DE2419500A1 - COVER FOR IMPROVING THE RUN-IN AND EMERGENCY RUNNING BEHAVIOR OF SLIDING FRICTION SUBJECT TO MACHINE PARTS - Google Patents

COVER FOR IMPROVING THE RUN-IN AND EMERGENCY RUNNING BEHAVIOR OF SLIDING FRICTION SUBJECT TO MACHINE PARTS

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Description

Die Erfindung betrifft eine gleitender Reibung unterworfene Maschinenteilpaarung mit Vertiefungen in den Gleitflächen und einen die Vertiefungen ausfüllenden Überzug zur Verbesserung des Notlauf - und Einlaufverhaltens auf einer oder beiden Gleitflächen.The invention relates to a pair of machine parts subjected to sliding friction with recesses in the sliding surfaces and a coating that fills the depressions to improve emergency running and running-in behavior on one or both of them Sliding surfaces.

Im optimalen Schmierzustand sind die gleitender Reibung unterworfenen Oberflächen von Maschinenteilen von einem relativ dicken tragenden Ölfilm getrennt, so daß die Werkstoffbeanspruchung äußerst gering ist. Reißt dieser Ölfilm aus irgend einem Grund zwischen den beiden Gleitflächen ab, so kommt es zum Trockenlauf, bei dem sich die metallischen Flächen gegenseitig berühren. Es kommt zu örtlichen Überhitzungen verbunden mitIn the optimal state of lubrication, sliding friction is subject Surfaces of machine parts separated by a relatively thick load-bearing oil film, so that the material stress is extremely low. If this oil film breaks between the two sliding surfaces for any reason, it will run dry, in which the metallic surfaces touch each other. It comes to local overheating associated with

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Brandspurbildungen und schließlich zum Fressen und dann zum Ausfall des gesamten Gleitpaares.Burn marks and finally to seizure and then to failure of the entire sliding pair.

Für derartige Notfälle werden die Gleitflächen in bekannter Weise mit Notlaufeigenschaften versehen. So werden als Werkstoffe spezielle Gußeisensorten mit Graphitausscheidungen eingesetzt, die im Notlauf schmierend wirken.For such emergencies, the sliding surfaces are provided with emergency running properties in a known manner. So are called Materials special types of cast iron with graphite precipitates used, which have a lubricating effect in emergency operation.

Zum anderen werden die Gleitflächen mit Überzügen aus beispielsweise Metallen oder Kunstharzen versehen,die schmierend wirken, die allerdings nach dem Einlauf abgerieben sind. In anderen Fällen werden auch die Poren der Laufflächen mit Trockenschmierstoffen, wie vor allem Graphit, ausgefüllt.On the other hand, the sliding surfaces are provided with coatings of, for example, metals or synthetic resins, which have a lubricating effect, but they are rubbed off after running in. In other cases, the pores will too the treads with dry lubricants, such as above all Graphite, filled.

Diese Maßnahmen haben jedoch beim Trockenlauf nur eine begrenzte Wirksamkeit. Ein Festfressen und der damit verbundene Ausfall des gesamten Maschinenteiles kann nur verzögert nicht aber vollständig vermieden werden.However, these measures only have one thing in the case of dry running limited effectiveness. A seizure and the associated failure of the entire machine part can only not delayed but completely avoided.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gleitflächen von Maschinenteilen mit verbesserten Einlauf - und Notlauf eigenschaft en herzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide sliding surfaces to manufacture machine parts with improved running-in and emergency running properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine oder beide Gleitflächen der Maschinenteilpaarung mit einemThis object is achieved in that a or both sliding surfaces of the machine part pairing with one

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Überzug versehen werden und zwar so, daß alle Vertiefungen in den Gleitflächen ausgefüllt sind. Der Überzugswerkstoff hat dabei eine Schmelz - bzw. Erweichungstemperatur, die oberhalb der normalen Betriebstemperatur der Maschinenteilpaarung, aber unterhalb der Erweichungstemperatur der Gleitflächenwerkstoffe liegt. Gleichzeitig ist der Überzugswerkstoff charakterisiert durch die Eigenschaft, im schmelzflüssigen Zustand schmierend zu wirken und die Gleitfläche angreifen zu können. Bei einem Abreißen des Ölfilms geschieht jetzt das Folgende.Be provided with a coating in such a way that all depressions in the sliding surfaces are filled. The coating material has a melting or softening temperature that is above the normal operating temperature of the machine part pairing, but is below the softening temperature of the sliding surface materials. At the same time is the coating material characterized by the property of having a lubricating effect in the molten state and the To attack sliding surface. If the oil film breaks, the following happens.

Die Gleitflächen berühren sich durch den Trockenlauf insbesondere nur an den Oberflächenspitzen. Hier entsteht durch die Reibungswärme die eigentliche Überhitzung, die dann bewirkt, daß der in der unmittelbaren Nachbarschaft in die Vertiefungen eingelagerte Überzugs werkstoff zu schmelzen beginnt.Due to the dry running, the sliding surfaces only touch each other at the surface tips. Here is created by the frictional heat is the actual overheating, which then causes the in the immediate vicinity in the Depressions embedded coating material begins to melt.

Die entstandene Schmelze bildet als Flüssigkeit einen Schmierfilm und der Trockenlauf wird beseitigt. Darüberhinaus wird aber auch durch den Schmelzvorgang Wärme verbraucht und es tritt an diesen Stellen zusätzlich eine Kühlung ein, durch die ein weiteres Fressen unmöglich gemacht wird.The resulting melt forms a lubricating film as a liquid and dry running is eliminated. In addition, will But heat is also consumed by the melting process and cooling also occurs at these points which is made impossible to eat again.

Parallel dazu greift die Schmelze im Sinne einer Hochtemperaturkorrosion den Gleitflächenwerkstoff selektiv an den er-At the same time, the melt acts in terms of high-temperature corrosion the sliding surface material selectively to the

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hitzten Oberflächenspitzen an, durch den Abtragungsprozeß wird die Gleitfläche glatter und die Gefahr des Fressens wird beseitigt. Dieser Effekt ist naturgemäß beim Einlaufen der Gleitkörper besonders wichtig, jedoch sind die Überzugsmassen in den Vertiefungen der Gleitflächen eingelagert und reiben sich nicht sofort ab. Sie schmelzen immer erst bei Bedarf und können so beispielsweise Schleif spuren, die erst während des Betriebes entstanden sind, beseitigen.heated surface tips, the removal process makes the sliding surface smoother and the risk of seizure increases eliminated. This effect is of course particularly important when the sliding bodies run in, but the coating compounds are embedded in the recesses of the sliding surfaces and do not rub off immediately. They always melt first if necessary and can thus, for example, remove sanding marks that only appeared during operation.

Als Vertiefungen können einmal die naturgemäß an den Gleitflächen vorhandenen B earbeitungs riefen ausgenutzt werden. Genauso können aber Gleitkörper mit porösen Oberflächen eingesetzt werden, das sind im Sinne der Erfindung porös gesinterte Werkstücke oder auch Gleitkörper mit porös aufgebrachten, wie beispielsweise galvanischen oder aufgesprizten, verschleißfesten Überzügen. Außerdem können in die Gleitflächen durch eines der bekannten Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise durch Sandstrahlen oder Einschleifen, Ausnehmungen eingearbeitet sein.The machining grooves naturally present on the sliding surfaces can be used as recesses. However, sliding bodies with porous surfaces can also be used, which are porous for the purposes of the invention sintered workpieces or sliding bodies with porously applied, such as galvanic or sprayed on, wear-resistant coatings. In addition, one of the known processing methods can be used in the sliding surfaces such as by sandblasting or grinding, recesses can be incorporated.

Überzugsmassen sind einmal Salze oder Salzgemische mit den obengenannten Eigenschaften. Das sind vorzugsweise Salze auf der Basis von Halogeniden, Phosphiden, Phosphaten, Chalkogeniden und Chalkogenaten. Eingesetzt werden können aber auch amorphe Glasschmelzen auf Silikatbasis mit den obengenannten Eigenschaften . In den ÜberzugswerkstoffenCoating compounds are salts or salt mixtures with the properties mentioned above. They are preferably Salts based on halides, phosphides, phosphates, chalcogenides and chalcogenates. Can be used but also amorphous silicate-based glass melts with the above-mentioned properties. In the coating materials

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können Bestandteile der Gleitflächenwerkstoffe und / oder deren Reaktionsprodukte vorzugsweise gesättigt gelöst sein. Die Schmelze greift den Gleitflächenwerkstoff an den überhitzten Oberflächenspitzen unter Auflösung an, während sich gleichzeitig zur Beibehaltung des Lösungsgleichgewichtes an den kalten Stellen der Werkstoff wieder ablagert.For example, constituents of the sliding surface materials and / or their reaction products can preferably be dissolved in saturated form. The melt attacks the sliding surface material at the overheated surface tips and dissolves while it is moving at the same time, to maintain the solution equilibrium, the material is deposited again on the cold spots.

Auf diese Weise können sich gegebenenfalls im Betrieb entstandene Unebenheiten der Gleitflächen wieder einebnen und zusätzlich können sich neue Schutzschichten bilden.In this way, any unevenness in the sliding surfaces that may have arisen during operation can be leveled out again and, in addition, new protective layers can form.

Die Überzugsschichten sind in den bekannten Auftragungsverfahren auf die Gleitflächen gebracht. Im Sinne der Erfindung ist es jedoch auch, wenn bei einer Gleitelemente paarung lediglich ein Partner mit einem Überzug versehen ist. Die Poren der Gegenfläche füllen sich dann während des Einlaufs automatisch auf. Darüberhinaus können auf den erfindungsgemäßen Überzügen weitere Überzüge aufgebracht sein. Da sich diese jedoch während des Betriebes abnutzen, haben sie nur die Funktion von Einlaufschichten.The coating layers are applied to the sliding surfaces using the known application method. According to the invention However, it is also the case when only one partner is provided with a coating in a pair of sliding elements is. The pores of the opposite surface then fill up automatically during the run-in. In addition, on further coatings may be applied to the coatings according to the invention. However, since this is during operation wear out, they only have the function of running-in layers.

Zusätzlich hat es sich erwiesen, daß wegen der starken Hygroskopie einiger verwendeter Überzugswerkstoffe die Gleitelementepaarung wasserdicht geschützt sein muß. Dies geschieht beispielsweise durch Versiegelung oder Einbetten der Schichtbestandteile in eine Kunststoffmatrix. In addition, it has been shown that because of the strong hygroscopicity of some of the coating materials used The pair of sliding elements must be protected in a watertight manner. This is done, for example, by sealing or Embedding the layer components in a plastic matrix.

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Die Gleitflächen der Maschinenteile mit den beschriebenen Überzügen haben erheblich verbesserte Einlauf - und Notlaufeigenschaften und haben sich im Betrieb hervorragend bewährt.The sliding surfaces of the machine parts with the coatings described have considerably improved run-in and emergency running properties and have proven themselves excellently in operation.

Die Abbildung zeigt als Ausführungsbeispiel als Gleitelement den Abschnitt eines Kolbenringes 1 mit seinem Querschnitt 2. Die Lauffläche 3 enthält eingearbeitete Vertiefungen, die mit einem Überzug 4 ausgefüllt sind.As an exemplary embodiment, the figure shows the section of a piston ring 1 with its cross section 2 as a sliding element. The running surface 3 contains incorporated depressions which are filled with a coating 4.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel dient die die Vertiefungen überragende Schicht als Einlaufschicht. Während des Einlaufe entstehen dann tragende,Flächenbereiche des Grundwerkstoffes, die mit dünnen Reaktionsschichten überzogen sind.According to this exemplary embodiment, the layer protruding beyond the depressions serves as a run-in layer. During the enema then there are load-bearing, surface areas of the base material, which are coated with thin reaction layers.

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Claims (8)

Patentan sprüchePatent claims 1.) Gleitender Reibung unterworfene Maschinenteilpaarung mit Vertiefungen in den Gleitflächen und einem die Vertiefungen ausfüllenden Überzug auf einer oder beiden Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Überzugs eine Schmelz - bzw. Erweichungstemperatur hat, die oberhalb der normalen Betriebstemperatur der Maschinenteilpaarung, aber unterhalb der Erweichungstemperatur der Maschinenteilwerkstoffe liegt, und daß der Überzugs werkstoff im schmelzflüssigen Zustand schmierend und den Gleitflächenwerkstoff angreifend ist.1.) Machine part pairing subject to sliding friction with depressions in the sliding surfaces and one the depressions filling coating on one or both sliding surfaces, characterized in that the material of the Coating has a melting or softening temperature that is above the normal operating temperature of the Machine part pairing, but below the softening temperature of the machine part materials, and that the coating material lubricates in the molten state and attacks the sliding surface material is. 2.) Maschinenteilpaarung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine oder beide Gleitflächen zusätzlich Ausnehmungen eingearbeitet sind.2.) Machine part pairing according to claim 1, characterized in that that additional recesses are incorporated into one or both sliding surfaces. 5 09885/00155 09885/0015 3.) Maschinenteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitflächenwerkstoff ein poröser Werkstoff eingesetzt ist.3.) Machine part pairing according to claims 1 and 2, characterized in that a sliding surface material porous material is used. 4.) Maschinenteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugswerkstoff aus Phosphaten, Phosphiden, Halogeniden, Chalkogeniden und / oder Chalkogenaten besteht.4.) Machine part pairing according to claims 1 to 3, characterized in that the coating material consists of Phosphates, phosphides, halides, chalcogenides and / or chalcogenates. 5.) Maschinenteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugswerkstoff eine amorphe Glasschmelze auf Silikatbasis ist.5.) machine part pairing according to claims 1 to 3, characterized in that the coating material a amorphous glass melt is based on silicate. 6.) Maschinenteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überzugswerkstoffen Bestandteile der Gleitflächenwerkstoffe und / oder deren Reaktionsprodukte gelöst sind.6.) Machine part pairing according to claims 1 to 5, characterized in that components of the sliding surface materials and / or their Reaction products are dissolved. 7.) Mas chin enteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen wasserdicht versiegelt sind.7.) Mas chin enteilpaarung according to claims 1 to 6, characterized in that the sliding surfaces are sealed watertight. 8.) Maschinenteilpaarung nach den Patentansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem erfindungsgemäßen Überzug weitere einlauffördernde Schichten aufgebracht sind.8.) Machine part pairing according to claims 1 to 7, characterized in that on the inventive Coating further layers promoting inlet are applied. E1ZEWEME1ZEWEM E1ZEWEM0E1ZEWEM0 QOETZE AKTIENQESEVtSCHAFT QOETZE AKTIENQESEVtSCHAFT 6 A Nr. 173/70/tf6 A No. 173/70 / tf VossieckVossieck 5 0988 5/00155 0988 5/0015
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