patent/DE19643922A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/002—Pretreatement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/0013—Resistance welding; Severing by resistance heating welding for reasons other than joining, e.g. build up welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M103/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
    • C10M103/04—Metals; Alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
    • C10M107/02—Hydrocarbon polymers; Hydrocarbon polymers modified by oxidation
    • C10M107/04—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1095—Construction relative to lubrication with solids as lubricant, e.g. dry coatings, powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122—Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201—Composition of the plastic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/10—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding
    • F16C2223/18—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding with induction hardening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/46—Coating surfaces by welding, e.g. by using a laser to build a layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verschleißfesten Werk­ stoff mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und ein Ver­ fahren zum Herstellen des Werkstoffes und, mehr im besonderen, einen verschleißfesten Werkstoff mit ausgezeichneter Ver­ schleißfestigkeit, der aus mehreren Schichten besteht, von denen eine eine Schicht festen Schmierstoffes ist, die für die Schmierung von einer festen Lagerinnenseite oder einer bewegten Kontaktseite eines Bolzen/Buchsen-Gelenks sorgt, wo es schwie­ rig ist, den Schmierstoff nachzufüllen oder die bewegte Kon­ taktseite zum Ölen anzuhalten, wie das bei einer Lebensmittel­ maschine, einem Schiff und einem Flugzeug der Fall ist sowie ein Verfahren zum Herstellen des Werkstoffes.
Im allgemeinen hat ein verschleißfester Werkstoff, der in dem Gelenkteil einer Maschine verwendet wird, eine Festigkeit gegen Reibverschleiß unter hoher Belastung und geringer Geschwindig­ keit, weil seine Härte durch Oberflächenhärtemethoden wie Einsatzhärten, Induktionshärten und Nitrierhärten verbessert worden ist. Jedoch ist die Schmierung des Werkstoffes so schlecht, daß sein Reibungskoeffizient hoch ist, wenn der ent­ sprechende Reibwerkstoff Eisen ist, da eine harte Verbund­ schicht auf dem Werkstoff gebildet wird, und zwar auf dem Ei­ sensubstrat durch die Einsatzhärteschicht die Nitrierschicht oder die Induktionshärteschicht oder eine durch martensitische Umwandlung mit schnellem Erhitzen und Abkühlen gehärtete Schicht gemäß dem US-Patent Nr. 5 217 544.
Um das Problem zu lösen, ist ein Schmierfilm durch Versorgen der bewegten Kontaktseite mit Schmiermittel gebildet worden. Wird jedoch niedrigviskoses Schmieröl als Schmiermittel verwen­ det, so wird der Film sogleich reißen, so daß es zu einer Me­ tall-Metall-Reibung kommt. Zusätzlich ist eine Vorrichtung mit hoher Leistung zur Leckverhinderung nötig, um eine konstante Schmierung aufrechtzuerhalten. In Anbetracht dieser Probleme ermöglicht die Verwendung von hochviskosem Schmieröl das Auf­ rechterhalten des Ölfilms und geringes Öllecken. Aber es beste­ hen einige Probleme dadurch, daß der Schmierstoff, der während der Kontaktbewegung verdrängt worden ist, nicht wieder ersetzt werden kann und daß das Fett durch die Reibungshitze zersetzt wird. Um wieder hochviskoses Schmiermittel wie Schmierfett auf­ zubringen, wird ein bestimmter Druck verwendet, um das Schmier­ mittel für das Öl auf dem Reibungssubstrat nachfüllen zu kön­ nen. Auf dem Reibungssubstrat wird eine Nut als Durchgang zum aktiven Füllen des Schmiermittels gebildet.
Um die Schmierwirkung aufrechtzuerhalten, sollte das Schmier­ mittel regelmäßig eingefüllt werden, und viele Einfüllstellen sind erforderlich, da das kurzfristige Einfüllen zeitraubend ist. Wenn außerdem die Einfüllstelle hoch oder inmitten aufwen­ diger Einheiten angeordnet ist, wird es schwierig, die Maschine zu schmieren oder zu überprüfen. Daher sollten diese Bedingun­ gen berücksichtigt werden. Ansonsten wird es zu einer Schädi­ gung durch einschneidende und verschleißende Reibung kommen, wobei die Beschädigung dann zum Fressen führt, was zur Abnut­ zung führt, oder die Maschine in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Um dieses Problem zu verhindern, ist in den US-Patenten Nr. 5 271 679, 5 332 422, 5 222 816, 5 207 513, und 5 271 619 ein Verfahren zum Aufbringen von festem MoS₂- und PTFE-Schmierstoff beschrieben. Diese Beschichtung mit festem Schmierstoff führt nicht nur zu einem geringen Reibungskoeffizienten, sondern auch zur Verringerung ihrer Oberflächenbelastbarkeit (Druckfestigkeit). Bei durch Reibung verursachter Scherkraft kann die Schmiermittelschicht leicht von der Oberfläche, die Schmierung benötigt, entfernt werden und ihre Funktion früher verlieren.
Zusätzlich führt eine harte Chrombeschichtung nach dem US-Pa­ tent Nr. 5 277 785 nicht nur zu einer hohen Härte und einer ho­ hen Eisenaffinität, sondern zu einschneidendem Reibverschleiß, indem die Beschichtung da deren Dicke 20-39 µm beträgt, während der Reibung abgeschält wird. Es gibt weitere Beschich­ tungsverfahren zum Oberflächenhärten auf der Basis von Plasma­ spritzen von harten Werkstoffen wie beispielsweise Alumi­ niumoxid in dem US-Patent Nr. 5 305 726, hochschmelzendes und sehr hartes Chromatoxid in dem US-Patent Nr. 5 230 750, Wolf­ ramcarbid in dem US-Patent No. 5 201 917, eine Borverbindung in den US-Patenten Nr. 5 194 304, 5 313 919 und 5 332 422, und Ti­ tannitrat in dem US-Patent 5 213 848. Diese Werkstoffe haben jedoch eine geringe Adhäsion an Stahlsubstrat, und ihre physi­ kalische Eigenschaft wie der thermische Ausdehnungskoeffizient weicht von der des letztgenannten ab. Außerdem begrenzt ihre geringe Biege- und Schlagfestigkeit ihre Anwendung bei Ver­ schleißwerkstoff für bloße Gleitvorgänge.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Schaffung von ver­ schleißfesten Werkstoffen mit ausgezeichneter Verchleißfestig­ keit, die Nasen auf dem Substrat haben und eine Schicht festen Schmierstoffes auf den Nasen haben, und von Verfahren zum Her­ stellen der Werkstoffe. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein verschleißfester Werkstoff, der bei einem Gelenkteil verwendet werden kann, das sich unter hoher Last und mit nied­ riger Geschwindigkeit bewegt; ein anderer Gegenstand der Erfin­ dung betrifft die Schaffung von verschleißfesten Werkstoffen, die eine lange Standzeit und Lebensdauer haben und bei denen der Zeitaufwand zum Nachversorgen mit Schmierstoff gering ist.
Der Gegenstand der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Her­ stellen der verschleißfesten Werkstoffe durch einen Prozeß zur Bildung der Nasen auf dem Substrat durch Elektrodenfunken­ schweißen unter Verwendung einer Schweißvorrichtung mit einem Vibrator und durch einen Prozeß zum Herstellen der Schicht fe­ sten Schmierstoffes auf den Nasen durch Beschichtung mit dem festen Schmierstoff mit Verschleißfestigkeit.
Vorzugsweise ist der Werkstoff der Nasen eine Kupferlegierung, eine Molybdänlegierung, eine Kobaltlegierung, eine Legierung aus Eisen und anderen Metallen.
Vorzugsweise ist weiter der feste Schmierstoff MoS₂ oder PTFE (Polytetrafluorethylen).
Es ist weiter möglich, daß der feste Schmierstoff Pb, Sn, Bi, Zn und Legierungen derselben sein kann.
Der Gegenstand der Erfindung beinhaltet außerdem einen ver­ schleißfesten Werkstoff mit einem Substrat, eine Nasenschicht auf dem Substrat, die durch Elektrodenfunkenschweißen gebildet worden ist, und eine Schicht festen Schmierstoffes, die auf die Nasen aufgetragen worden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine Skizze, die das Schweißverfahren zum Herstellen der Nasen auf der Substratoberfläche beschreibt,
Fig. 2 eine Querschnittzeichnung, die die Nasen zeigt, wel­ che durch die vorliegende Erfindung hergestellt wer­ den,
Fig. 3 eine Querschnittzeichnung, die zeigt, wie ein fester Schmierstoff gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Nasen aufgebracht wird,
Fig. 4 eine lichtmikroskopische Photographie (×100), die die Oberflächenschichten der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 5 ein einfaches Diagramm eines Schweißprozesses.
Wie in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigt, wird der verschleißfeste Werkstoff hergestellt, indem die Nasen 2 auf das Substrat 1 aus Stahl (SM45C) durch Elektrofunkenschweißen unter Verwendung ei­ ner Schweißvorrichtung, die einen Vibrator hat, gebildet werden und indem dann die Schicht 3 festen Schmierstoffes aufgetragen wird, die auf den Nasen 2 für Schmierung sorgt.
Das Verfahren zur Herstellung dieses Werkstoffes wird folgen­ dermaßen näher beschrieben: Reinigen der Reiboberfläche des SM45C-Substrates 1 durch Dampf oder organisches Lösungsmittel wie Alkohol und Aceton und trocknen der Reiboberfläche. Her­ stellen der Nasen 2 auf der Oberfläche des Substrates durch Funkenschweißen unter Verwendung einer Verbrauchselektrode 4. Schnelles Bewegen der Elektrode 4 unter Vibrationen (vgl. Fig. 1) während des Funkenschweißens. Es ist erwünscht, einen ver­ schleißfesten Werkstoff wie eine Kupferlegierung, eine Molyb­ dänlegierung, eine Kobaltlegierung, eine Legierung aus Eisen und anderen Metallen als Werkstoff für die Nasen zu verwenden. Die Nasen verbessern die Druckfestigkeit (Belastbarkeit) und die Verschleißfestigkeit des Substrats.
Bei dem Beschichten der Nasen 2 mit der Schicht festen Schmier­ stoffes 3 wird vorzugsweise MoS₂ oder PTFE oder weiches Metall wie Pb, Sn, Zn und Bi oder Legierungen derselben als Werkstoff für die Schicht 3 festen Werkstoffs verwendet. Dadurch lassen sich reibungsbedingtes Verformen und Scherfließen der Schicht auf der Substratoberfläche vermeiden und die Schmierung auf der Reiboberfläche läßt sich konstant halten.
Wenn der verschleißfeste Werkstoff mit einer Mehrfachschicht den Nasen 2 und die Schicht 3 festen Schmierstoffes bei der La­ gerbuchse eines Gelenkteils verwendet wird, lassen sich deshalb der Freßwiderstand, die Verschleißfestigkeit, die Schmierung und die Nachversorgungsperiode des Schmierstoffes wesentlich verbessern.
Zusammengefaßt hat der verschleißfeste Werkstoff mit einer Mehrfachschicht, bei der der feste Schmierstoff auf die durch Elektrofunkenbildung hergestellten Nasen aufgetragen ist, einen hervorragenden Freßwiderstand und hervorragende Verschleißfe­ stigkeit, Druckfestigkeit und Schmierung. Dies ist deswegen der Fall, weil die Nasen dem verschleißfesten Werkstoff aufgrund der Härte des Schweißwerkstoffes Belastbarkeit verleihen und weil der feste Schmierstoff die Fähigkeit gibt, reibungsbe­ dingtes Verformen und Scherfließen auf der Substratoberfläche zu verhindern, um so die Schmierung auf der Reiboberfläche kon­ stant aufrechtzuerhalten.
Die Höhe, die Breite und der Abstand der durch das Elektrofun­ kenschweißen hergestellten Nasen sind gemäß dem Arbeitszustand des Gelenkteils wie aktive Belastung und Gleitgeschwindigkeit einstellbar. Und es ist möglich, diese Werkstoffe bei Gelenk­ teilen zu verwenden, wo es schwierig ist, das Schmiermittel nachzuliefern, wie bei denen von Schwermaschinen, Flugzeugen, Schiffen und U-Booten, und zwar ohne Kontrolle über lange Zeit.
Gemäß Fig. 5 wird das Elektrofunkenschweißen durch die Verwen­ dung einer Schweißvorrichtung 15 ausgeführt, die einen Vibrator 14 und einen Elektrodenhalter 13 hat, nachdem das Werkstück 12 in einem Futter 11 eingespannt worden ist. Der Werkstoff nach der Erfindung hat die Schichten gemäß Fig. 4
Beispiel
Der Erfinder hat die Verschleißfestigkeit einer Scheibe gemäß der Erfindung und einer Scheibe, die lediglich eine MoS₂-Be­ schichtung hatte, verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Verfahren zum Bestimmen der Verschleißfestigkeit: Ring-auf-Scheibe-Reibverschleißprüfung
Prüfungsbedingung: Last 800 kp (800 kgf)
Druck 400 kp/mm² (4 kgf/mm²)
Gleitgeschwindigkeit 300 mm/s trockener Zustand
Probe: SM45C-Stahl in Ringform, induktionsgehär­ tet, Oberflächenhärte HRC 58-62
SM45C-Stahl in Scheibenform, abgeschreckt und angelassen,
Härte HRC20, oberflächengeschweißt gemäß der Erfindung
Schweißbedingung
Elektrode-Kupferlegierungselektrode (2,3% Mn, 0,0087% Cr, 0,16% Fe 0,015% Al, 0,32% Ni, 0,005% Si, Rest Cu)
Frequenz des Vibrators - 120 Hz
Spannung - 740 V
Leistung - 88 Watt
Schweißrate: 3,2 cm²/min
Der feste Schmierstoff MoS₂, vermischt mit Polymerharz wird verwendet. Das Verhältnis der Zusammensetzung ist Stand der Technik.
Tabelle 1
In Tabelle 1 sind die Vergleichsbeispiele 1 und 2 die Werk­ stoffe, auf die nur der feste Schmierstoff nach dem Stand der Technik aufgetragen ist, wohingegen die Beispiele 1, 2 und 3 die Werkstoffe nach der Erfindung sind, die auf der Oberfläche unter Verwendung eines Vibrators geschweißt und dann mit dem Schmierstoff versehen worden sind.
Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, haben die Werkstoffe nach dem Stand der Technik eine viel geringere Freßübergangszeit als die gemäß der Erfindung. Üblicherweise ist bekannt, daß der Werk­ stoff mit einem geringen Reibungskoeffizienten einen geringen Verschleiß hat. Aber es kann passieren, daß das Fressen zuerst durch die Reibungshitze eintritt und daß die Maschine nicht mehr arbeiten kann, trotz des geringen Verschleißes. Um dies zu verhindern, wird ein fester Schmierstoff wie PTFE und MoS₂ auf­ getragen, was ermöglicht das Fressen und den Reibungskoeffizi­ schleiß wegen des Mangels an Druckwiderstand. Die Erfindung er­ gibt einen wesentlich besseren Freßwiderstand und eine längere Standzeit als der Stand der Technik.
Wie oben erwähnt, kann die Erfindung im Falle des Gelenkteils das Prüfintervall zum Nachliefern des Schmierstoffes verlän­ gern, da sie für Schmierung sorgt, die bei dem Werkstoff, der durch das Oberflächenhärteverfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurde, nicht vorhanden ist. Sie ermöglicht auch das Erzielen des lebensdauerverlängernden Effekts bei den Gelenken, indem sie die Probleme wie vorzeitiges Austauschen oder Lärmentwicklung durch reibungsbedingte Zerstörung durch erhöh­ ten Freßwiderstand und erhöhte Verschleißfestigkeit löst.
Die Wahl von Hartmetallen als Schweißwerkstoffe führt zu einer hervorragenden Belastbarkeit der erfindungsgemäß verbesserten Oberfläche, zum Ausbilden einer auch unter trockener Bedingung verfügbaren Mehrfachschicht, zum Auftragen der Schicht auf die Reiboberfläche des Substrats und zum Erhöhen des Freßwider­ stands, der Verschleißfestigkeit, der Druckfestigkeit und be­ sonders der Nachlieferungsintervalle der Schmierstoffe. Somit sind die verschleißfesten Werkstoffe gemäß der Erfindung unter trockener Bedingung verfügbar und können in Maschinen, die hohe Last, geringe Geschwindigkeit und hohe Scherkraft verlangen, verwendet werden, bei denen der Stand der Technik nicht einge­ setzt werden könnte.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Werkstoffes mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, gekennzeichnet durch einen Prozeß zum Herstellen von Nasen auf einer Substratober­ fläche durch Elektrodenfunkenschweißen unter Verwendung einer Schweißvorrichtung (15) und durch einen Prozeß zum Auftragen einer festen Schmierstoffschicht (3), die eine Verschleißfe­ stigkeit hat, auf die Nasen (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Werkstoff der Nasen (2) Kupferlegierungen, Molybdänlegierungen, Kobaltlegierungen, Eisenlegierungen und andere Metalle bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Schmierstoff MoS₂ oder PTFE ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Schmierstoff Pb, Sn, Bi, Zn oder eine Legierung ist.
5. Verschleißfester Werkstoff mit ausgezeichneter Verschleißfe­ stigkeit, gekennzeichnet durch ein Substrat (1), durch Nasen (2) auf dem Substrat (1), die durch Elektrofunkenschweißung ge­ bildet sind, und durch eine Schicht (3) festen Schmierstoffes, die auf die Nasen (2) aufgetragen ist.
DE19643922A 1995-10-31 1996-10-30 Verschleißfester Werkstoff und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkstoffes Withdrawn DE19643922A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950038598A KR970020283A (ko) 1995-10-31 1995-10-31 내마모성이 우수한 내마모부재와 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19643922A1 true DE19643922A1 (de) 1997-05-07

Family

ID=19432210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19643922A Withdrawn DE19643922A1 (de) 1995-10-31 1996-10-30 Verschleißfester Werkstoff und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkstoffes

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5869798A (de)
JP (1) JPH09202978A (de)
KR (1) KR970020283A (de)
CN (1) CN1157378A (de)
DE (1) DE19643922A1 (de)
GB (1) GB2306584A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10061397A1 (de) * 2000-09-29 2002-05-08 Desch Antriebstechnik Gmbh & Co Kg Planetengetriebe und Planetenlager sowie deren Bauteile
DE10057187B4 (de) * 2000-11-17 2011-12-08 Alstom Technology Ltd. Verfahren für die Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6302318B1 (en) * 1999-06-29 2001-10-16 General Electric Company Method of providing wear-resistant coatings, and related articles
US20040140292A1 (en) * 2002-10-21 2004-07-22 Kelley John E. Micro-welded gun barrel coatings
DE50306521D1 (de) * 2003-10-02 2007-03-29 Siemens Ag Schichtsystem und Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems
SE528470C2 (sv) 2004-02-03 2006-11-21 Mircona Ab Vibrationsdämpad verktygshållare med viskoelastiskt dämpningsmaterial
SE528247C2 (sv) * 2004-05-07 2006-10-03 Mircona Ab Vibrationsdämpad verktygshållare
EP1645653A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Schichtsystem
CN100402198C (zh) * 2006-03-06 2008-07-16 胡长安 多层金属轴瓦瓦片展开材料的生产工艺
WO2009134099A2 (ko) * 2008-05-02 2009-11-05 삼성중공업 주식회사 화물창 인슐레이션 패널의 고정장치 및 이를 이용하는 인슐레이션 패널
DE102019120522A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 Esa Eppinger Gmbh Werkzeugmaschine mit einem beweglichen Werkzeugträger, Werkzeugträger und Werkzeughalter dafür

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB876209A (en) * 1958-12-18 1961-08-30 Glacier Co Ltd Bearings and bearing material and methods of manufacturing the same
US3098150A (en) * 1960-06-13 1963-07-16 Inoue Kiyoshi Spark discharge metal depositing apparatus
GB1452066A (en) * 1972-11-16 1976-10-06 Glacier Metal Co Ltd Bearing material
BG28111A1 (en) * 1977-11-29 1980-03-25 Antonov Apparatus for elektrosparking piling ud
US5363821A (en) * 1993-07-06 1994-11-15 Ford Motor Company Thermoset polymer/solid lubricant coating system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10061397A1 (de) * 2000-09-29 2002-05-08 Desch Antriebstechnik Gmbh & Co Kg Planetengetriebe und Planetenlager sowie deren Bauteile
DE10061397B4 (de) * 2000-09-29 2004-04-08 Desch Antriebstechnik Gmbh & Co. Kg Planetengetriebe und Planetenlager sowie deren Bauteile
DE10057187B4 (de) * 2000-11-17 2011-12-08 Alstom Technology Ltd. Verfahren für die Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien

Also Published As

Publication number Publication date
US5869798A (en) 1999-02-09
JPH09202978A (ja) 1997-08-05
GB9622567D0 (en) 1997-01-08
KR970020283A (ko) 1997-05-28
CN1157378A (zh) 1997-08-20
GB2306584A (en) 1997-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0858519B1 (de) Verfahren zum herstellen einer gleitfläche auf einem metallischen werkstück
EP2931519B1 (de) Gleitlagerverbundwerkstoff
DE102007019510B3 (de) Zu einer Gleitpaarung gehörendes Maschinenteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP0681114B2 (de) Gleitlagerwerkstoff
WO1997016577A1 (de) Verfahren zum herstellen einer gleitfläche auf einer leichtmetallegierung
EP0300993A1 (de) Hochbelastbares Gleitlager
DE19824310C1 (de) Gleitlager und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1815726C3 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Schicht aus einem Trockenschmiermittel auf eine aus einem Metall oder einem Polymeren bestehende Oberfläche
DE19643922A1 (de) Verschleißfester Werkstoff und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkstoffes
DE102005025929A1 (de) Dampfoxidation von Pulvermetallteilen
EP1637623B1 (de) Spritzpulver
DE102006057484B4 (de) Wälzlager mit einer Oberflächenbeschichtung
EP0787218B1 (de) Schichtwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung
DE19549403C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Gleitfläche auf einer Aluminiumlegierung
DE4342436A1 (de) Gleitlager mit einer Lagerschale
DE19883017B4 (de) Oberflächenbehandlungsverfahren und Elektrode für ein Oberflächenbehandlungsverfahren
AT392131B (de) Mehrstoff-verbundgleitlager
DE10223836C1 (de) Reibung- und Verschleißarmes Festkörpergleitsystem
DE60132814T2 (de) Wälzlager mit einer pulvermetallurgischen komponente
DE19510302C2 (de) Oberflächenbehandelte Kolbenstange und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0152587B1 (de) Werkstoffpaarung für hochbeanspruchte Maschinenelemente
DE19814111B4 (de) Nockenfolgemechanismus
DE102020211521A1 (de) Getriebe
EP0662024B1 (de) Werkzeug zur behandlung von oberflächen von bauteilen
Schey Friction in sheet forming with soft and hard tooling

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: VOLVO CONSTRUCTION EQUIPMENT KOREA CO., LTD., CHAN

8139 Disposal/non-payment of the annual fee