DE2357094A1

DE2357094A1 - Lagerwerkstoff

Info

Publication number: DE2357094A1
Application number: DE19732357094
Authority: DE
Inventors: George Christopher Pratt
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1973-11-15
Publication date: 1974-05-30
Also published as: IT996441B; JPS504442A; FR2207553A5; GB1452066A

Description

Lagerwerkstoff

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Lagerwerkstoffe.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lagerwerkstoff, bei dem an einer Unterlage angebrachtes Material eine Lagerfläche
bildet, zu schaffen, der die gestellten Forderungen in
besonders zuverlässiger Weise erfüllt.

Diese Aufgabe ist mit einem Lagerwerkstoff gelöst, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß an einer Unterlage Metallfäden befestigt sind, und daß ein Material den Raum
zwischen den Fäden ausfüllt und eine Lagerfläche bildet.

Die Fäden können mit einem Zwischenabstand angeordnet sein, der wenigstens die Hälfte der größten Dicke der Fäden,
möglicherweise etwa das Drei- oder Sechsfache des Durchmessers im Querschnitt kreisrunder Fäden beträgt, um einen beträchtlichen Raum für das die Lagerfläche bildende Ausfüllmaterial zu belassen. Haben die Fäden kreisrunden Querschnitt, ergeben sich von selbst die Fäden unterlagernde Räume zum Verkeilen des. Lagermaterials (Ausfüllmaterials). Sind die Fäden nicht kreisrund, können sie in entsprechender Weise mit demselben Zweck dienenden Unterschnitten gestaltet sein.

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Die Erfindung stellt eine Verbesserung dar gegenüber den Lagertypen, bei denen eine poröse Bronze-Matrix mit PoIytetrafluoräthylen oder einem anderen Lagerwerkstoff imprägniert ist, da die Fäden dem Material die erforderliche mechanische Festigkeit verleihen und mit ausreichendem Zwischenabstand angeordnet werden können, so daß so viel Material eingefüllt werden kann wie nötig. Es war schwierig, in einer Bronze-Matrix eine ausreichende Menge Lager-Ausfüllmaterial unterzubringen, ohne die mechanische Festigkeit der Matrix zu schwächen.

Vorzugsweise ist die Unterlage aus Stahl hergestellt und die Fäden sind an dieser durch Sintern befestigt. Trägt der Stahl einen Belag beispielsweise aus Zinn, und sind die Fäden aus Kupfer, Bronze oder einer anderen Kupferlegierung hergestellt oder mit einem geeigneten Überzug versehen, kann an den gesinterten Teilen Bronze entstehen, die die Fäden fest mit der Unterlage verbindet. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, als Metallfäden verdrillten oder mehrlitzigen Draht zu verwenden, und es kann nötig sein, die Fäden unter Vorspannung anzubringen, um den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Unterlage und der Fäden Rechnung zu tragen.

Vorzugsweise besteht das Ausfüllmaterial aus oder enthält Polytetrafluoräthylen oder einen anderen Kunststoff, dessen Eignung zur Verwendung als Lagerflächenmaterial bekannt ist. Der Kunststoff kann ein Füllmaterial, beispielsweise Blei oder Bleioxid enthalten.

Aus dem tafel- oder plattenförmigen Lagerwerkstoff lassen sich Lager-Vorformlinge ausstanzen, die nach Umformen in teilzylindrisch.e Gestalt als Lagerschalen verwendbar sind. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Fäden parallel zur Lagerachse verlaufen. Bei langen und schmalen Lagerschalen-Vorformlingen würden daher die Fäden in der Breite verlaufen und durch das Ausfüllmaterial im Abstand gehalten sein. Das

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Ausfüllmaterial kann eine Lagerfläche bilden, die an der Welle anliegt, oder kann mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht eines anderen Kunststoffes überzogen sein.

Nach einem Verfahren zum Herstellen der Streifen werden zwei streifenförmige Unterlagen Rücken an Rücken gehalten und der oder jeder Metallfaden um beide herum in einer ein- oder mehrgängigen Wicklung, gegebenenfalls unter Anspannung, geschlungen. Nach Fertigstellung der Wicklung und Verbindung mit den Unterlagen werden die Drähte durchtrennt, um die Streifen voneinander zu lösen.

Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens zum Herstellen eines solchen Lagerwerkstoffes zeichnet sich dadurch aus, daß de Fäden durch Sintern mit der Unterlage verbunden werden. .

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführurgsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Teiles eines Stückes Lagerwerkstoff nach der JSrfindung, wobei die Abmessungen der Bauteile in ihrer Beziehung zueinander nicht maßstabgerecht dargestellt sind,

Fig. 2- einen Schnitt in einer zur Achse senkrechten Ebene durch eine Zapfen-Lagerschale, die aus einem LagerwerkstoffrStreifen wie in Fig. 1 dargestellt hergestellt ist, und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Lagerschale aus Fig.

Zur Herstellung des Lagerwerkstoffes wurde eine Stahl-Unterlage 10 mit einer Zinn-Schicht 11 überzogen« Sodann wurden über die Zinn-Schicht 11 Kupferdrähte 12 gelegt. Beim be-, schriebenen Beispiel betrug der Durchmesser der Drähte 12

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etwa 0,3 nun, ihr Mittenabstand etwa 0,9 nun, so daß sich zwischen ihnen ein Raum von wenigstens etwa 0,6 mm ergab. Das Aggregat wurde dann während zehn Minuten bei einer Temperatur zwischen 875 und 900 ⁰O gesintert, so daß an der Unterlage zwischen jedem Draht ein guter gesinterter Bronze-Nacken 15 entstand.

Sodann wurden die Draht-Zwischenräume mit einem Gemisch aus Polytetrafluoräthylen und Bleioxid ausgefüllt. Zuerst wurde das Ausfüllmaterial auf eine kohäsiv-elastische Konsistenz gebracht und in Folien mit einer Dicke von etwa 1,6 mm ausgewalzt. Die Folie wurde auf das Aggregat aus Fäden und Unterlage aufgelegt und das Ganze dann durch ein Walzwerk geführt, dessen Walzenspalt so gewählt ist, daß die nach einem einzelnen Durchgang erzielte Dicke die Gesamthöhe des gesinterten Aggregates um nicht mehr als etwa 0,025 mm übersteigt. Durch diesen Arbeitsgang wurde das Ausfüllmaterial wirksam in den Raum/zwischen den Drähten (Fäden) eingepreßt (Fig. 1 und 2).

Das Härten erfolgte durch Erwärmen nach herkömmlichem Verfahren. Das gehärtete Material wurde auf ein Fertigmaß gewalzt, indem man den Querschnitt des nach dem Härten etwa 1,524 mm dickaiMetalls um etwa 0,076 mm verminderte. Schließlich wurde auf das gefüllte Aggregat eine wenige Hundertstelmillimeter dicke Polytetrafluoräthylen-Schicht 14 aufgetragen.

Diese Schicht 14 ist ein fakultatives Merkmal und in vielen Fällen nicht erforderlich. Ein weiteres wahlfreies Merkmal besteht in einer Folge von Einsenkungen oder Vertiefungen, die mit Zwischenabstand entlang der Außenfläche jedes Drahtes angeordnet und durch Walzen nach dem Sintern und vor dem Ausfüllen mit dem Ausfüllmaterial erhalten sind. Dadurch ist der von Bronze gebildete Flächenanteil an der Lagerfläche verringert und das Ausfüllmaterial kann sich zwischen den Räumen 13 durchgehend erstrecken.

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Zwischen Werkstoff der Unterlage und Metall des Drahtes sind verschiedene Kombinationen möglich, wie nachstehend mit einigen Beispielen verdeutlicht wird:

Werkstoff unterlage Stahl, verzinnt Stahl, verzinnt Stahl, unverzinnt Stahl, unverzinnt Stahl, kupferplattiert Stahl, kupferplattiert Stahl, kupferplattiert

und verzinnt Stahl, kupferplattiert

und verzinnt Stahl, kupferplattiert und verzinnt

Werkstoff Draht (Faden) Kupferdraht Bronzedraht Bronzedraht Kupferdraht, verzinnt Bronzedraht Kupferdraht, verzinnt

Bronzedraht Kupferdraht Kupferdraht, verzinnt

Ein aus solchem Werkstoff bestehender Streifen von überwiegender Längsausdehnung wurde in eine halbzylindrische Gestalt, wie in Fig. 2 gezeigt, umgeformt, um als Zapfen-Gleitlager-Halbschale Verwendung zu finden. Fig. 3 zeigt, wie die Drähte 12 in der Lagerschale parallel zur Lagerachse verlaufen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung zwar im Zusammenhang mit dar Herstellung einer Lagerschale beschrieben wurde, daß sie jedoch auf alle Arten von Gleitlagern anwendbar ist. Zu diesem Zweck wird unter "Gleitlager" jegliches Einzelelement oder Aggregat verstanden, das eine Fläche aufweist, die sich ständig oder in einem Betriebszustand unmittelbar oder über ein festes oder flüssiges Schmiermittel an einer anderen, relativ zu ihr gleitenden Fläche abstützt, unabhängig davon, ob der Haupt- oder einzige Zweck darin besteht, zwischen den relativ zueinander gleitenden Flächen eine Last zu übertragen, oder ob die Gleitberührung ganz oder teilweise eine andere Aufgabe erfüllt, beispielsweise eine Abdichtung oder einen

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elektrischen Kontakt herzustellen. Unter den erwähnten Begriff fallen daher auch Bauteile wie z.B. Kolbenringe, Kolben, Zylinder und die Käfige oder Abstandstücke für Kugel- oder Rollenlager, sowie gleitend bzw. schleifend arbeitende elektrische Kontaktstücke, wie z.B. Bürsten.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungs— beispiel beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.

/Ansprüche

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Claims

ANSPRÜCHE

f ¹V Lagerwerkstoff, bei dem an einer Unterlage angebrachtes Material eine Lagerfläche bildet, dadurch g e k e η η z.e i c h η e t, daß an der Unterlage (10) Metallfäden (12) befestigt sind, und daß das Material die Räume (13) zwischen den Fäden (12) ausfüllt.
2. Lagerwerkstoff nach Anspruch 1, bei dem die Unterlage aus Stahl hergestellt ist und einen Belag tragen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) an der Unterlage (10) durch Sintern befestigt sind.
3. Lagerwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) aus Kupfer, Bronze oder einer anderen Kupferlegierung hergestellt sind.
4. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht (14) aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Kunststoff belegt ist.
5. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllmaterial aus-Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Kunststoff besteht oder diese Stoffe enthält.
6. Lagerwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Ausfüllmaterial ebenfalls Blei oder Bleioxid enthält«

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7. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) mit einem Zwischenabstand angeordnet sind, der gleich ist wenigstens der halben größten Dicke der Fäden (12).
8. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) kreisrunden oder einen anderen Querschnitt haben, der Verkeilung des Ausfüllmaterials im Raum (13) zwischen den Fäden (12) ermöglicht.
9. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einem Zinnüberzug bestehen können.
10. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (12) auf ihrer Länge in Abständen Vertiefungen aufweisen, die Übergangswege für das Ausfüllmaterial zwischen Räumen (13) beiderseits des Fadens (12) bilden.
11. Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e η η ε e lehne t, daß der Lagerwerkstoff aus Bahn-, Streifen-, Bandform o.dgl. in eine zylindrische oder halbzylindrische Gestalt umformbar ist.
12. Verfahren zum Herstellen von streifenförmigem Lagerwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß zwei streifenförmige Unterlagen Rücken an Rücken gehalten werden und der oder jeder Metallfaden um beide herum in einer ein- oder mehrgängigen Wicklung, gegebenenfalls unter Anpassung, geschlungen und an den Unterlagen befestigt wird, worauf die Windungen an den Kanten der Unterlagen durchtrennt, die Unterlagen voneinander gelöst werden.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach dem Durchtrennen der Zwischenraum zwischen den Metallfäden mit dem die Lagerfläche bildenden Material ausgefüllt wird.

1§. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallfäden durch Sintern mit jeder Unterlage verbunden werden.

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