DE2127733C3

DE2127733C3 - Verfahren zum Herstellen einer Flansch-Lagerbuchse

Info

Publication number: DE2127733C3
Application number: DE2127733A
Authority: DE
Inventors: John Howard Peoria Ill. Paine
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE2127733B2; FR2094107B1; GB1347047A; DE2127733A1; FR2094107A1; US3624881A; JPS5225500B1; JPS5278660A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

Lagerbuchsen für Kettenrollenanordnungen in Kettenfahrzeugen sind bislang meistens massive Bronzeguß-Buchsen. Die Herstellungs- urrd Materialkosten solcher massiven Bronzeguß-Buchsen sind beträchtlich. Aus diesem Grunde hat man sich seit langem bemüht, Buchsen herzustellen, die in ihrer Brauchbarkeit den Bronzeguß-Buchsen vergleichbar oder überlegen sind, jedoch billiger hergestellt werden können.

In der GB-PS 1168 9^4 wir. ein Verfahren beschrieben, mit dem Läget halbschalen hergestellt werden können, bei der die eigene ehe Schale aus Stahlmaterial besteht, das den äußeren Stützteil bildet und auf der Lagerfläche mit einem Lagermaterial dünn beschichtet ist. Eine solche Schale wird durch Elektronenstrahlschweißung mit einem Flansch versehen, der z. B. als Drucklager benutzt werden kann und aus diesem Grund mit einer entsprechenden Auflage an leiner Außenfläche beschichtet ist, während die unbeschichtete Innenseite mit dem Stützmantel außerhalb der Lagerschalenbeschichtung verbunden ist. Vollschalen können mit diesem Verfahren dadurch hergestellt werden, daß zwei Halbschalen zusammengetetzt werden.

Zur Herstellung von Vollschalen ist ein Verfahren gemäß Oberbegriff aus der US-PS 24 04 808 bekannt, bei dem der Drucklagerflansch mit der eigentlichen Schale im wesentlichen durch formschlüssiges Ineinandergreifen entlang der gegeneinander stoßenden Kanten verbunden ist. Der Flansch ist zusätzlich zu der iußeren Beschichtung mit Lagermetall mit einem inneren Anschlußring versehen, der ebenfalls aus gesintertem Lagermetall hergestellt und durch einen Sintervorgang mit der äußeren Beschichtung verbunden ist. Durch spanabhebende Nachbearbeitung kann die Übergangskante zwischen der äußeren Drucklager· schicht und dem inneren Überganjjsring abgerundet werden. Die eigentliche Verbindung; von Lagerschale und Flansch bleibt im wesentlichen auf das formschlüssige ineinandergreifen entlang den Stoßkanten beschränkt, so daß diese Verbindung nicht sehr strapazierfähig ist,

Aus der DE-PS 9 46 323 ist ein Verfahren bekannt, mit dem zwei Drehteile aus verschiedenen metallischen Werkstoffen miteinander durch Aufschrumpfen in der Weise verbunden werden sollen, daß einer der beiden Drehteile, während diese in axialer Richtung ihre endgültige Lage zueinander einnehmen oder nachdem sie diese Lage eingenommen haben, beim Aufschrumpfen gegenüber dem anderen Teil eine Drehbewegung ausführt. Dabei ist weiter vorgesehen, daß beim Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes die Relativbewegung der beiden Teile aufgehoben wird, beispielsweise durch eine sich selbsttätig auslösende

ίο Kupplung. Zusätzlich zu dem Schrumpfvorgang soll nach dieser PS die Verbindung dadurch verbessert werden, daß der Oxydfilm an der Grenzfläche zwischen innerer und äußerer Schale durch Fressen zerstört wird, wodurch sich eine Schweibung ergeben soll. Allerdings beengt eine Schweißung einen über die ganze Fläche gehenden, gleichmäßigen Druck, der auf ZylindermantelHächen bislang praktisch nicht erzeugt werden kann, auch nicht durch Schrumpfvorgänge. Da bei dem Gegeneinanderpressen von durch Reibungsschweißen zu verbindenden Teilen ein Grad ausgequetscht wird, würden bei ungleichmäßigem Druck ballige Verformungen erzeugt, die die Verwendung für Lagerschalen ausschließen würden.
Das Reibungsschweißen ist an sich aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, siehe die US-PS 34 84 926, und auch die Verbindung verschiedenartiger Metalle durch Reibungsschweißen ist erwähnt. Eine Sonderform des Reibungsschweißens ist das Trägheitsschweißen, bei dem die für das Reibungsschweißen benötigte Energie

jo von vornherein dadurch dosiert wird, daß zunächst ein Schwungkörper in Drehung versetzt und damit ein bestimmtes Drehmoment gespeichert wird, das anschließend auf einen der beiden zu verschweißenden Teile übertragen wird, während die Teile gegeneinander gepreßt werden. Als Anwendungsbeispiel für Reibungsschweißen wird in der DE-AS 12 53 022 die Verbindung von Rumpf und Deckel bei der Herstellung von Metalldosen beschrieben.
Trotz der Beschreibung verschiedener Herstellungsverfahren für Lagerschalen, auch solchen, die aus verschiedenen metallischen Werkstoffen zusammengesetzt sind, und verschiedener Verfahren zum Verbinden von metallischen Werkstoffen, wie Elektronenstrahlschweißung, Reibungsschweißung und Sinterung, fehlte bisher ein Verfahrer' nit dem als Ersatz für Bronzeguß-Lager Kettenrollenlager hergestellt werden können, die für Kettenfahrzeuge geeignet und wesentlich einfacher und billiger als Bronzeguß-Lager herzustellen sind, während ihre Brauchbarkeit mindestens der von Bronzeguß· Lagern entspricht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Oberbegriff entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches ausgestaltet. Das mit dem Verfahren geschaffene Lager ist in besonderem Maße fur die Beanspruchung als Kettenrollenlager geeignet, bei dem es gegenüber üblichen Maschinenlagern vor allem auch darauf ankommt, daß die Lager mit plötzlichen Stoßen belastet werden können. Diese Belastbarkeit ist trotz der Herstellung aus einem ursprünglich ebenen Blechstreifen und einem damit zu verbindenden Mansch einwandfrei gewährleistet.

Nachstehend werden Ausführüngsbeispieledcr Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. I eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bimetall-Flanschbuchse,

Fig.2^4 Teildarstellung von Schnitten, die den allgemeinen Vorgang veranschaulichen, in dem ein

Schalenteil zur Bildung der vollständigen Buchsenanordnung verbunden wird, und

Fig.5 eine Teildarstellung eines Schnittes zur Veranschaulichung der 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 F i g. 2, weist eine äußere oder Stützschale (28) auf, die aus Stahl besteht, und außerdem eine dünne Schicht (30) aus Sinterbronze, die auf die Innenfläche der äußeren Schale aufgebracht worden ist, um für die gewünschten Lagereigenschaften zu sorgen.

Eine bevorzugte Herstellungsart für die Schale (22) besteht darin, einen ebenen Stahlstreifen mit dem Sinterbronzematerial zu bedecken. Der mit dem Oberzug versehene ebene Stahlstreifen wird dann in eine Schale oder Röhre geformt, deren Innenfläche von der Sinterbronze gebildet wird. Die Schale (22) kann mit geeigneten Öllöchern (23) versehen sein. Die aneinanderstoßenden Kanten des Stahlstreifens sind mit ineinandergreifenden runden und schwalbensciwanzförmigen 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 (36) auf, dessen Bohrung (38) angenähert gleich dem Innendurchmesser der Schale (22) ist. Eine Seite des Flansches (24) ist mit einer dünnen Schicht (40) des Lagermaterials versehen, das mit dem Stahl verbunden ist.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht in der Verbindung des Flansches (24) mit der Schale (22) zur Bildung einer zusammenhängenden oder einteiligen Bimetall-Flanschbuchse. Die 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), da die Sinterbronze Blei und andere niedrig schmelzende Bestandteile enthält. Es hat sich ferner gezeigt, daß übliche Schweißverfahren auch deshalb unbrauchbar zur Herstellung ein?r Bindung zwischen der Schale (22) und dem Flansch (24) sind, weil die bei solchen üblichen Schweißverfahren erzeugte Wärme eine Zerstörung der Bindung zwischen dem Lagermaierial (30) und der Stahlstützschale (28) fördert.

Die Erfindung sieht deshalb vor. daß die Schale (?.2) mit dem Flansch (24) durch ein Trägheitsreibschweißverfahren verbunden wird. Das Trägheitsreibschweißverfahren hat sich für diese Maßnahme als erfolgreich erwiesen; während de:. 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.

Fig. 2—4 veranschaulichen das Verfahren, durch das die Schale (22) mittels Trägheitsreibschweißung in brauchbarer Weise mit dem Flansch (24) verbunden werden kann. In F i g. 2 wird der Schalenteil (22) in einer Einspannvorrichtung einer nicht dargestellten Trag-

Γ) heitsreibschweißmaschine festgehalten. Der Flanschteil (24) ist auf eine sich drehende, nichi dargestellte Spindel der Trägheitsreibschweißmaschine aufgespannt.

Der Flanschteil (24) wird dann in schnelle Drehung versetzt, worauf die Schale (22) und der Flansch (24)

ίί) unter Axialdruck in Berührung gebrac' werden, siehe F i g. 3. Dab^i bildet sich schnell είπε Rc.b^cchwcißnaht (26) zwischen den Stahlstützteilen (28 und 36) der Schale und des Flansches aus. Es ist zu beachten, daß die Trägheitsreidschweißung zwischen Flansch und Schale

_'i äußerst schnell vonstatten geht. Aufgrund dessen wird nur eine kleine Wärmemenge in einen verhältnismäßig kleinen SchweiUbereich eingeführt. Das ermöglicht die Herstellung einer Bimetall-Flanschbuchse, ohne daß dabei die Bindung zwischen der Sinteroronze (30) und der Stahlstützschale (28) des Schalenteiles (22) beschädigt wird.

Nachdem durch Reibungsschweißung der Flansch (24) mit der Schale (22), siehe F i g. 3, verbunden worden ist. wird die fertige Anordnung spanabhebend nachbear-

υ beitet, um den Schweißgrat zu entfernen. F i g. 4 zeigt die in dieser Weise fertiggestellte Buchsenanordnung. Der zwischen V i g. 3 und 4 liegende spanabhebende Bearbeitungsgang gewährleistet, daß die Ipnenflrrhe der Schale (22) allein aus dem Lagermaterial (30)

w besteht.

Fit.. 5 zeig¹ die Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine kleine Menge des Sinterbronzematerials (30) durch spanabhebende Bearbeitung vom Ende (46) der Schale (22) entfernt worden ist, die mit dem Flansch

•e> (24) verschweißt werden soll. Dieser Vorgang beseitigt irgendwelche Quellen für eine Beschädigung der Bindung zwischen der Sinterbronze (30) und der Stahlstützschale (28) während des Trägheitsreibschweißvorganges.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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Verfahren zum Herstellen einer Flansch-Lagerbuchse mit aus Sinterbronze bestehenden Lagerflächen an der Innenseite der Buchse und der Stirnseite des Flansches für Kettenrollen-Anordnungen in Kettenfahrzeugen, wobei ein flacher Streifen eines Stahlmaterials und eine ringförmige Stahlplatte jeweils mit einer dünnen Schicht Sinterbronze versehen werden, der flache Streifen dann zu einer rohrförmigen Schale geformt wird und diese mit der Platte unter Wärmeeinfluß fest verbunden wird, worauf im Verbindungsbereich nachbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Platte zu verbindenden Ende der rohrförmigen Schale die Sinterbronze entfernt und danach die rohrförmige Schale mit der Platte durch Trägheitsreibschweißung verbunden wird.