DE2643190A1 - Poroese schmiermittel-impraegnierte lagerschale - Google Patents

Description

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idnnesata Hininn and Hsnufacturinp Company, Saint Paul, f-iinnesata 551a1,U.St.A.

PoräsE Schmiermittel-imprsnniGrtE Lanerschale

Die Erfindung betrifft eine neue Konstruktion und ein neues Verfahren zur Herstellung poröser Schmiermittel-imprägnierter Lagerschalen. Die neue Konstruktion und das neue l/erfahren beruhen nicht auf der Pulvermetallurgietechnik, d.h. der seit über 5o Jahren angewandten Technik, die auch jetzt noch die herkömmliche Technik zur Herstellung van Lagerschalen ist. Die neue Konstruktion und das neue l/erfahren der Erfindung verschaffen bedeutende Vorteile, uozu das 'Jermönen, stärker belastete, schneller rotierende Achsen oder Wellen (bzu. -zapfen) zu tragen, ein größerer Spielraum hinsichtlich der Zusammensetzung, Größe und Form der Lagerschalen, leichteres Geuicht und wirtschaftliche Herstellung gehören. Alle diese Vorteile sprechen für eine ausgedehnte erfolgreiche Verwendung als porstie Lagerschalen.

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·■ Eine Lagerschale der Erfindung Enthält eins Matrix aus dicht gepackten, fe- , sten, einzelnen Teilen, die nicht durch V/erprEssen und Sintern gemäß der Pul- ;. j vermetallurgie, sondern durch ein Bindemittel zusammengehalten werden, das ! j sich in den Zwischenräumen zwischen den Teilchen befindet. Das Bindemittel ;

■ ι

füllt nur teilweise die Zwischenräume und läßt eine miteinander in Verbindung : ' stehends glEichmäßigs Porosität entstEhen, dis an dar Lanerschalenoberflüche !

j

das für sine Schmiermittel-imprägnierte Lagerschale erforderliche Schmiermittel aufzunehmen bzw. zu halten und zu liefern vermag. j

Eine Reihe von Faktoren sind für die Vorteile von Lacerschalen der Erfindung verantwortlich. So kann eine Lagerschale der Erfindung typischerweise ohne Anwendung der starken Preßdrücke, die zur Herstellung herkömmlicher poröser Metallagerschalen erforderlich sind, hergestellt werden. Diese Drücke sind zur DefDrmierung dsr iietallteilchen vorgesehen und führen zweifellos zu einer Eliminierunn von Foren und zu einer Ungleichmäßigkeit der Porenstruktur. Im Gegensatz dazu können die Lagerschalen der Erfindung ohne Deformation von TEilchen hergestellt werden, wobei die Teilchen miteinander durch eingestellte Mengen Bindemittel gebunden werden, so daß im wesentlichen zwischen allen benachbarten Teilchen Zwischenräume verbleiben. Das Ergebnis ist είπε gleichmassigere Porosität, und als Folge davon ist eine gleichmäßigere Beschickung der Lagerschalenoberflache mit Schmiermittel gewährleistet.

Die Gleichmäßigkeit der Porosität wird außerdem bei Lagerschalen der Erfindung durch die bevorzugte Verwendung von gleichmäßig geformten Matrixteilchen, wie z.B. Hügeln, erhöht, weil durch eine solche Gleichmäßigkeit der Form ein besser geordnetes Wetzwerk von Zwischenräumen erzielt wird. Diese Regularität wird ferner durch die Verwendung von Teilchen mit einem schmalen Größenbereich

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unterstützt.

Die Kupelförmigkeit trägt außerdem zu εϊπεγ feiner strukturierten Porosität bei, indem eine kompaktere Teilchenfüllunq und die Verwendung sehr feiner ί Teilchen ermöglicht werden. (Hersteller von porösen Metallagerschalen sind im allgemeinen auf Teilchen ziemlich großer Größe beschränkt gewesen, um die Teilchen kontinuierlich in eine automatische Preßvorrichtung eintragen zu können). Die fein-strukturierte Porosität ermöglicht, daß ül gleichmäßiger auf der Oberfläche zur Verfügung steht, und hält den während des Drehens einei getragenen Achse oder LJelle entstehenden Druck aus, durch welchen das Schmiermittel in die Laoerschale nedrückt werden tenn.

Ein bedeutender Herstellungsvorteil ergibt sich aus der Verwendung von Bindemitteln, wie z.B. organischen polymeren Bindemitteln, die eine eingestellte Fließfähigkeit unter gelindem Druck zeigen. Ein Gemisch von Matrixteilchen und Bindemitteln kann so zunächst in einer Form zusammEngedrückt und dann zur weiteren Behandlung schnell herausgestoßen werden. Die dadurch ermöglichte kurze Verweildauer der Lagerschalen der Erfindung in der Form führt zu sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten mit der kostspieligen Formvorrichtung.

Bevorzugte Lagerschalen der Erfindung sind mit organischen Bindemitteln gebunden, die bei ziemlich tiefen Temperaturen gehärtet werden können. Solche niedrigen Temperaturen erlauben einen Gehalt an Komponenten und Bestandteilen die aufgrund der hohen Sintertemperaturen, die zur Herstellung herkömmlicher poröser Metallagerschalen erforderlich sind, nicht vorhanden sein können. Die Anwendung niedrigerer Temperaturen ermöglicht auch, daß weniger Energie und geringere Hosten für die Herstellung von Lagerschalen der Erfindung er-

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forderlich sind. ' j

Poröse Strukturen, die durch Qindunn einer Teilchenirstrix mit Bindonittsl ge-j bildet worden sind, so daß Zidischenrüume zwischen dEn TGÜchEn zurückbleiben, I

LJElchE tEiluEisE ungefüllt sind, sind bereits beschrieben und für vieIe ZujeIo-! ice vErujendet morden, ude z.B. für porösE Vakuumformen (US-Patentschrift i 3 IGG 615) und für FiItEr. Diese bisherigEn Strukturen sind jsdoch nicht mit j Schmiermittel imprägniert gewesen, sind nicht als Lanerschalen pEEignet und nehmen in keinEr üJeise dis durch dis Erfinduno εγζϊεΙϊε UerbessErunq uon LagerschalEn

Bezüglich der Lagsrschalen selbst sind GlasmilcrakunEln und andere TsilchEn als AbriEb-verbessErnde Füllstoffe für PalymerisatlagerschalEn VEruEndet uorden (US-Patentschriften 3 22^ 9GG, 3 oG7 135, 3 575 857, 3 Bk3 527, 3 257 317 und 3 6^7 5oo, UElche εϊπε Lagerschale mit "ölfreiem GlEitkontakt" bE-schrEibt, die durch Sintern eines Gemischs von Harz und bis zu 3o Geu.-% -Blasteilnhen hergestellt uiDrden ist; die struktur ist porös, wenn sehr große Harzteilchen veruEndet ujerden, und. kann dann nit Hineraluachs imprägniert sein

Im Gegensatz zu solchen früheren Vorschlägen ergEbEn diE dicht gspacktsn Teilchen in Lagerschalen der Erfindung die Matrix der LagErschalEnstruktur und sind nicht als Füllstoff in einer Polymerisatmatrix dispsrgiErt und sind fsrner diE Teilchen durch ein Bindemittel miteinander verbunden, das nur teil üJeise die Zuischenräume zuischsn dsn TsilchEn füllt, so daS sine einpEstellte miteinandEr in Verbindung stehende Porosität verbleibt, welche zur Aufnahme und zur Abnabe eines uanderungsfähinen Schmiermittels an die Lagerschalen-□berflache geeignet ist. Kurz gesagt, sind die bisher bekannten Lagerschalen nicht poröse Schmiermittel-imprägnierte Lagerschalen, d.h. sie haben nicht

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die wesentlichen Eigenschaften von konventionEllen porösEn Metallagerschalen) und Ergeben nicht dia Vorteile bzw. regen nicht zu dEn Vorteilen an, die durch die Lanerschalenstruktur und dos Verfahren der Erfindung erzielt werden

Die Erfindunn idird in den nachfolgenden Beispielen weiter erläutert. In den Beispielen sind alle TeHe Gewichtsteile, falls es nicht anders angegeben wird

Beispiel 1

y,1 kg Glasmikrokuqeln mit Durchmessern von 37 bis 53 Mikrometer (Putters Industries "Ballotini Impact Deads", Werkstoffnröße J, Hlasse 1, feingesiebtes Material) wurden einer Silanbehandlung unterworfen, indem sie für 1o Minuten mit Gk cm verdünnter Aminosilanlösung (Dow Z-Gd2o) in einem 1G,9-Liter-Brand-Mischer "Habart", der auf lannsame Geschwindigkeit eingestellt worden war, vermischt wurden. Die überzogenen Mikrokugeln wurden über Wacht bei GG C Getrocknet und dann wiederum für 15 Minuten vermischt, um alle Klumpen zu zerbrechen.

Die behandelten Hikrokuneln wurden dann mit einem klebrigen überzug aus Bindemittel versEhen, indem sie mit einer Lösung vermischt wurden, die aus 25,^ Teilen Dirlycidylather van Bisphenol A ("Epon 626", erhältlich von Shell Chemical Company), 8,25 Teilen Diglycidyläther von Bisphenol A mit höherem Molekulargewicht ("Epon 1oo1"), 6,76 Teilen Isaphthalyldihydrazid, 15,6 Teilen Titandioxid, 1,a5 Teilen aminasubstittiertem Bentonit, 1,62 Teilen Toluol und 41,23 Teilen Methylethylketon bestand. Diese Lösung wurde zu den Mikrokugeln in einer Menge von 564 cm gegeben, und der Mischer wurde für 15 Minuten bei geringer Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt.

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Die Erhaltene tonartiqe Mischunn uurde in einen DappElhüllenmischer (Pottersan-ί

! Kelley) (mit angestElltEm Verstärkerstab) eingetragen und für 5 Minuten mit 1,14 kg eines mikropulverisierten härtbaren organischen BindemittEls dEr B-StufE (95 % des Bindemittels hatts είηε ΤείΙαπεηηΓΟΟε van über 3,1 Mikrometer, 5b % hattE εϊηε Teilchengröße über 9 MikrometEr und 5 /j hattE εϊηε TeilchEn-

größE über 18 Mikrometer) vermischt. Dieses Bindemittel enthielt 69 "feile Di- | glycidylather von BisphEnal A ("Epon 1dd1"), modifiziert mit ueninen zehntel i

Teilen eines madäifiziErten Acrylats, das ein Egalisiermittel ist (unter der Handelsbezeichnung "Modaflou" von Monsanto Company erhältlich), a_thk Teile Tri( (dimethylaminoäthy!phenol), das ein Vulkanisationsmittel ist (unter der HandelE bezEichnung "DMP-3o" von Rohm und Haas erhältlich), 5,5 Teüe einer Hatalysatormischung, die etiua 8o GeujichtstEile Isophthalyldihydrazid und Za Teile Dicyandiamid enthielt, und 25 Teile Eraphitteilchen mit einer durchschnittlichen TeilchengröÖE von etua 9 Mikron (Superior Superflake f-i-230).

Es uurde eine Masse aus überzügensn Mikrokugeln erhalten, uie z.3. die in Figur 1 dargESTEllte Mikrokugsl 1o, mit einem klebrigen, zusammenhänoendEn Dder filmähnlichen Überzug 11 aus Bindemittel, durch welches eine Schicht aus Teilchen 12 aus BindEmittel an den Mikrokugaln haftete. Die Masse uurde durch ein Sieb mit einer lichten MaschenujEitE von 25o MikromEter (6o-mesh-Sieb der US-SiebtabellE) zur Entfernung won Agglomeraten gesiebt, ujobei eine Ausbeute von 9o % erhalten uiurdE.

Ein Teü dEr Masse aus überzogenen Mikrokugeln uiurds dann in eine Form gEbrachi

* 2

und bEi RaunitEmperatur untsr Anwendung eines Drucks uon 7oo kg/cm zu einem Hohlzylinder mit einEr Lanπε von 2,5 cm, einEm AußEndurchmesser von 3,0 cm und einem Innendurchmesser von 2,G cm zusammengedrückt. Der εΓΠ3ΐΐεηε rohe ("nrüne¹

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Frcßlinn wurde dann aus der Form herausgenommen und auf 2a5 C für 1o Minuten j Eruärint, UDbei die TeilchEn aus dem Bindemittel schmalzen, zerflossen und härtetEn. Von anderen Tests oder in ühnlicher Weise hErgEstellten Probsn ist es l:E!:nnnt, daC der Zylinder, nach der,-. Härten des Landemittcln, zn etua 23 >j pa res uar und die Pcrcn eins mittlere Teilchengröße von etua 3 Mikrometer und einen Parenrrcnenbereich wan etua' Z bis 6 Mikrometer hatten (im Gerensatz zu , einem Hareich uon Z bis 'fo Mikrometer van typischen porüsen Bronzelagern), ge-. m£" i-iessunn mit Einem üJinslo-ω Arnico-Porasimeter. Der Zylinder uurde im Uakuum mit 3,55 π ül (van Texaco erhalten, entsprach den Anforderunnen DemäB f-lil-L-7üg8 D) imprägniert. Die erhaltene Lanerschale uar im allgemeinen so, uie es in der Fin. 2 darnestellt ist.

Der imprännierte Zylinder wurde als Lanerschsle für eine kaltneuialzte 2,5-cmytahluelle unter Anwendung einer LagerschalEntestuarrichtung (Arguta "Simulife") netestet. Dev Test begann mit 55a Umdrehunnen/K.inute mit einer Radialbelastung von 22,7 kg. Die Oelastuno uurde jede btunde um 22,7 kg bis zu einer Höchstbelastung υαπ 2o5 kg erhöht, uas einem PU von S'+ 5oo äquivalent ujar. Zu dem Zeitpunkt dann bErann das Lager zu rauchen und idurds der Test abgebrochen. Größenmsssunnen nach üEendigung des Usrsuchs errsben, da& dEr Innendurchmesser des Lagers α,35 π abrenamrnen hatte. Der Reibungskoeffizient änderte sich während des Tests von o,o56 auf o,1Go.

Das nachfairende Beispiel erläutert die Ueruendunr eines Gemischs aus Glasmikrakugeln und hetnilteilchen ois Hatrixteilchen in einer Lanerschale dEr trfinduno

-c wurdn ein Gemisch aus 2,1 !:r rrdt ijirdeniittei. άΐ'ΞΓζα'ΈΠΞΠ ülaskugeln, ωΪΞ ξϊε

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in der Eiqur 1 dargestellt und in der,'. Beispiel 1 beschrieben sind, und 1,7 kg Aluminiumpulver (Alcoa 123) mit einer mittleren Teilchengröße van etwa Za Mikrometer hergestellt. Diese Materialien wurden in einem Zuieihüllennischer (Patterson-Kelley) mit angestelltem Verstärkerstab für είπε Γ-'iinute vermischt. Ein HohlzylindEr mit den gleichen Abmessungen wie der des Beispiels 1 wurde unter Anwendung des gleichen Preßdrucks, der gleichen Hürtunnstemperatur und der gleichen Härtungsdauer wie in dem Beispiel 1 hergestellt. Die gemessene Porosität dieses Zylinders betrug 2a %, und die mittlere Parengrüße war 2 Mikrometer.

F\iach dem Imprägnieren mit Dl in der in dem Beispiel 1 bsschriEbenEn Art und üJeise wurde dEr Zylinder als Lagerschale getestet, und zwar unter Anwendung der gleichen Vorrichtung und dergleichen Testbedino.ungen, wie in dem Beispiel 1 angegeben ist. Der Test begann mit 55a Umdrehungen/Minute mit εϊπεγ Anfanqsrodialbelastung von 22,1 kg. Die Belastung wurde je Stunde um 22,7 kg erhöht bis zu einer Höchstbelastung von 31B kg als Grenze der Testvorrichtung. Die Höchstbelastung und die Geschwindigkeit entsprechen einem PV von 1do 8do. Größenmessungen nach Beendigung des Versuchs ergaben keine Änderungen hinsichtlich der Länge ader des Durchmessers. Das Lager hatte einen Gewichtsverlust von o,1o g.

Die gemäß dem Beispiel 2 erzielte Verbesserung ist zum Teil auf die angegebene kleinere Porengröße und die verbesserte Wärmeleitfähigkeit der Probe

/~o,o33o7 cal-cnf¹-s"¹-Drad"¹ (8,α BTU/hour/ft²/ft/°F) gegenüber o,o148B

—1 —1 —1 2 α 7

cal'cm ·β «grad (3,6 BTU/hour/ft /ft/ F)J zurückzuführen. Die verbesserte LJärmeleitfühinkcit erlaubt eaine bessere Wärmeableitung aus dem Grenzbereich van Welle und Lagerschale, während die Wurme sonst zu einem Brechen ader Ab-

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":rc:i':2n v~r; ;.: rij'^sr; und ur.aruüriEchte GriKicnündcrunren und Ermüdung dar La- I rsrcchnlen- und -uellenrnaterislicn bewirken kann. Vorzugsweise haben die Lager-» echelon der Erfindunc sine LJLJrrr.eieitfshicicGit van wenigstens c,a124 (3) und

—1 —1 —1 2

nach vcrteilhcfter von wenigstens c,o2cr csi-crn -s ""rrad (7 ETU/hnur/ft / i"t/^cF). Die Laste Verbesserung der Lerraeleitfbhickeit ist festgestellt worden, ; wann rieialltcilchcn, die nicht r.:it uindeniittel überzoren sind, mit überzogenen ulanr.;.".':rDkucc3ln vermischt uerden, cbwahl γέεϊ^πξϊπ Errsbnisse auch bEi Verwendung vcn ir.it Bindemitteln übcrzcEnsn !-'stalltEilchcn erhalten wurdon. j

ülcar.ikrnkurcln werden in LafErschalen der Erfindung als nindestens die Grundmatrixtsilchcn (d.h., da.3 die mindestens cinEn Hauptgewichtsanteil dEr Fiatrixtcil^hcn ausi.-iSchEn) bevorzugt, wall Glas είπε gute Druckfestigkeit hat, es leicht zu 'aralfcrminen Formen und mit dar, gewünschten Größen geformt werden ! kann und biilir zu erhalten ist. Zu anderen geeigneten bruchfesten oder nichtzExbrechlichen i-iatrixteilchen, die völlig ndEr teilweise verwendet uerdsn kün-':ξπ, gehören anorranische Teilchen, wie z.H. Sandkörner, organische Polymsri-Gdttcilchen, diE im allgemeinen in einer Gehärteten Farm zumindest in dem fer-

■ tinen Lager vorliegen, und Hetallteilchen, Hugelförniige Teilchen werden bevor-

j Z^-JCt, doch können auch irreguläre Teilchen, wie sie z.B. bei Sandkörnern oder ■ irrEruiären fiEtaliteilchEn vorliegen, ebenfalls verwendet werden. Die Teilchen ξοΙΙεπ fest und nicht flüssig sein (sie können hohl ader porös sein) und vorzursLjeisE bei zumindest mäßigen Preßdrücken, wie z.B. 7oo kg/cm , unverformbar sein, um die Anwendung solcher Drücke zur Bildung des "grünen" Preßlings zu ornäciichen. Die Matrixteilchen sollen außerdem während der Härtungsoperation nicht fließen, um die geeignete PorasitätsEinstellung beizubehalten.

Dia ürc"e der Teilchen kann variiert werden, um unterschiedliche Eigenschaften

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zu erzielen, und Gemische von Teilchen verschiedener Größe können entweder in ; J Form eines zufällinen Getnischs oder als Gesonderte Schichten veruendet werden. ; ■ Z.B. kann die Struktur an der LonerschalenoberfIsche einer Lagerschale der Er-· findunn eine bestimmte Porosität haben und kann sine innere Schicht der Larer- ^!

ι schale, die des Schmiermittel aufhsujahrt und an die LanerschalenDberflache ab- . • i

ι Gibt, eine andere Porosität heben. Bei den meisten Larersclilen der Erfindung haben die Matrixteilchen Durchmesser zwischen etua 1o und Zog Mikrometer und vorzugsweise unter etwa Iod Mikrometer, doch können geeignete Ergebnisse auch auOerhalb dieses Bereichs erhalten werden.

Viele verschiedene Bindemittel können zum gemeinsamen Verbinden der Teilchen verwendet werden. Als allgemeine Renelgilt, daß sich das Bindemittel von den Matrixteilchen weninstens in den Fließeigenschaften während der Herstellung der Lagerschalen unterscheiden soll. An einem Punkt des Herstellungsverfahrens fließt das Bindemittel im allgemeinen und verschmilzt oder vermischt sich mit sich selbst. Vorzugsweise werden organische Materialien benutzt, und vorteilhafterweise sind diase organischen Materialien wärmehärtende oder chemischhcrtende Materialien (d.h., die chemisch reagieren und relativ unschmelzbar und unlöslich sind). Solche Materialien werden einfach in die Lagerschale eingearbeitet und weisen, sobald sie einmal gehörtet sind, eine gute Maßhaltigkeit auch bei hohen Temperaturen und eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Angriff durch Schmiermittel oder andere Chemikalien auf.

Epoxyharze, d.h. organische Materialien mit mehr als einer 1,2-Epaxygruppe je Molekül, werden bevorzugt und können u.a. als Polyglycidyläther von Polyolen, wie z.B. Bisphenol A, als sogenannte IMovolac-Epoxyharze und als cycloaliphatische Epoxyharze vorliegen. Aboesehen von Epoxyharzen gehören zu anderen ge-

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eigneten Bindemitteln Polyester, Polyurethane, Phenolharze und solche anorganischen Materialien, wie z.B. Silikate, die eine besondere Hochtemperatur- und Chemikalienfestigkeit aufweisen können.

I

Ein Graphitgehalt in dem Bindemittel ist vorteilhaft, weil dieser eine zusatz- | ί lichs Schmierwirkung ergibt, die besonders wehrend des Beginns der Rotation j einer üJelle in der Lagerschale nützlich ist. Andere Materialien, die anstelle

ι von Graphit enthalten sein können, sind Molybdändisulfid und üJolframdisulfid. j Ldenn solche Materialien verwendet werden, machen sie im allgemeinen etwa 1 bis 5o Geuj.-/a des Bindemittels aus.

Das in den obigen Beispielen zum Aufbringen eines Überzugs aus dem Bindemittel auf I'-iatrixteilchen angewendete Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 175 935 allgemein beschrieben. Dieses Verfahren ist geeignet, weil es ermöglicht, daß eine geeignete Bindemittelmenne mit den Matrixteilchen vermischt wird und die Teilchen in einer freifließenden Form läßt. Andererseits kann das Bindemittel vollständig als filmartiger überzug auf die Teilchen aufgetragen werden (US-Patentschrift 3 166 615), ader es können teilchenförmiges Bindemittel und MatrixteilGhen ahne einen Hiebeüberzug miteinander vermischt werden.

Welches Uerfahren auch angewendet wird, es wird jeweils ein Produkt gebildet, in dem die Teilchen eine eng gepackte Matrix bilden (d.h. die Teilchen typische weise in einem zumindest nahen Hontakt sind, getrennt, von ihren nächsten f\iachbarteilchen durch nicht mehr als etwa 5a % ihres Durchmessers unter Bildung einer Zwischenraumstruktur zwischen den Teilchen) und miteinander so verbunden sind, daB die Zwischenräume zwischen den Teilchen nur teilweise gefüllt sind. Die Teilchen werden im allgemeinen zu der beschriebenen engen Packung Dhne Uer-

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formung verdichtet und bleiben auch in dem Endprodukt unverforint. Bei elninen AusführunDsformen der Erfindung wird mindestens ein Teil der Teilchen in einen direkten Hantakt gepreßt. Während einer Pressoperation, wie sie in den Beispielen beschrieben ist, kann dEr Druck jedoch im allgemeinen kontinuierlich ; erhöht und das Volumen dES Preßlings kontinuierlich verringert werden, tuas ^! zeigt, daß nicht alle Teilchen sich in einem direkten Hontakt befinden.

Ein interessantes und nützliches Phänomen, das mit dem Hontakt zwischen den Teilchen in Beziehung zu bringen ist, sind die von den Lagerschalen der Erfindung gezeigten WarmeausdehnungseigEnschaftEn. Eine Lagerschale der Erfindung zeigt nicht die WarmeausdshnungseirenschBftsn eines nr^nnischen Katerial was erwartet werden sollte, wenn eine Lagerschale der Erfindung als kontinuierliche Matrix aus organischem Bindemittel, in dem Teilchen dispergiert sind, angesehen würde. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von organischen Materialien ist im allgemeinen ziemlich hoch (9o bis 1αα χ 1o~° cm/cm/ C), und dieses ist für eine Lagerschale unerwünscht. Stattdessen ist bei einer Lagerschale der Erfindung, die aus Glasteilchen und organischem Sindemittel hergestellt worden ist, der Wärmeausdehnungskoeffizient typischerweise in der Größenordnung von 25 bder 27 χ 1o~ cm/cm/°C (14 oder 15 χ 1o~ inches/inch/^DF) (der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas beträgt im allgemeinen 9 oder 1o,ß χ 1o~ cm/cm/

C). Diese Tatsache legt nahe anzunehmen, daß die enge Nähe der Glasmikrokugeln bewirkt., daß der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas in der Lagerschale dominiert.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Lagerschalen der Erfindung ist niedriger 3|ξξ der von poröser Bronze und liegt näher bei dem von Stahl, was vorteilhaft für die Verwendung von Staülagerschalen oder Btahlhüllen, die mit Lagerscha-

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len ausgekleidet sind, 1st. Dei' Innendurchmesser van Lagerschalen der Erfindung kann nrcißenmäßic näher der Größe der Achse ader Welle kämmen, die van der Lagerschale getragen werden sdII, und zwar wegen des geeigneten Ulärmeaus-

\ dehnungsküeffizienten.
i

ι Die Porosität kann u.a. durch Einstellung der Bindemittelmenge in der Lager-

j *

j schale oder dEr Menge, an der 3 die Lagerschale an Bindemittel "darbt", erreicht werden. Im allgemeinen werden sehr feste Lanerschalen miteinander mit minimaler Porosität mit etwa 3d Volumenprozent Bindemittel (bezogen auf die festen Substanzen der Lagerschale, d.h. ohne Porenstruktur) bei Verwendung be-

' vorzugter fäkrakugeln-I-lotrixteilchen erhalten. Etwa 1o Volumenprozent ergeben eine sehr große Porosität, aber eine geringe Festigkeit, wobei der am meisten geeignete Hereich im allgemeinen bei etwa 12 bis 25 Volumenprozent liegt.

Die in πϊπεγ Lagerschale der Erfindung erforderliche Porosität hängt von der für die Lagerschale vorgesehenen Verwendung ab. Es gibt ASTM-lderkstofflisten für poröse Metallsgerschalen, die nach den Gesichtspunkten aufgestellt worden sind, das ein Gleichgewicht zwischen den Festigkeitserfordernissen und dem Üloufnahmevermünen gefunden wird, und welche angeben, daß die Porosität mindestens 1ij /j betragen soll (ASTH G 2o2-55 T). Am häufigsten hat eine Lagerschale der Erfindung eine Porosität von mindestens dieser Größe, doch können brauchbare Resultate auch bei niedrigeren Werten erhalten werden. Die Größe der Poren und die Verteilung der Porengröüc hängt außerdem von der Art des Aufbringens, der Art des Schmiermittels usw. ab. Ein Vorteil der Erfindunn ist, wie oben angegeben ist, daß die Porosität, einschließlich der Porenmenne, der Porengröße und der Parengröi3enverteilung, in den Lagerschalen der Erfinduno einnestellt werden kann.

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! ·Die LaqerschalEn der Erfinduno können geformt und zu verschiedenen Gestalten
ausgebildEt werden, doch ist eine zylindrische LaqerbuchsE die üblichste Farm
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dai3 die Lanerschalen im allgemeinen'

mit ihren endgültigen Abmessungen Geformt werden künnen. D.h., der Formteil, ; der die bohrunn der Lagerschale farrnt, kann genau die rleiche Gröl-'c haben, ! lüie sie für den Innendurchmesser der Lagerschale erwünscht ist. !

Die üblicherweise in porösen Hetallanerschclen verwendeten Schmiermittel sind ι

I im allgemeinen für Lagerschalen der Erfindung geeignet. Diese Schmiermittel j sind am häufigsten ülige Flüssigkeiten, können aber auch in Pastenform vor- ^] liegen. Die Schmiermittel sind derart, daß sie während des Betriebs der Lagerschale unter dem Einfluß von Temperatur und Druck, welche durch Rotation der
lilelle oder Achse entwickelt werdän, wandert. Die Viskosität des Schmiermittels bei der Betriebstemperatur steht im allgemeinen in Beziehung zu der Größe und
dem Anteil der Poren, so daß das Schmiermittel von den Poren in einer gewünsch ten Weise abgeoEben bzw. geliefert wird, sa wie es auf dem Gebiet der porösEn
Lagerschalen bekannt ist.

Dr.Ve/ho

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   MJ Pürüse Schmiermittel-imprägnierte Lagerschale,

   die einen Härper aufweist, der eine zum Tragen einer sich drehenden Welle oder Achse geeignete Farm hat, eine miteinander in Werbindung stehende Porenstruktur besitzt, die zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Versorgung der Lagerschalencberfläche mit Schmiermittel für gleitende Drehung der Welle oder Achse geeignet ist, und ein in den Poren verteiltes uanderungsfähiges Schmiermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daB der Härper eine Matrix aus dicht gepackten, festen, einzelnen Teilchen enthält, die durch ein von den Teilchen unterschiedliches Bindemittel miteinander verbunden sind und dieses Bindemit-

   ■ tel nur teilweise die Zwischenräume zwischen den Matrixteilchen ausfüllt und eine Porenstruktur mit ausgezeichneter Gleichmäßigkeit bildet.

   2. Lagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB wenigstens ein gewichtsmäßiger Hauptanteil der Matrinteilchen aus Glasmikrokugeln besteht.

   3. Lagerschale nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixteilchen außerdem Metallteilchen enthalten.

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   h. Lagerschale nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, da3 das Bindemittel ein gehärtetes organisches Bindemittel ent·· hält.

   5. Lagerschale nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein anorganisches Bindemittel enthält.

   S. Lagerschale nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Bindemittel Feste in dem Bindemittel verteilte schmierende Teilchen enthält.

   7. Lagerschale nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch

   gekennzeichnet, daß wenigstens ein gewichtsmäßiger Hauptanteil der MatriKteilchen einen Überzug aus dem Bindemittel trägt.

   3. Verfahren zur Herstellung einer porösen

   Schmiermittel-imprägnierten Lagerschale unter Uerdichten van festen Teilchen zu einem porösen Lagerschalenkörper und Füllen der Poren des Körpers mit einem wanderungsfähigen Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß man

   1) als Teilchen solche Verwendet, die ein freifließendes Gemisch aus einer Masse aus bruchbeständigen festen Teilchen und einem Bindemittel, Deiches fließt und mit sich eelbst verschmilzt, enthält,

   Z) das Gemisch zu einer Lagerschalenkonfiguration verdichtet, so daß die Teilchen in Form einer dicht gepackten Matrix, ohne deformiert zu werden, angeordnet werden und das Bindemittel nur teilweise die Zwischenräume zwischen den Matrixteilchen füllt, und

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   j 3) das Bindemittel verschmilzt unter Zurücklassung uon teilweise ungefüllten

   Zuischenräumen und dadurch die Struktur bindet und eine in Verbindung stehende gleichmäßige Porosität schafft, die zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Versorgung der LagerschalenaberflächE mit Schmiermittel on dem BIaBe ausreicht, ude es für eine pari^äe Schmiermittel-imprägnierte Lagerschale erforderlich ist.

   9. ' Verfahren nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verdichten durch Zusammendrücken des Gemischs zu einem einheitlichen handhabungsfähigen Gegenstand in einer Form durchführt, uiobei das Bindemittel eine Anfangsbindung entuäckelt, und den Preßkörper dann außerhalb der Form zur Vervollständigung der Bindung einer Behandlung unterwirft.

   10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein härtbares organisches Material ist und man das Bindemittel nach Herausnahme aus der Form härtet.

   11. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch durch Auftragen von Bindemittel auf einzelne [iatriEteilchEn als Überzug unter Bildung einer gießbaren Masse aus mit Bindemittel überzonenen Matrixteilchen bildet.

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