DE2139866A1

DE2139866A1 - Lagermaterial

Info

Publication number: DE2139866A1
Application number: DE19712139866
Authority: DE
Inventors: Nobukazu Aichi Morisaki (Japan). P
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1972-05-04
Also published as: GB1332714A; DE2166809B2; FR2104069A5; DE2166809C3; BE771035A; US3705450A; DE2166809A1; DE2139866B2; JPS5327419B1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann 2139866

Dr. R. KoenlQsberger - Dlpi.-Fhys. R. Hoizbauer - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

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POS-253SO Metal

TJAIDO METAL COMPAM" LTD., Nagoya, Japan

Lagermaterial.

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein völlig ölfreies Lagermaterial ,'das einen niedrigen Reibungskoffizienten und einen ausgezeichneten Yersclileißwiderstand hat.

Lagermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Stahlrücken, eine poröse Schicht aus gesinterter Bronze, die auf der Oberfläche dieses Stahlrückens ausgebildet ist, und eine Schicht aus einer Mischung von Polytetrafluorethylen (im folgenden abgekürzt als PTFE), Blei oder Bleioxyd und Graphit oder aus einer Mischung von PIPE, Bleifluorid (PbF₂) und Graphit, die auf die Oberfläche der po-. rösen Schicht in Form einer Paste aufgebracht und dann darauf gesinert ist. Es ist offensichtlich, daß die herkömmlich benutzten, festen Gleitstoffe, wie Molybdändisulfid (MOS₂) oder Wolframdisulfid (WS₂), die allgemein mit guten Ergebnissen in verschiedenen Gebieten der Industrie angewandt wurden, anstelle von Graphit benutzt werden können, und daß reines Kupfer oder Kupferlegierungen in einem Lagermaterial anstelle von Bronze benutzt werden können.

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Der Aufbau und die Ergebnisse einer Prüfung der Leistungsfähigkeit eines lagers gemäß einer beispielsweisen, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nun unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung sind

Pig. 1 und 2 lOOmal vergrößerte, mikrophotographische Aufnahmen, die jeweils den Aufbau von Iiagermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

Pig. 3 und 4 sind graphische Darstellungen, die die jeweiligen Ergebnisse von Abriebprüfungen darstellen, die auf dem j ©v/eil igen Iiagermaterial durchgeführt wurden.

In Pig. 1 und 2 bezeichnet A eine Stahlrückensehicht (niedrig legierter Kotilenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,15a), B eine Kupferplattierungssehieht, die auf der Oberfläche der Stahlrückensehicht ausgebildet ist, C eine poröse Schicht aus gesinterter Bronze, die auf der Schicht B liegt (in Praxis wird der Zwischenraum zwischen den weißen Bronsekugeln mit einem schwarz gefärbten !Füllmaterial ausgefüllt, das eine Mischung aus 80 Vol.-?£-PEEE und 20 Vol.—£ Graphit in Pig. 1 oder eine Mischung aus 80 Vol.-% PDBPE, 10 Vol.-# Bleifluorid und 10 YoI.-56 Graphit in Pig. 2 ist). D bezeichnet eine Oberflächenschicht aus dem gleichen Material wie das oben genannte schwarz gefärbte Füllmaterial und E bezeichnet eine Harzschicht, die gewöhnlich bei der mikrophotographischen Betrachtung von Metallstrukturen benutzt wird. Pig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und der Versclileißhöhe einerseits und der Graphit- und Bleikonzentration im Püllmaterial und in der Oberflächenschicht andererseits zeigt, deren Anteil am Gesamtvolumen des Püllmaterial3 und de· Oberflächenschicht 20?3 beträgt. Aus diesem Diagramm ist zu ersehen, daß der Verschleißwiderstand (Kurve B) und der Reibungskoeffizient (Kurve A) mit wachsender Konzentration des Graphits verbessert werden. Die Ergebnisse einer Anzahl von Experin, iten haben

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gezeigt, daß man das "beste Ergebnis erhält, wenn das Füllmaterial und die Oberflächenschicht aus 3 bis 30$ Graphit, O bis 25$ Blei oder Bleioxyd und dem Rest PTPE besteht, wobei der Gesamtanteil an Graphit und Blei oder Bleioxyd bei 3 bis 40$ liegt. Alle Prozentangaben beziehen sich auf Vol.-$. Es ist bestätigt worden, daß, wenn die Gesamtmenge dieser Bestandteile 40$ übersteigt, die Bindungsstärke zwischen Kupfer oder Kupferlegierung und dem Füllmaterial ungenügend wird, und daher eine "Verminderung der Leistungsfähigkeit des daraus hergestellten Lagers eintritt.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und der Verschleißhöhe einerseits und der Graphit- und Bleifluoridkonzentration im Füllmaterial und in der Oberflächenschicht andererseits zeigt, die aus einer Mischung von PTFE, Bleifluor id und Graphit bestehen, y/obei die Gesamthöhe des Graphit- und BIe ifluoridanteils bei 20$ liegt. Aus diesem Diagramm ist zu entnehmen, daß, wenn das Füllmaterial und die Oberflächenschicht aus einer Mischung von 80$ PTFE, 10$ Bleifluorid und 10$ Graphit besteht, der Reibungskoeffizient (Kurve C) dieses Füllmaterials und der Oberflächenschicht am geringsten ist, und die Höhe des Verschleißes davon (Kurve D) dazu neigt, sich gegenüber anderen Zusammensetzungen zu verringern, obwohl sie sich nicht wesentlich von der der anderen Zusammensetzungen unterscheidet. Auf der Grundlage der oben genannten experimentellen Ergebnisse bekommt man das beste Ergebnis, wenn das Füllmaterial und die Oberflächenschicht aus 3 bis 30$ Bleifluorid, 0 bis 30$ Graphit und dem Rest PTFE besteht, wobei die Gesamthohe des Graphit- und Bleifluoridanteils bei 3 bis 40$ liegt. Es ist bestätigt worden, daß, wenn die Gesamcmenge dieser Bestandteile 40$ überschreitet, die Bindungsfestigkeit zwischen Kupfer oder Kupferlegierung und dem Füllmaterial ungenügend wird, und daher eine Verringerung der Leistungs-

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fähigtceit des daraus hergestellten lagers eintritt.

vdjenen,
Die Prüfungsbedingungen, unterMie in Pig. 3 und 4 gezeigten Ergebnisse erzielt wurden, sind folgende:

Prüfer: . Suzuki's Abriebprüfer

Reibungsgeschwindigkeit: 0,036 m/min

angewandter Druck: 100 kg/cm

Prüfungsdauer: 60 Minuten

Gleitmittel: keines

temperatur: Zimmertemperatur

Die Reinheit und die Korngröße (Gitterabstände) des benutzten Graphits liegen bei etwa 84$ und 600 Gitterabständen in Pig.3bzw. bei etwa 95,5$ und 280 Gitterabständen bei Pig. 4. Die Stärke der Oberflächenschicht beträgt 0,05 mm in Pig. 3 und 0,02 bis 0,03 mm bei Pig. 4.

Es ist daher verständlich, daß leichte Unterschiede in den experimentellen Ergebnissen auftreten können, die von der Qualität des Graphits und der Dicke der Oberflächenschicht . abhängen. Während z.B. der Reibungskoeffizient der Oberflä- * chenschicht aus dem Material gemäß Pig. 3, der durch die Kurve A repräsentiert wird, theoretisch an dem Punkt, wo die Konzentration des PTPE 80$ und die des Graphites 20$ beträgt, der gleiche sein sollte wie der der Oberflächenschicht aus dem Material gemäß Pig. 4» der durch die Kurve C repräsentiert wird, besteht in der Praxis ein leichter Unterschied zwischen beiden. Dieses mag hauptsächlich von dem Unterschied in der Dicke der Oberflächenschicht wzA besonders von dem Unterschied in der Qualität des Graphites herrühren, obwohl ein solcher Unterschied wahrscheinlich einen kleineren Meßfehler enthält.

Wie oben beschrieben, stellt das Lagermaterial der vorlie-

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genden Erfindung ein ausgezeichnetes, gänzlich ölfreies Lagermaterial dar, das sowohl einen niedrigen Reibungskoeffizienten als auch einen hohen Terschleißwiderstand "besitzt, was für die Leistungsfähigkeit der daraus he3?gestellten Lager von größter Wichtigkeit ist.

Das lagermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Stahlrücken, eine poröse Schicht aus gesintertem Kupfer oder einer Kupferlegierung, eine Schicht aus einer eingefüllten und gesinterten Mischung, die die Blasen in dieser porösen Schicht füllt' und eine Oberflächenschicht des Lagermaterials "bildet. Die gesinterte Mischung "besteht aus Polytetrafluoräthylen, Blei oder Bleioxyd und Graphit oder aus PTi¹E, Bleifluor id und Graphit.

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Claims

Patentansprüche

Lagermaterial, gekennzeichnet durch einen Stahlrücken aus Bandstahl, eine poröse Schicht aus gesintertem Kupfer oder einer gesinterten Kupferlegierung, die über dem Stahlrücken gelagert ist, eine Sohicht aus einer gesinterten Mischung, die die Blasen in der porösen Schicht füllt und eine Oberflächenschicht des Lagermaterials "bildet, die Zusammensetzung der gesinterten Mischung aus 3 bis 30 VcI.-^ Graphit, 0 bis 25 ToI.-$£ Blei oder Bleioxyd und dem Restanteil im wesentlichen Polytet-rafluoräthylen und die Gesamt höhe des Graphit-und Blei-oder Bleioxydanleils von 3 bis 40 YoI.-7$.

Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch gek'e.nn' zeichnet, daß die gesinterte Mischung aus 3 bis 30 VoI.-^ Bleifluorid, O bis 30 YoI.-# Graphit und dem Restanteil im wesentlichen Polytetrafluoräthylen besteht, und die gesamte Höhe des Bleifluorid- und Graphitanteils 3 bis 40 YoI.-^ beträgt.

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