DE2127733A1

DE2127733A1 - Verfahren zur Herstellung einer mit Flansch versehenen Buchse

Info

Publication number: DE2127733A1
Application number: DE19712127733
Authority: DE
Inventors: Larry Allen; Paine John Howard; Peoria 111.; Kracht Lavern J. North Madison Ohio; Brown (V.St.A.)
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2094107B1; US3624881A; FR2094107A1; GB1347047A; DE2127733B2; JPS5278660A; JPS5225500B1; DE2127733C3

Description

Hamburg, den 17. Mai 1971.

Priorität: 8. Juni 1970, USA, Ser.No. 44354

Anmelder;

Caterpillar Tractor Go,
Preoria, 111., USA

Verfahren zur Herstellung einer mit Flansch versehenen Buchse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Flanschbuchse. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen für Lagerzwecke geeigneten Buchse.

Zur Ausführung der Erfindung ist u.a. vorgesehen, daß ein Flanschteil mit der übrigen Buchse durch Trägheitsreibschweißen verbunden wird.

Als Reibschweißen wird allgemein ein Verfahren bezeichnet, bei welchem zwei Werkstücke einer Relativdrehung unterworfen werden, während sie in Reibungsberührung miteinander stehen, so daß Reibungswärme erzeugt wird, die die Werkstücke auf eine geeignete Schweißtemperatur bringt, worauf die Relativdrehung angehalten wird und eine Bindung zwischen den Werkstücken sich ausbildet. Trägheitsreibschweißen ist eine besondere Art von Reibschweißen, bei welcher die Energie, die

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erforderlich ist, um die gemeinsame Grenzfläche der Werkstücke auf einen bindungsfähigen Zustand zu bringen, als kinetische Energie in sich drehenden Trägheitsgewichten gespeichert wird. Diese Gewichte haben allgemein die Form von Schwungrädern, welche mit einem der Werkstücke verbunden sind. Die gesamte zur Herstellung der Bindung erforderliche Energie wird in den Gewichten gespeichert, bevor die Werkstücke an der Grenzfläche in Berührung gebracht werden. Die gespeicherte Energie wird in die Grenzfläche durch Reibungswärmung abgegeben, und an der Grenzfläche wird eine plastische Verformung entwickelt, während die Reibungsberührung die sich drehenden Gewichte verzögert, so daß der Bindungsvorgang abgeschlossen wird, ohne daß eine Bremsvorrichtung benutzt wird.

Die Flanschbuchsen der vorliegenden Erfindung sind besonders für Kettenrollenanordnungen gedacht, wie sie in Kettenfahrzeugen verwendet werden. Die meisten, heute üblichen Kettenrollenanordnungen benutzen als Lager massive Bronzegußbuchsen. Die Kosten einer solchen massiven Bronzegußbuchse sind beträchtlich. Aus diesem Grunde hat man sich seit langem bemüht, Buchsen herzustellen, die in ihrer Brauchbarkeit den Gußbronzebüchsen vergleichbar oder überlegen sind, jedoch sich billiger herstellen lassen.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, zu diesem Zweck eine mit Flansch versehene Bimetallbuchse zu schaffen, welche eine mit Stahlmantel versehene Bronzebuchse aufweist, die durch Trägheitsreibschweißen mit einem Bronzeflansch verbunden ist, der mit Stahlauflage versehen ist.

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Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Buchse, die einen Schalen- und einen Flanschteil aufweist, wobei verhältnismäßig starkes Stahlmaterial als Stütze oder zur Absteifung verwendet wird und eine verhältnismäßig dünne Schicht aus Lagermaterial zur Bildung einer Lagerfläche sowohl auf die Schale als auch den Flansch aufgebracht wird, worauf die Schale und der Flansch durch Trägheitsreibschweißen verbunden werden.

Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Bimetall-Flanschbuchse besteht in den erheblich verringerten Kosten, verglichen mit einer massiven Bronzebuchse.

Die erfindungsgemäße Birnetall-Flanschbuchse ist außerdem widerstandsfähiger als übliche massive Bronzegußbuchsen auf Grund der größeren Festigkeit des Stahlträgergliedes.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolg-enden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 - eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen

Bimetall-Flanschbuchse,

Fig. 2 - 4- - Teildarstellung von Schnitten, die den Vorgang veranschaulichen, in dem ein Schalenteil zur Bildung der vollständigen Buchsenanordnung verbunden wird, und

Fipr. 5 - eine Teildarstellung eines Schnittes zur

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Uli

Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Eine erfindungsgemäß hergestellte Buchsenanordnung (20), siehe Fig. 1, weist einen Schalenteil (22) und einen Flanschteil (24) auf, der mit der Schale durch eine bei (26) angedeutete Reibungsschweißnaht verbunden ist. Die Schale (22), siehe Fig. 2, weist eine äußere oder Stützschale (28) auf, die aus einem verhältnismäßig hochfesten Material besteht, und außerdem eine dünne Schicht (50) aus einem Lagermaterial, das auf die Innenfläche der äußeren Schale aufgebracht worden ist, um für die gewünschten Lagereigenschaften zu sorgen.

Es gibt an sich viele Materialien, aus denen der innere und der äußere Teil der Schale (22) hergestellt werden könnte,, Die besondere Flanschbuchse, die hier gezeigt ist, weist eine äußere Stahlschale (28) mit einer üchicht (50) aus Sinterbronze auf, die auf die Innenfläche der tichale aufgebracht ist. Eine bevorzugte Herstellungsart für die Schale (22) besteht darin, einen ebenen Stahlstreifen mit dem Sinterbronzematerial zu bedecken. Der mit dem Überzug versehene ebene Stahlstreifen wird dann in eine Schale oder Röhre geformt, deren Innenfläche von der Sinterbronze gebildet wird. Die bdhale (22) kann mit geeigneten Öllöchern (25) versehen sein» Die aneinanderstoßenden Kanten des Stahlstreifens sind mit ineinandergreifenden runden und schwalbenschwanzförmigen Ausschnitten und Vorsprüngen versehen· Diese ineinandergreifenden Vorsprünge und Ausschnitte sorgen für eine feste und dichte Verbindung der Kanten.

Der Flansch (24) zeigt einen ähnlichen Aufbau und weist ein ringförmiges Stahlglied (56) auf, dessen Bohrung (58) angenähert gleich dem Innendurchmesser der Schale (2;:) ist. Eine Seite des Flansches (24) ist mit einer dünnen Schicht (40)

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des Lagermaterials versehen, in diesem "besonderen Fall Sinterbronze, die mit dem Stahl verbunden ist.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht in der Verbindung des Flaiaches (24) mit der Schale (22) zur Bildung einer zusammenhängenden oder einteiligen Bimetall-Flanschbuchse· Me üblichen Schweißverfahren sind nicht geeignet, um die Schale (22) mit dem Flansch (24) zu verbinden. Die bei solchen Verfahren entstehende Wärme ist äußerst schädlich für das Lagermaterial (30), das in diesem lall Sinterbronze ist, die Blei und andere niedrig schmelzende Bestandteile enthält. Es hat sich ferner gezeigt, daß übliche Schweißverfahren auch deshalb unbrauchbar zur Herstellung einer Bindung zwischen der Schale (22) und dem Flansch (24) sind, weil die bei solchen üblichen Schweißverfahren erzeugte Wärme eine Zerstörung der Bindung zwischen dem Lagermaterial (30) und der Stahlstützschale (28) fördert.

Die Erfindung sieht deshalb vor, daß die Schale (22) mit dem Flansch (24) durch ein Trägheitsreibschweißverfahren verbunden wird. Das Trägheitsreibschweißverfahren hat sich für diese Maßnahme als erfolgreich erwiesen; während des Schweißverfahrens wird nur eine geringe Wärmemenge eingeführt und bleibt auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich beschränkt. Durch Anwendung eines Trägheitsreibschweißverfahrens kann deshalb eine Bimetall-Flanschbuchse hergestellt werden, ohne daß das Lagermaterial an sich oder die Bindung zwischen dem Lagermaterial und der Stahlstützschale beschädigt wird.

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Fig. 2-4 veranschaulichen das Verfahren, durch das die Schale (22) mittels Trägheitsreibschweißung in "brauchbarer Weise mit dem Flansch (24) verbunden werden kann. I_n Fig. wird der Schalenteil (22) in einer Einspannvorrichtung einer nicht dargestellten Trägheitsreibschweißmaschine festgehalten. Der Flanschteil (24-) ist auf eine sich drehende, nicht dargestellte Spindel der Trägheitsreibschweißmaschine aufgespannt .

Der Flanschteil (24) wird dann in schnelle Drehung versetzt, worauf die Schale (22) und der Flansch (24) unter Axialdruck in Berührung gebracht werden, siehe Fig. 3« Dabei bildet sich schnell eine Reibschweißnaht (26) zwischen den Stahlstützteilen (28 und 36) der Schale und des Flansches aus. Es ist zu beachten, daß die Trägheitsreibschweißung zwischen Flansch und Schale äußerst schnell vonstatten geht. Aufgrunddessen wird nur eine kleine Wärmemenge in einen verhältnismäßig kleinen Schweißbereich eingeführt. Das ermöglicht die Herstellung einer Bimetall-Flanschbuchse, ohne daß dabei die Bindung zwischen der Sinterbronze (30) und der Stahlstützschale (28) des Schalenteiles (22) beschädigt wird.

Nachdem durch Reibungsschweißung der Flansch (24) mit der Schale (22), siehe Fig. 3, verbunden worden ist, wird die fertige Anordnung spanabhebend nachbearbeitet, um den Schweißgrat zu entfernen. Fig. 4 zeigt die in dieser Weise fertiggestellte Buchsenanordnung.· Der zwischen Fig. 3 und 4 liegende spanabhebende Bearbeitungsgang gewährleistet, daß die Innenfläche der Schale (22) allein aus dem Lagermaterial

(30) besteht.

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Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher eine kleine Menge des Sinterbronzematerials (30) durch spanabhebende Bearbeitung vom Ende (4-6) der Schale (22) entfernt worden ist, die mit dem Flansch (24) verschweißt werden soll. Dieser Vorgang ist nicht absolut erforderlich, um eine gute Schweißung zwischen Schale und dem Flansch herzustellen. Er hilft jedoch dazu, irgendwelche Quellen für eine Beschädigung der Bindung zwischen der Sinterbronze (30) und der Stahlstützschale (28) während des Trägheitsreibschweißvorganges zu beseitigen.

- PATENTANSPRÜCHE *

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

T) Verfahren zum Herstellen einer mit einem Flansch versehenen Lagerbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß ein flacher Streifen eines Stahlmaterials mit Lagermaterial dünn beschichtet und der derart beschichtete Stahlstreifen zu einer rohrförmigen Schale geformt wird, in der das Lagermaterial die innere I'Jmfangswand und der Stahl einen äußeren Stützteil bildet, daß eine ringförmige Stahlplatte, deren Innendurchmesser angenähert gleich dem Innendurchmesser der Stahlstützschale ist, auf einer Seite mit einer verhältnismäßig dünnen Lage des Lagermaterials beschichtet und danach die unbeschichtete Seite der ringförmigen Platte mit einem Ende der rohrförmigen Schale dauerhaft durch einen Trägheitsreibschweißvorgang verbunden wird, und daß irgendein während des Trägheitsreibschweißvorganges erzeugtes Gratmaterial entfernt wird, so daß die Innenfläche der rohrförmigen Schale allein aus dem Lagermaterial besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil des Lagermaterials vor dem Schweißvorgang von dem Ende der rohrförmigen Schale entfernt wird, das mit der ringförmigen Platte verbunden wird, so daß nur die Stahlstützschale zur Bildung der Reibschweißung zwischen der Schale und der ringförmigen Platte benutzt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht Lagermaterial auf der rohrförmigen Schale und der ringförmigen Platte Sinterbronze enthait-

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