DE218887C

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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Körpern, die aus einer Mischung von Metall und Kohle bestehen, und z. B. als Bürsten für elektrische Maschinen oder als Wcllenlagcr benutzt werden, kommt es oft vor, daß die Kohle, welche in Form von natürlichem Graphit teils als Schmiermittel, teils zur Erzielung eines beliebigen elektrischen Leitungs- und Übergangswiderstandes zugesetzt ist, schneller als das Metall abgenutzt wird, so daß die Reibungsfläche der Körper beinahe rein metallisch wird und also fast ohne Übergangswiderstand und ohne Schmiermittel sich befindet, wodurch der Zweck des Zusatzes von Kohle verfehlt ist. Dies trifft bei elektrischen Bürsten hauptsäch-Hch unter Funkenbildung bei großer Stromdichte ein. So ist es dann und wann der Fall mit der sogenannten Bronzekohle, die bekanntlich aus einer Bronzemasse mit darin eingebetteten und gleichförmig verteilten Graphitpartikelchen besteht.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Übelstände zu vermeiden, und zwar dadurch, daß man statt Kohle andere Stoffe, welche hier imprägnierende Stoffe genannt werden sollen, verwendet, die das Beibehalten der hervorragenden Eigenschaften der Bronzekohle gestatten, nicht aber von der Funkenbildung beeinflußt werden. Stoffe, welche zu diesem Zweck benutzt werden können, sind unter anderen gewisse Schmiermittel, z. B. öl, Paraffin usf.

Ein nach vorliegender Erfindung hergestellter Körper besteht also aus einer porösen Metallmasse, welche kleine, dicht liegende Mengen anderer Stoffe, meistenteils schmierender Mittel vorzugsweise von solcher Beschaffenheit einschließt, daß sie der ReibungsHäche der Metall- ; masse einen elektrischen Widerstand mitteilt, < dessen Größe je nach der Beschaffenheit des genannten Stoffes und je nach dem Bedarf innerhalb weiter Grenzen beliebig gewählt werden kann. .

Um einen solchen Körper zu erzeugen, wird .: erst eine Metallmasse hergestellt, die von Poren oder feinen zusammenhängenden Höhlungen durchzogen ist, und diese Metallmasse wird dann mit dem betreffenden Stoff derart getränkt, daß die Poren oder Höhlungen ganz oder teilweise gefüllt werden. Durch Pressen, Hämmern,; Schleifen usf. kann man die Oberfläche des Metallkörpers derart bearbeiten, daß die Poren derselben verschlossen werden, so daß der zugesetzte Stoff nur durch die. Reibungsfläche herausdringen kann.

Die poröse Metallmasse wird in folgender Weise hergestellt. Metallpulver, vorzugsweise feine Kupferpartikelchen, die in bekannter Weise mit dünnen Zinnüberzügen versehen sind, ■ wird mit einer geeigneten Menge, z. B. 10 Prozent, eines oder mehrerer durch Erhitzung, Auswaschen ο. dgl. leicht entfernbaren Stoffe, ζ. Β. Ammoniumnitrat, gemischt. Die Mischung wird zu Blöcken gewünschter Form gepreßt, und die Blöcke werden einer so hohen Temperatur, etwa 300° bis 600⁰C, ausgesetzt, daß das Zinn die Kupferkörner zusammenlötet oder sich, ohne zu schmelzen, mit dem Kupfer zusammenschweißt oder sich mit demselben zu

Bronze legiert. Hierbei oder schon bei niedrigerer Temperatur entweicht der vergasbare Stoff, wenn ein solcher verwendet wird, so daß die von diesem eingenommenen Räume in dem Metall leer werden und vielleicht auch andere Höhlungen von den entweichenden Gasen gebildet werden. Die in dieser Weise erhaltene Masse bestellt aus aneinanderhaftenden Metallkörnern, welche ihre ursprünglichen Plätze einnehmen und teilweise durch kapillare Höhlungen getrennt sind.

Der vergasbare Stoff kann auch durch eine eventuell der Erhitzung vorangehende schwächere Erwärmung entfernt werden oder, wenn bei dieser nicht vollständig entwichen, nachher.

Gegebenenfalls werden die Blöcke auch ohne die stärkere Erhitzung zu gewissen Zwecken

verwendbar sein. _/

Statt des oben genannten Pulvers aus einem

ao Metall kann man andere solche verwenden, z. B. Körner, welche aus drei oder mehreren Metallen, beispielwseise Kupfer, Zink und Zinn, bestehen und um- oder nebeneinander angeordnet sind, oder man kann auch Mischungen einfächer Metallpulver, z.B. Kupferpulver und Zinnpulver oder außer diesen auch Zinkpulver, Aluminiumpulver usf., oder endlich Pulver einer oder mehrerer Legierungen verwenden. Gewisse Metalle können vielleicht auch ohne Beimischung eines anderen verwendet werden. Das Pulver oder die Pulvennischung soll aus einem solchen Metall bzw. solchen Metallen bestehen, daß die Partikelchen bei Erhitzung zusammengelötet, -geschweißt oder -gesintert bzw. miteinander legiert werden, ohne zu schmelzen und ohne ihre Plätze zu ändern, so daß der Block bei zurückbleibenden Höhlungen seine Gestalt beibehält. Zur Erleichterung der Formung kann man den Pulvern auch Bindemittel zusetzen, wie z. B. klebende Stoffe u. a.

Der entfernbare Stoff, welcher je nach dem gewünschten Grade von Porosität in verschiedenen Verhältnissen zugesetzt wird, soll vorzugsweise ein solcher sein, der bei einer niedrigeren Temperatur als der für das Legieren, Löten usf. erforderlichen in Gasform vollständig entweicht. Noch besser dürfte ein Stoff sein, der nicht zu weit unter jener Temperatur in Gase mit beträchtlich niedrigerer Verdichtungstemperatur zerlegt wird, wie z. B. Ammoniumnitrat. Aber auch solche Stoffe, die nur teilweise vergast werden können, oder Stoffe, die ohne Luftzutritt verbrennen, sind unter Umständen verwendbar. Ferner werden auch solche Stoffe verwendet, die, gegen Erhitzung widerstandsfähig, durch Wasser oder andere Flüssigkeiten aufgelöst oder weggewaschen werden können. In der Regel werden Stoffe verwendet, die sich pulverisieren lassen oder in feine Fäden verteilt werden können. Jedoch ist es nicht ausgeschlossen, unter Umständen Stoffe von anderer Beschaffenheit mit Vorteil zu verwenden, z. B. flüssige Stoffe geeigneter Konsistenz, einfache' Flüssigkeiten, Lösungen, Emulsionen usf. '

Das Füllen der Poren oder Höhlungen mit dem imprägnierenden Stoff kann vor oder nach der mechanischen Bearbeitung der hergestellten Körper stattfinden, je nachdem die Körper mehr oder weniger vollständig den Stoff aufnehmen sollen, und kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Die Blöcke können einfach ganz oder teilweise in den betreffenden Stoff eingetaucht werden, wenn derselbe flüssig oder geschmolzen tfew. aufgelöst ist, wobei der Stoff durch die Kapillarkraft aufgesaugt wird. Oder die Blöcke können auch erst mit einer leichtflüchtigeren Flüssigkeit von geringerer Viskosität, z. B. Wasser, Spiritus, Petroleum 0. dgl., gesättigt und dann in dem betreffenden Stoff über den Kochpunkt dieser Flüssigkeit erhitzt werden, oder es kann aiich der Stoff unter Druck eingepreßt oder in anderer Weise in die Blöcke eingeführt werden.

Der Stoff muß, wie leicht ersichtlich ist, in den erwähnten Fällen flüssig sein oder wenigstens so weich, daß er sich in die Höhlungen einpressen läßt. Geeignete Stoffe dieser Art sind schwerere Mineralöle und Paraffin, das letztere vorzugsweise in geschmolzenem oder aufgelöstem Zustand. Der Stoff kann ein einfacher sein, flüssig oder geschmolzen, oder eine Lösung eines festen Stoffes in einem flüssigen oder geschmolzenen, oder auch fein verteilte feste Stoffe, wie Schleifmittel oder Kohle, verschlämmt enthalten. ■■"■.,

Wenn erforderlich, werden die Blöcke mit größeren Hohlräumen versehen, entweder bei dem Pressen oder bei der schließlichen mechanischen Bearbeitung. Diese Hohlräume sollen als Behälter für größere Mengen des zuzusetzenden Stoffes dienen, besonders wenn dieser flüssig ist oder der Block bei der Verwendung solche Temperatur annimmt, daß sonst fester Stoff dabei flüssig wird. Wenn eine reichlichere Zuführung des zugesetzten Stoffes zu der Reibungsfläche erforderlich ist als die von der Abnutzung der letzteren hervorgerufene, wird die Oberfläche der Blöcke teilweise unbearbeitet gelassen oder auch mit in derselben angebrachten Aussparungen mit rauhen Flächen hergestellt, so daß der betreffende Stoff durch und über die teilweise unbearbeitete Oberfläche zu der Abiratzungsfläche kommen kann, indem die unbearbeitete Oberfläche den Stoff leichter durchläßt als die bearbeitete mit ihren teilweise geschlossenen Poren.

Die oben beschriebene poröse Metallmasse besitzt mehrere vorzügliche Eigenschaften. Bei wenig kleinerer Festigkeit, wenigstens mit Bezug auf Druckbeanspruchungen, hat sie ein weit niedriges spezifisches Gewicht und auch gerin-

gere Härte als das kompakte Metall nnd kann mit einer bedeutenden Kapazität zur Aufnahme flüssiger Stoffe hergestellt werden. Festigkeit und Härte können außerdem durch Zusammenpressen, Hämmern usf. beinahe zu , den Werten, welche sie bei dem kompakten Metall haben, gesteigert werden, während die Kapazität zur Aufnahme flüssiger Stoffe durch dieselben Mittel sowie auch durch Bearbeitung

ίο der Oberfläche bis zu Null vermindert werden kann. In der fraglichen Weise kann man also eine Metallmasse herstellen,' welche bezüglich des spezifischen Gewichts und der Härte innerhalb sehr weiten Grenzen geändert werden kann, und. welche gerade die in den einzelnen Fällen gewünschten oder sonst zur Verminderung der Reibung auf ein Minimum und zum Erhalten des elektrischen Leitungs- und Übergangswiderstandes bei geeigneter Größe erforderlichen Menge eines anderen Stoffes in sich aufnehmen kann. Die Masse kann dabei so nachgebend hergestellt werden, daß ihr, als Dynamobürsten oder Lagerschalen verwendet, einfach durch den Druck gegen den Kollektor oder die Welle eine

ag diesen entsprechende Form gegeben werden kann, ohne eingeschliffen oder eingeschabt zu werden. Die Wahl des aufzunehmenden Stoffes, der Metalle sowie des entfernbaren Stoffes, die Verhältnisse zwischen sämtlichen Stoffen sowie der Grad der mechanischen Bearbeitung ermögliehen eine große Abänderung der Eigenschaften der Masse, so daß den verschiedenen Anforderungen Rechnung getragen werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Körpern aus mit schmierenden Stoffen durchsetzter Metallmasse, dadurch gekennzeichnet, daß Metallpulver mit durch Erhitzen^; entfernbaren festen Stoffen in Pulverform gemischt, zu Blöcken gepreßt, durch die zwecks Legierens, Zusämmenlötens, -Schweißens oder -sinterns stattfindende Erhitzung von den entfernbaren Stoffen befreit und sodann durch Aufsaugen oder Einpressen mit dem schmierenden Stoff gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ·, gekennzeichnet, daß die Porosität der Metallmasse und damit ihre Aufnahmefähigkeit gegenüber dem einzuführenden schmierenden Stoff durch Verdichten der Masse mittels Pressens, Hämmerns o. dgl. geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Oberflächen nach Einführung des schmierenden Stoffes, durch mechanische Bearbeitung geschlossen werden. ■ :