DE2750352C2

DE2750352C2 -

Info

Publication number: DE2750352C2
Application number: DE2750352A
Authority: DE
Inventors: Brian Douglas Harrow Middlesex Gb Campbell
Original assignee: GLACIER METAL CO Ltd ALPERTON WEMBLEY MIDDLESEX GB
Current assignee: GLACIER METAL CO Ltd ALPERTON WEMBLEY MIDDLESEX GB
Priority date: 1976-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1988-06-30
Also published as: GB1536780A; PL109888B1; IN148527B; DE2750352A1; FR2370887A1; IT1090642B; PL201985A1; FR2370887B1; JPS5364142A; TR20686A; AT351899B; ATA804477A; BR7707513A; US4288895A; ES464019A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Flansch lagerhälften, die eine halbzylinderförmige Lagerschale und mindestens einen halbkreisförmigen Endflansch aufweisen, wobei auf der Lagerschale und dem Endflansch jeweils eine Lagerauflage aus einem Material angeordnet ist, das einen tieferen Schmelzpunkt als das Material des zugehörigen Endflansches bzw. der zugehörigen Lagerschale aufweist, bei welchem Verfahren das halbkreisförmige, radial innenliegende Ende des Endflansches mit einer Abschrägung versehen wird und die Lagerschale und der Endflansch in einer Aufspannvorrichtung gehalten werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Flanschlagerhälfte mit einer halbzylinderförmigen Lagerschale und einem oder zwei halbkreisförmigen Endflanschen.

Unter dem Begriff Flanschlagerhälfte wird im folgenden ein Gleitlager verstanden, das eine halbzylinderförmige Lagerschale mit einem halbkreis förmigen Endflansch an einem oder beiden seiner (axialen) Enden auf weist, so daß die vollständige Lagerhälfte zur Aufnahme von Radiallasten und Axialbelastungen in einer oder beiden Richtungen geeignet ist.

Bislang wurden solche Lagerhälften aus flachen Bändern durch ein mehr stufiges Falt- und Einrollverfahren hergestellt, oder auch durch eine ge trennte Anfertigung der Lagerschalen und der Flansche mit einer geeigne ten Anordnung für ein Zusammenklipsen der Teile. Das erstgenannte Ver fahren erweist sich allerdings dadurch als ziemlich kostspielig, daß viele der hergestellten Lagerhälften die gewünschten Anforderungen an die End form nicht erfüllen. Das zweitgenannte Verfahren kann zur Erzeugung von Lagern führen, die nicht betriebssicher sind, weil nämlich im Einsatz die Flansche sich von den Lagerschalen loslösen können, was zu ver herenden Folgen führt.

Bei Flanschlagerhälften ist es wichtig, daß sich die Flanschanlauffläche in einer Ebene befindet, die rechtwinkelig zur Achse der Lagerschale ver läuft, und daß der Durchmesser der Lagerschale genau auf den Durchmesser des Gehäuses, in das das Lager eingesetzt werden soll, abgestimmt ist. Hierfür werden häufig Lager mit dünnen Wandungen gefordert, d. h. Lager, die dünn genug ausgebildet sind, um noch einige Flexibilität für die Möglichkeit einer Anpassung an das Gehäuse aufzuweisen, in dem sie befestigt werden sollen; solche Lager sollten eine Unterformung aufweisen, womit ein Durchmesserüberstand an den Endkanten der Lagerschale über den Durchmesser des halben Gehäuses bezeichnet wird, in dem das Lager sitzen soll. Eine kleine Unterformung ist üblicherweise erforderlich, so daß das Lager in sein Gehäuse einfedern kann.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der US-PS 36 24 881 bekannt. Das bekann te Verfahren dient nicht zur Herstellung von Flanschlagerhälften, sondern zur Herstellung vollständiger Flanschlager, bei denen die Lagerhülse und der Flansch mit einer Schwungradschweißung verbunden werden. Bei Verwendung einer Schwungradschweißung ist es schwierig, eine genaue Endpositionierung der beiden Komponenten zu erreichen. Es liegt in der Natur dieses Schweißverfahrens, daß die beiden Teile gegeneinander be wegt werden müssen, um die Reibung zu erzeugen. In dem Maße, in dem die Reibung fortschreitet, steigt die Temperatur an und bei einem bestimmten Temperaturniveau tritt die Schmelzung auf. Wichtig ist dabei, daß die Bewegung im richtigen Moment beendet wird, um sicherzustellen, daß einerseits eine Schmelzung stattgefunden hat, daß jedoch andererseits auch nicht die Schmelzung zu weit fortschreitet. Falls die Schmelzung unzureichend ist, wird die Verbindung zwischen den beiden Teilen sehr schwach sein. Wenn das Schmelzen zu weit fortgeschritten ist, ist es möglich, daß ein Teil des geschmolzenen Materials verloren geht. Da des weiteren ein großer Druck zwischen den Teilen erforderlich ist, um die erforderliche Reibung zu erzeugen, würde eine langdauernde Bewegung dazu führen, daß die Teile unpräzise positioniert werden.

Des weiteren setzt die Anwendung der Schwungradschweißung die Verwen dung von rotationssymmetrischen Teilen voraus und ist somit nicht auf ein Verfahren zur Herstellung von Flanschlagerhälften, von dem die Erfin dung ausgeht, anwendbar.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine präzise gegenseitige Lage der einzelnen Lagerkomponenten bei gleichzeitiger großer Haltbarkeit und damit erzielbarer hoher Betriebssicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Lagerschale an ihrem stirnseitigen Ende ebenfalls mit einer Ab schrägung versehen wird, daß das stirnseitige Ende der Lagerschale mit dem Flansch nur über einen Teil der Dicke der Lagerschale in Anlagekon takt gebracht wird, und daß ein Laserstrahl längs eines halbkreisförmigen Schweißweges dort, wo das radial innenliegende Ende des Flansches mit dem stirnseitigen Ende der Lagerschale in Kontakt ist, zum Verschweißen von Flansch und Lagerschale geführt wird. Bei einer Flanschlagerhälfte der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem oder beiden axialen Enden der Lagerschale ein Flansch angeordnet ist, wobei der Kontakt zwischen Flansch und Lagerschale nur über einen Teil der (radialen) Lagerschalendicke besteht, und daß der Flansch an der Lagerschale mittels einer halbkreisförmig ausgeführten, lasererzeugten Schweißnaht befestigt ist.

Bei der Verwendung eines Laserstrahles zur Schweißung können die beiden zu verbindenden Teile mithilfe einer Aufspannvorrichtung sehr prä zise positioniert werden. Die Laserstrahlschweißung, bei der die zuzuführende Energie genau räumlich und zeitlich gesteuert werden kann, führt zu einer sehr haltbaren und sehr präzisen Verbindung der beiden Teile.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Lagern, deren Einzelteile so betriebssicher miteinander verbunden sind, daß sie bei Gebrauch sich voneinander nicht lösen, und die gleichzeitig den Vor teil aufweisen, daß das Überlappungsmaß zwischen Flansch und Lagerscha le gleichzeitig so klein gewählt ist, daß das Endlager noch ausreichend fe derfähig ist, um in ein entsprechendes Gehäuse einschnappen zu können, gegenüber dem es eine Unterformung aufweist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es weiterhin möglich, ein Doppelflanschla ger herzustellen, bei dem die Flansche absolut senkrecht zur Achse der Lagerschale verlaufen und irgendwelche andere Fehler, wie Verwerfungen o. ä., so gut wie nicht vorhanden sind, so daß das Lager direkt ohne weitere Nachbehandlung benutzt werden kann. Die Lager können mit ausreichender Biegewechselfestigkeit hergestellt werden.

Vorteilhafterweise wird der Überlappungsgrad zwischen der rückwärtigen (d. h. der Lagerschale zugewandten) Oberfläche des Flansches und der (axialen) Endfläche der Lagerschale auf einen Wert bis etwa das 0,7fa che der Dicke der Lagerschale begrenzt, wobei die solchermaßen begrenz te und verkleinerte Überlappung an der Stelle, wo sich die Teile in Anlagekontakt miteinander befinden, die Möglichkeit gibt, daß der Laser- oder Elektronenschweißstrahl die Einzelteile gut miteinander verbindet, ohne daß eine zu starke örtliche Verwerfung aufträte, insbesondere dann, wenn der Laserstrahl so geführt und geregelt wird, daß sich die Schweißung nicht vollständig durch die Dicke der Lagerschale hindurch erstreckt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Flanschlagerhälfte sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnung im Prinzip noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer mit zwei Flanschen versehenen Lagerschalenhälfte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellt wurde;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Teil des Lagers nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das Lager im wesentlichen eine halbzylindrische Schale 11 und zwei halbkreisförmig ausgebildete (seitliche) Abschlußflansche 12 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist jedes der Teile 11 und 12 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und mit einer weicheren Lagerauflage (Gleitauflage) 13 bzw. 14 verbunden (Fig. 2), die z. B. aus einer Legierung aus Aluminium und Zinn besteht; allerdings sind für die Ausbildung der Gleit auflage auch eine große Anzahl anderer Auflagematerialien bekannt, die jeweils ebenfalls zur Anwendung geeignet sind.

Die Lagerschale 11 und die Abschlußflansche 12 werden ge trennt voneinander von ebenem Ausgangsmaterial durch Pres sen bzw. Stanzen von Bandmaterial ausgebildet, und das ganze Doppelflanschlager wird durch Anschweißen der Flansche 12 hergestellt, wobei jeweils ein Flansch 12 an jedem axialen Ende der Schale 11 angeordnet ist. Aus Fig. 1 ist entnehmbar, daß die Lagerauflage 14 jedes Flansches 12 (wie bei 15 angedeutet) zum Zuführen von Schmiermittel längs zweier streifenförmiger Unterbrechungen (15) entfernt ist, die senkrecht zu der Ebene angeordnet sind, in der die End kanten des halbkreisförmigen Lagers liegen (d. h. senkrecht zur Teilungsebene des entsprechenden Vollkreislagers).

Bei der Herstellung des kompletten Lagers werden die einan der benachbarten Kanten der Lagerschale 11 und der Flansche 12 zunächst um einen Winkel von etwa 45° maschinell abgekan tet, wie dies bei 16 und17 in Fig. 2 dargestellt ist. Dies dient zum Entfernen der Lagerauflagen 13 und 14 in dem Bereich, der in Fig. 2 mit 18 bezeichnet ist und in dem die Schweißung ausgeführt werden soll.

Hiernach werden die drei Teile in einer Aufspannvorrichtung angeordnet, vorzugsweise in einer der Art, wie sie in der US-Patentschrift 7 60 698 beschrieben ist. Hierauf läßt man einen Laserstrahl auf den Schweißbereich 18 (Fig. 2) ein wirken, wobei dieser Laserstrahl in einem halbkreisförmigen Bogen um das Lager herum zur Durchführung einer kontinuier lichen Schweißung von der einen Endkante 19 bis zur anderen Endkante 21 geführt wird. Dieselbe Schweißoperation wird auf der anderen Seite der Lagerschale 11 von der Endkante 22 zur Endkante 23 (Fig. 1) ausgeführt.

Um Fehler (Verwerfungen) möglichst auszuschalten, die vom lokalen Aufheizen bzw. einem Überheizen der einzelnen Teile während der Schweißoperation herrühren können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die (radial) äußere Fläche der Schale 11 die innenliegende Endkante des Flansches 12 nur um einen bestimmten, beschränkten Abstand (in Fig. 2 mit "x" dargestellt) in Richtung auf die Lager auflage 13 hin überlappt und dort angeschweißt wird. Im allgemeinen gilt hierfür, daß die Entfernung x zwischen 0,2 t und 0,7 t betragen soll, wobei t die Dicke der Lager schale 11 (wie in Fig. 2 dargestellt) bedeutet; weiterhin gilt allgemein, daß der Abstand x umso kleiner gewählt wer den kann, je dicker die Lagerschale 11 ausgeführt ist. So wird z. B. für einen typischen Anwendungsfall mit einer Lager schale einer Dicke von 3,175 mm (¹/₈″) der Faktor x gleich 0,5 t gewählt, so daß hier die Überlappung halb so groß wie die Dicke der Schale ausfällt.

Der Laserstrahl wird vorzugsweise unter einem Winkel von 45° zur Achse der Lagerschale und zur Ebene des jeweiligen Flansches ausgerichtet; aber in vielen Fällen lassen sich auch zufriedenstellende Ergebnisse erzielen, wenn man den Winkel des Laserstrahles zwischen 30° und 60° zur Achse der Lagerschale einstellt.

Die Schweißung ist in Fig. 2 bei 25 dargestellt und es ist ersichtlich, daß der lokale Bereich, in dem ein Schmelzen der Materialien der Teile 11 und 12 auftritt, gut von den am nächsten gelegenen Teilen der Auskleidungen bzw. Lager auflagen 13 und 14 entfernt ist. Es hat sich auch gezeigt, daß infolge der intensiven Hitze des Laserstrahles der Schmelzvorgang schnell genug ausgeführt werden kann, so daß die Lagerauflagen 13 und 14 im wesentlichen unbeschädigt bzw. unbeeinflußt bleiben (und z. B. nicht aufwerfen).

Aus der Darstellung von Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, daß die Schweißnaht von der Innenseite des Winkels zwischen der Rückseite der Lagerschale 11 und dem entsprechenden Flansch 12 her in einer Kerbe 26 betrachtet werden kann, die an der Stelle ausgebildet ist, wo die Rückseite der Lager schale 11 leicht angephast ist. Dies ermöglicht es, daß ein Kontrolleur leicht feststellen kann, ob die Schweißung ordnungsgemäß ausgeführt ist, während das geschmolzene Material noch nicht in den rechten Winkel eingetreten ist, wo es mit dem Gehäuse, in dem das Lager erhitzt werden muß, in Wirkverbindung treten könnte.

Eine übliche anwendbare Laserstärke liegt zwischen 1,5 und 5,0 kW, z. B. 2 kW, wodurch eine Schweißgeschwindigkeit von 25,4 mm/sec benutzt werden kann. Eine Steigerung der Schweißgeschwindigkeit kann noch erreicht werden, wenn man etwa ein pulsierendes EIN/AUS-Schweißverfahren (z. B. Impulsschweißen) anwendet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Flanschlagerhälften, die eine halbzy linderförmige Lagerschale und mindestens einen halbkreisförmigen End flansch aufweisen, wobei auf der Lagerschale und dem Endflansch jeweils eine Lagerauflage aus einem Material angeordnet ist, das einen tieferen Schmelzpunkt als das Material des zugehörigen Endflansches bzw. der zu gehörigen Lagerschale aufweist, bei welchem Verfahren das halbkreisför mige, radial innenliegende Ende des Endflansches mit einer Abschrägung versehen wird und die Lagerschale und der Endflansch in einer Aufspann vorrichtung gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager schale (11) an ihrem stirnseitigen Ende ebenfalls mit einer Abschrägung versehen wird, daß das stirnseitige Ende der Lagerschale (11) mit dem Flansch (12) nur über einen Teil (x) der Dicke (t) der Lagerschale (11) in Anlagekontakt gebracht wird, und daß ein Laserstrahl längs eines halb kreisförmigen Schweißweges dort, wo das radial innenliegende Ende des Flansches (12) mit dem stirnseitigen Ende der Lagerschale (11) in Kontakt ist, zum Verschweißen von Flansch (12) und Lagerschale (11) geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abschrägen die Lagerauflage der Lagerschale in der Umgebung der Schweißzone entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (18) in einer zwischen nicht abgeschrägten Teilen des Endes der Lagerschale (11) und der der Lagerschale (11) zugekehrten Seite des jeweiligen Flansches (12) ausgebildeten Kerbe angebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Schweißnaht (18) nur durch einen Teil der Dicke der Lager schale (11) ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Laserstrahl auf die Lagerschale (11) und den Flansch (12) von einem Ort radial innerhalb des radial innenliegenden Endes des Flansches (12) in einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Achse der La gerschale (11) gerichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 45° beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß der Flansch über eine radiale Länge, die zwischen dem 0,2fa chen und dem 0,7fachen derDicke der Lagerschale (11) beträgt, mit dem jeweils zugehörigen stirnseitigen Ende der Lagerschale in Kontakt ge bracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge die Hälfte der Dicke der Lagerschale (1) beträgt.

9. Flanschlagerhälfte mit einer halbzylinderförmigen Lagerschale und einem oder zwei halbkreisförmigen Endflanschen, dadurch gekennzeich net, daß an einem oder beiden axialen Enden der Lagerschale (11) ein Flansch (12) angeordnet ist, wobei der Kontakt zwischen Flansch (12) und Lagerschale (11) nur über einen Teil (x) der (radialen) Lagerschalendicke (t) besteht, und daß der Flansch (12) an der Lagerschale (11) mittels einer halbkreisförmig ausgeführten, lasererzeugten Schweißnaht (18) befestigt ist.

10. Flanschlagerhälfte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kontakt zwischen Flansch (12) und Endfläche der Lagerschale (11) nur über eine Länge zwischen dem 0,2fachen und dem 0,7fachen der Lagerschalendicke (t) erstreckt.

11. Flanschlagerhälfte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlänge zwischen Flansch (12) und Endfläche der Lagerschale (11) das 0,5fache der Lagerschalendicke (t) beträgt.

12. Lagerschalenhälfte nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das stirnseitige Ende der Lagerschale (11) und/oder des Flansches jeweils eine Abschrägung (16; 17) aufweisen.

13. Lagerschalenhälfte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (18) in einer Kerbe (26) zwischen den nicht abgeschräg ten Teilen des axialen Endes der Lagerschale (11) und dem der Lager schale (11) zugewandten Ende des jeweiligen Flansches (12) angeordnet ist.

14. Lagerschalenhälfte nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schweißnaht (18) sich nur durch einen Teil der Dicke (t) der Lagerschale (11) erstreckt.

15. Lagerschalenhälfte nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lagerschale (11) und/oder der Flansch mit einer Lagerauflage (13; 14) aus einem Material mit einem tieferen Schmelz punkt als das jeweils zugehörige Trägermaterial des Flansches bzw. der Lagerschale versehen sind.

16. Lagerschalenhälfte nach Anspruch 15 und Anspruch 12 oder 13, da durch gekennzeichnet, daß die Lagerauflage (13; 14) nur außerhalb des Be reichs der Abschrägungen (16; 17) vorhanden ist.