DE2107480A1

DE2107480A1 - Formkörper mit pulvermetallurgisch aufplattierter dünner Gleitschicht und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2107480A1
Application number: DE19712107480
Authority: DE
Inventors: Günter 2056 Glinde; Röhricht Erwin Dipl.-Ing. 2057 Reinbek. B22f7-02 Gerloff
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1971-02-17
Publication date: 1972-09-07
Also published as: FR2125968A5; GB1374152A; JPS4884708A

Description

Anmelderin Jurid Werke GmbH

Glinde bei Hamburg
Akte 224

meine Akte 687/7O

Pormkörper mit pulvermetallurgisch aufplattierter cüinner Gleitschicht und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft metallische Formkörper mit pulvermetallurgisch aufplattierter Gleitschicht.

Die erfindungsgemäßen Pormkörper sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine durchgehende Gleitschicht haben, die eine Porigkeit von 20 bis J>0 % aufweist und eine Bicke von

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nur einigen 10 mm besitzt.

f Es sind seit langem (z.B. Deutsche Patentschrift 1 I85 901) Pormkörper mit pulvermetallurgisch aufgebrachter Oberflächen-Beschichtung bekannt. Es ist auch bekannt, solche mit dem Grundkörper zusammengesinterte poröse Schichten, sogenannter Rauhgrund, mit Gleitstoffen zu tränken, um Formkörper mit Gleitschichten zu erhalten. Nachteilig ist dabei, daß sich diese durch Tränken einer porösen aufgeeinterten Oberflächenschicht hergestellten Gleitschichten als mechanisch nicht sehr widerstandsfähig erweisen. Bei hohen Lagerdrücken

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oder geringen Gleitgeschwindigkeiten und auch oft hohen Temperaturen werden diese öleitsehichten beiseite gedrückt, oder wesentliche Schichtteile lösen sich von ihrer Unterlage, es kommt zu Fresserscheinungen. Außerdem sind die Schichten relativ ungleichmäßig und dick, gewöhnlich einige 10 mm und größer,, Es ist Nacharbeit durch Kalibrieren erforderlich, um die benötigten engen Toleranzen zu sichern, wobei wieder die Porosität und damit die Aufnahmefähigkeit für flüssige Schmierstoffe sinken kann. Wenn, was ebenfalls bekannt ist, die pulverförmigen Sintermaterialien im Streuverfahren aufgebracht werden, wirken sich zusätzlich arbeitstechnische Schwierigkeiten und größerer Zeitaufwand nachteilig aus, <enn beiderseitiges Plattieren des Grundkörpers erforderlich wird, weil zweimal gesintert werden muß, und beim zweiten Sintern die beim ersten Sintern entstandene Sinterschicht ungünstig beeinflußt wird.

Es ist weiterhin seit langem bekannt, auf den entsprechend bearbeiteten Grundkörper Gleitstoffe, wie Graphit oder Molybdändisulf id, in Pulverform aufzubringen und gegebenenfalls noch durch einen Präge- oder Walzvorgang zu befestigen« Mit derart oberflächlich haftenden Sohraieretoff-Filmen sind aber allenfalls Notlaufeigensohaften zu erzielen. Auch metallische_; pulverföraige Oleitstoffe, wie beispielsweise Bleibronzeoder Blei-Zinnbronzegemische, lassen sioh bekanntermaßen in

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Pulverform aufbringen und durch einen gegebenenfalls mehrmaligen Präge- oder Walzvorgang mit dem Grundkörper verbinden. Die nach dieser bekannten als Pulverwalzverfahren bezeichneten Arbeitsweise hergestellten Gleitwerkstoffe sind im Gegensatz zu den üblichen Sintennetallgleitstoffen praktisch porenfrei und weisen maximale Dichte auf, so dass sie mit vergleichsweise geringer Dicke, etwa mit einigen 10" mm direkt gefertigt werden können. Die praktische Durchführung dieses Verfahrens ist Jedoch technisch relativ aufwendig, da eine exakte Synchronisierung des Formier- und Sintervorgangs gesichert sein oder diskontinuierlich in zwei voneinander unabhängigen Verfahrensvorgängen, einmal dem Formlervorgang, zum anderen dem Glüh- und Sintervorgang, gearbeitet werden muss, was technisch kompliziert ist.

Auch wenn man, was ebenfalls bekannt ist, die auf Gleitung beanspruchte Schicht, z.B. galvanisch auf einen den Festigkeitsanforderungen entsprechenden Grundkörper, z.B. einen entsprechenden Maschinenbaustahl aufbringt, ist es in der Regel schwierig, die gefordertten Toleranzen einzuhalten. Es gelingt bisher praktisch sicher nur dann, die Toleranzanforderungen exakt zu erfüllen, wenn mit Gleitschicht versehene masshaltige Konstruktionsteile, z.B. Anlaufringe für automatische Getriebe, als ganzes Teil aus dem Gleitmaterial, z.B. Bronze, hergestellt wird, was natürlich Verschwendung ist und oft auch wegen der Festigkeitsanforderungen Schwierigkeiten macht«

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu vermeiden und in technisch einfacher wenig aufwendiger Weise die auf Gleitung beanspruchten Flächen eines Grundkörpers mit einer den geforderten Toleranzen entsprechenden dünnen Gleitmaterialschicht zu versehen und so Formkörper zu schaffen, die sowohl hinsichtlich ihres Gleitverhaltens als auch hinsichtlich ihser mechanischen Eigenschaften den Forderungen der Praxis gentigen_e

Bei den erfindungsgemäßen Fonakörpern, die, wie eingangs gesagt, eine 20 bis J50 #ige Porigkeit aufweisende durchgehende Gleitschicht mit einer Dicke von einigen 10 mm haben, besteht die Gleitschicht vorzugsweise aus eine» Gleitmaterial-Pulver mit einer höchstens ein Drittel der Schichtdicke ausmachenden Korngröße.

Das zweckmäßige Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers 1st dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Gleitmaterial durch Flammspritzen bei einer Flammenteraperatur von 70 - 90 % der Schmelztemperatur des Gleitmaterials und einer gegenüber der für die Ausbildung einer porenfreien Schicht erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit um 5 bis 50 % höheren Vorschubgeschwindigkeit auf die entsprechend vorbereitete Oberfläche des Trägerkörpers aufgetragen und danach diese aufgetragene Schicht 5 bis 45 Minuten lang bei der 70 - 90 % der Schmelztemperatur betragenden Temperatur gesintert wird.

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Das Sintern kann zweckmäßig in reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum vorgenommen werden.

Als Trägerkörper kommen alle Materialien infrage, die den vorgegebenen Festigkeitsanforderungen entsprechen, dabei aber die Bedingung haben, daß ihr Schmelzpunkt höher liegt als der des eingesetzten Gleitmaterials.

Als Gleitraaterial kommen alle flaramspritzfähigen, gleitfähigen, versohlelßarmen Werkstoffe Infrage.

Wie überraschend gefunden wurde, erhält man, wenn man in der angegebenen Weise mit gegenüber den bei bekannten Flammspritzverfahren bekannten Werten niedrigeren Temperaturen und/oder höheren Vorschubgesohwindigkeiten arbeitet, direkt Schichten mit bisher nicht erreichten Mindestechioht-

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dicken von einigen 10 mm. Dies bedeutet, daß die gewünschten engen Toleranzen sicher eingehalten werden können. Die geringe Schichtstärke ermöglicht darüber hinaus eine gegenüber bekannten Verfahren erhebliche Materialersparnis.

Die allgemeine Kenntnis der Flamraspritztechnik und die für die einzelnen Materialkombinationen bisher vorgeschriebenen Temperatur- und Vorschubgeschwindigkeitswerte gehört zum potentiellen Wissen des Fachmanns, Dieser kann die für bestimmte Trägermaterlalien und -dicken sowie Stärke der Gleitschichten vorgeschriebenen Werte der bekannten Arbeitsweise der vorhandenen Spezialliteratur, Insbesondere den

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von den Herstellern der Plammspri tzvorri eh tungen jeweils angegebenen Daten entnehmen. Erfindungsgeraäße Formkörper erhält er dann, wenn er entgegen diesen bekannten Vorschriften mit den genannten um 10 - JO % niedrigeren Flammentemperaturen und 5 - 50 % höheren Vorschubgeschwindigkeiten arbeitete Innerhalb dieser angegebenen Bereiche kann er je nach der erwünschten Porosität der Gleitschicht die Bedingungen wählen»

In der beigefügten Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formkörpers veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Gleitformkörpers gemäß der Erfindung (Anlaufring) im Schnitt,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Formkörper der Fig. 1, und Fig. 3 die vergrößerte Ansicht X aus Fig. 1.

Der Trägerkörper 1 besteht aus Kohlenstoffstahl mit 0,6 % Kohlenstoff (VDEH-Bezeichnung CK 6o) und ist 10 mm stark« Die Gleitschicht 2 enthält als Gleitmaterial Cu-Sn- Bronze (85/15) einer Korngröße von weniger als 60 /um · Sie weist eine Porigkeit von 25 % auf, stellt eine durchgehende, nach dem Flammspritzen noch nicht sehr fest haftende, dann durch Sintern bei einer Temperatur von 70 - 90 % der Sohmelztempera-

-2 tür der Gleitschicht nachbehandelten, J χ 10 mm starke Schicht dar.

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Pur dieses spezielle Beispiel wurde das Flammspritzen mit einer Metco-Thermospray-Pistole der Firma Metco Incorporated, Westbury, New York, U.S.A., bei einer um rund 15$ erniedrigten Flammentemperatur vorgenommen, wobei das Material in noch plastischem Zustand auf die Oberfläche aufgetragen wurde, so dass diese im Gegensatz zu den üblichen bekannten Flammspritzverfahren nicht dicht gespritzt ist. Die Vorschubgeschwindigkeit war öabei um rund 20$ erhöht. Die porige, nicht sehr fest haftende Schicht wurde dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 800*10 C in areduzierender Atmosphäre in einem Bandsinterofen gesintert.

Der fertige Gleitformkörper (Anlaufring) hatte eine Schichtstärke von 3 χ 10" mm bei einer Toleranz von 6 χ 10~^mm und eine gute Festigkeit- der Gleitschicht.

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Claims

- 8 -Ansprüche

1. Formkörper mit aus aufgesintertem Gleitmaterial-Pulver bestehender Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine 20 - ^O #ige Porigkeit aufweisende, durchgehende Gleitschicht mit einer Dicke von einigen 10 mm hat.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschicht aus Gleitmaterial-Pulver mit einer höchstens ein Drittel der Schichtdicke ausmachenden Korngröße besteht.

]5. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Gleitmaterial durch Flammspritzen bei einer niedrigen Flammentemperatur von 70 - 90 % der Schmelztemperatur des Gleitmaterials und einer gegenüber der für die Ausbildung einer porenfreien Schicht erforderlichen Vorschubgeschwindigkeit um 5 - 50 % höheren Vorschubgeschwindigkeit auf einen metallischen Trägerkörper aufgetragen und danach diese aufgetragene Schicht 5 45 Minuten lang bei der 70 - 90 # der Schmelztemperatur ausmachenden Temperatur gesintert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3># dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern in reduzierender Atmosphäre vorgenommen wird,

5 ο Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern im Vakuum vorgenommen wird.

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