DE2946921A1

DE2946921A1 - Elemente zur uebertragung hoher druecke und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2946921A1
Application number: DE19792946921
Authority: DE
Inventors: Giorgio Miserendino
Original assignee: LA METALLI INDUSTRIALE SpA; METALLI IND SpA
Current assignee: Europa Metalli SpA
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1980-06-04
Also published as: PL219815A1; SE438534B; RO78448A; FR2442375A1; DD147334A5; SE7909659L; ES8103337A1; GB2040367A; NL7908519A; IT7869675A0; BE880175A; GR65364B; ATA730479A; ES486223A0; IT1109642B; YU283379A; AT382443B; GB2040367B

Description

DIPL-IKG. HORST ROSE ° DIPL-ING. FIlTER KOTFL

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2967/1 D-3353 Bad Gandershcim₍ 20. November 1979

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Elemente zur UlnTtrajjuiij; hoher DrUcV₁.- und Verfahren zur Herstellung di- r - rl !χ -η

Die Erfinduntz betrifft mit gegeneinander gerichteten und aufeinander gleitenden Flachen versehene Elemente zur Übertrauung hoher gegenseitigem Drücke, zum Beispiel aufeinander gleitende Druckplatten in Maschinen, Werkzeugmaschinen und dergleichen, wobei ein Element der beiden aus Bronze hergestellt ist, sovie ein λ'ι rohren zur Herstellung derselben.

Das Paar der Elemente der eingangs genannten Art wird gebildet von zwei Elementen, die ebene Oberflächen aufweisen, welche miteinander in Verbindung stehen und in denen normalerweise Nuten zur Zuführung einer Schmierflüssigkeit zwischen die Oberflächen gebildet bzw. vorgesehen sind. Elemente dieser Art werden im weiten Bereich zur Erzeugung geradlinige r Bewegungen zwischen zwei Teilen einer Maschine, beispielsweir-e zwischen einem Gehäuse und einem Bett einer Maschine, z. B. einer We rkzeugmaschine₍verwendet.

Es ist bekannt, daß die Belastbarkeit und die Gleitcharakteristiken eines Paares gleitender Elemente der eing-ngs genannten Art unter besonderen Arbeitsbedingungen wesentlich verringert bzw. begrenzt sind, beispielsweise dann, wenn die Schmierung nur wenig wirkungsvoll, wenn die Temperatur der gegeneinander gleitenden Oberflächen ziemlich hoch ist oder wenn die Drücke zwischen den miteinander in Verbindung

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stehenden Flächen bzw. den aufeinander gleitenden Flächen un-

und
regelmäßig mit hohen Druckkonzentrationen in besonderen Bereichen des Paares verteilt sind. Unter solchen Bedingungen können Fresserscheinungen auftreten, wobei sehr kleine Vorsprünge an einem der Elemente des Paares dazu tendieren, in das andere Material einzudringen, wodurch ein Verschweißen der beiden Elemente bewirkt wird, sodaß beide Elemente die Relativbewegung gegeneinander nicht ausführen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Paar von Elementen der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei dem ein Fressvorgang nicht auftritt und bei dem allgemein die Gleitcharakteristiken bzw. Gleiteigenschaften und die Belastbarkeit verbessert werden, um hohe gegenseitige Drücke zu übertragen, wobei wenigstens eines der beiden Elemente aus Bronze hergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitoberfläche wenigstens eines der Elemente der beiden Elemente eine Vielzahl von Einsätzen aus einem Material aufweist, welches gute Gleiteigenschaften und einen Widerstand gegen Fressen besitzt, die besser bzw. der höher sind bzw. ist als Bronze.

Das Verfahren, mit dem die Elemente hergestellt bzw. gebildet werden, besteht darin, daß in die Oberfläche wenigstens eines der Elemente des Paares der Elemente eine Vielzahl von Höhlungen eingebracht wird und daß die Höhlungen mit dem Material gefüllt werden.

In bevorzugter Weise ist das in die Höhlungen eingefüllte Material ein metallisches Lagermaterial mit einem hohen Anteil Zinn oder ein Gemisch, welches ein Gleitmittel enthält, beispielsweise Molybdän-

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Disulfid.

In vorteilhafter Weise sind die Höhlungen in einer günstigen, gut bestimmten Zuordnung zueinander angeordnet, wobei sie als Sacklöcher ausgebildet sind, deren Achsen auf wenigstens einem Kreisumfang liegen; in besonders vorteilhafter Weise sind die Achsen der Löcher auf ve rschiedenen konzentrisch zueinander verlaufenden Kreisumfängen angeordnet, und dieAchscn von solchen Löchern, die sich auf zwei benachbarten Kreisumfängen befinden, liegen nicht auf dem gleichen Radial der Kreise, d. h. , sie sind, ausgehend vom Mittelpunkt der Kreise, nicht hintereinander angeordnet.

Die beiden das Paar bildenden Elemente können nicht nur bei ebenen Betten von Maschinen Ve rwendung finden, sondern auch dann benutzt werden, wenn die Elemente eine gegenüber den beschriebenen Elementen unterschiedliche Form aufweisen und eine unterschiedliche Relativbewegung zueinander ausführen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens kann folgende Verfahrensschritte aufweisen:

a) Herstellung eines jeden der Elemente durch Gießen und Aufschmelzen,

b) Herstellen der Löcher auf der Oberfläche wenigstens eines der Elemente mittels spanabhebender Bearbeitung,

c) Einbringen des Materiales in die Löcher und

d) Einschleifen der Oberfläche des Elementes und der oberen Fläche des Materials.

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Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind,sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Gleitdruckunter

lage, welche einen Teil eines Paares gleitender Elemente bildet und erfindungsgemäß ausgebildet ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Gleit

druckunterlage gemäß der Erfindung, in der Schmierflüssigkeitskanäle vorgesehen sind, die anders angeordnet sind als die in der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren er

findungsgemäß ausgebildeten Druckunterlage,

Fig. 4 und 5 Querschnittsansichten senkrecht zu der

Gleitoberfläche einer der Gleitunterlagen gemäß

der Fig. 1 bis 3, während zwei aufeinander folgenden

He rstellungs schritten.

Im Folgenden soll die Erfindung , also das Paar der beiden Elemente sowie das Verfahren zu deren Herstellung , beispielhaft unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert werden. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch bei solchen Gleitpaaren angewendet werden kann, welche in der Form unterschiedlich sind.

Ein Element des Paares , welches als eine ebene Druckunterlage oder Druckplatte 1 (Fig. 1) gebildet ist, besitzt eine Gleitoberfläche 2, welche im Falle der dargestellten Ausführungsform eben und so aus-

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gebildet bzw. angepasst ist, daß sie mit einer entsprechenden ebenen Fläche des nichtge zeigten anderen Elementes des Paares gekuppelt werden kann, welches Element im wesentlichen gleich dem in der Fig.l gezeigten Eleinent ist. Die Druckplatte 1 ist in vorteilhafter Weise mit einem Kanal für ein an sich bekanntes Schmiermittel versehen, welcher Kanal in der Lage ist, Öl zwischen die gekuppelten Oberflächen des Paares zuzuführen, wobei das Öl über ein Zuführungsloch 4 dem Kanal zugeführt wird. Die Druckplatte, die analog all den anderen Druckplatten, die weiter unten beschrieben werden, ausgebildet ist, besteht aus Bronze (rbrmal- oder Spe zialbronze) und ist in üblicher Weise mit bekannten Form- oder Schmiedeverfahren hergestellt.

Die Druckplatten in der Fig. 2 und 3 , die in ihrer Form im wesentlichen gleich derjenigen sind, die eben beschrieben wurde, sind mit Schmiermittelkanälen versehen, die Abschnitte aufweisen, die eine Konfiguration besitzen, welche unterschiedlich zu der der oben beschriebenen Druckplatte ist; im Falle der Druckplatte gemäß der Fig. 2 steht ein Mittelabschnitt 5 mit Abschnitten 6 in Verbindung, die ähnlich wie eine Strahlenkrone von jedem Ende des mittleren bzw. Mittelabschnittes verlaufen,und das Schmiermittel bzw. das Öl wird diesen Abschnitten durch Löcher 7 zugeführt. In dem Fall der Ausgestaltung gemäß der Fig. 3 sind mehrere parallel zueinander angeordnete Kanalabschnitte 8 vorgesehen, die miteinander und mit einem Zuführungsloch 9 in einem Verbindungsabschnitt 10 in Verbindung stehen.

Erfindungsgemäß ist auf der Oberfläche einer jeden Druckplatte eine Vielzahl von Höhlungen 12 gebildet, wobei jede beispielsweise aus einem Sackloch des in der Fig. 4 dargestellten Types besteht; jedes Sackloch ist mit einem Einsatz 13 aus einem geeigneten Material so ausgefüllt, daß die obere Fläche 14 (Fig. 5) des Einsatzes im wesentlichen mit der Hauptoberfläche 2 in einer Ebene liegt.

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Das Material, welches den Einsatz 13 bildet, ist ein solches Material, dessen Gleiteigenschaften und Widerstand gegen Fressen bessersind bzw. größer ist als bei dem Material , aus dem die Druckplatte besteht. Zu diesem Zwecke können allgemein Lagerweißmetalle verwendet werden, die zu einem großen Teil aus Zinn bestehen (normalerweise um 80%). Ferner können Substitutionslegierungen von Weißmetallen der Art, die normalerweise in Lagern verwendet werden und bleigehärtet sind mittels Arsen, Phosphor, Vanadium oder Nickel,eingesetzt werden; darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, andere in Lagern verwendete Legierungen zu benutzen, beispielsweise solche, die auf Kadmium basieren und ebenfalls Nickel, Kupfer, Silber enthalten; geeignet sind ebenfalls Zinklegierungen oder sogar leichte Legierungen (Legierungen aus üblicherweise gehärtetem, beispielsweise .bleigehärtetem Aluminium). Die wesentliche Besonderheit des Materiales der Einsätze 13 besteht darin, daß sie Gleiteigenschaften besitzen und einen Widerstand gegen Fressen aufweisen, welche bzw. welcher höher sind bzw. ist als die bzw. der von Bronze. Sogar dann, wenn diese Charakteristiken bzw. Eigenschaften nicht exakt und numerisch mit Bezugnahme auf bestimmte Maßeinheiten definiert werden können, so ist doch beabsichtigt, den ganzen Komplex der Eigenschaften zu bezeichnen, die mithelfen, den Gesamtreibungskoeffizienten bei der Bewegung zwischen den beiden Elementen des Paares zu verringern

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und die Erzeugung von Fressphänomenf insbesondere im Falle schlechter Schmierung, mit ziemtlich hohen gegenseitigen Drücken und Temperaturen zu vermeiden.

Entsprechend einer Alternativlösung kann das Material der Einsätze aus jeder Mischung gebildet sein, die ein Schmiermittel aufweist; diese Mischung kann ein Grundmaterial aus Kunststoff sein, welches so angepasst ist, daß es in die Höhlungen 12 hineinpasst und dazu tendiert, bei der langen Laufdauer auszuhärten, ohne daß jedoch eine vollständige Aushärtung

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erreicht wird. Geeignete Grundmaterialien können beispielsweise aus Gummimischungen, Elastomeren, Kunststoffmaterialien und dergleichen gebildet sein; das Schmiermittel kann jedes Schmiermittel, beispielsweise ein Gleitpulver wie zum Peispiel Molybdan-Disulfid sein.

In vorteilhafter Weise können die Höhlungen in den Bereichen eines Elementes des Paares liegen, in denen die Schmierung weniger gut ist und die spezifischen Drücke höher sind, d.h. in dem Bereich, in denen Fressvorgänge am ehesten auftreten.

Im Falle der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen sind diese Bereiche die seitlichen Bereiche der Druckplatte 1 in der Nähe der Enden des Schmierkanals. In vorteilhafter Weise sind die Achsen der Löcher 12 auf einem oder mehreren konzentrischen Kreisumfängen angeordnet, wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennen kann; in diesem Falle sind die Achsen der Löcher 12 zweier benachbarter Kreisumfänge nicht auf dem gleichen Radial angeordnet, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, um die Vielzahl der Einsätze möglichst einheitlich in dem Bereich zu verteilen, in dem Fressphänomene vermieden werden sollen. Es ist ist selbstverständlich, daß die Höhlungen 12 in jeder anderen Weise angeordnet werden können, wenn nur gewährleistet ist, daß die Einsätze in dem vorgesehenen Bereich möglichst einheitlich verteilt sind. Beispielsweise sind in dem Falle der Druckplatte gemäß der Fig. 3 die Löcher 12 entlang einer im wesentlichen geraden Linie zwischen den Schmierkanälen 8 und seitlich zu diesen angeordnet, wie man aus der Fig. 3 genau ersehen kann.

Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wird auf einer Druckplatte wie der, die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt und mittels eines Schmelz- bzw. Gießvorganges hergestellt ist, eine Vielzahl von Löchern 12 vorgesehen, die so zueinander angeordnet sind, wie oben

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beschrieben und aus den Fig. zu ersehen ist. Danach wird das Material für die Einsätze 13 (im Falle eines metallischen Materials) ins Innere eines jeden Loches eingegossen, oder die Löcher werden in jeder geeigneten Weise mit der Mischung gefüllt, die das Schmiermittel enthält. Schließlich wird die obere Oberfläche 2 zusammen mit dem Material der Einsätze 13 geschliffen.

Es ist festgestellt worden, daß das Verhalten eines erfindungsgemäß hergestellten Paares während des Betriebes im Vergleich zu einem konventionell hergestellten Paar mit gleichen Abmessungen, im gleichen Schmierzustand und unter gleicher Belastung besser ist; man hat einen geringeren Gesamtreibungskoeffizienten und einen besseren Widerstand gegen die Erzeugung von Fressphänomenen erhalten; augenscheinlich rührt dies von der vorteilhaften Wirkung des Materiales der Einsätze her, welches Material, das andere Eigenschaften als die Druckplatte selbst besitzt, mit dieser letzteren in vorteilhafter undjbevorzugter Weise zusammenwirkt; ein solcher Effekt wird auch mit solchen Einsätzen erhalten, die eine erheblich verringerte Oberfläche besitzen, welche offensichtlich nur einen kleinen Bruchteil der gesamten Oberfläche der Druckplatte bildet.

Selbstverständlich können Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden, ohne daß der Schutzumfang verlassen wird.

Patentanwälte DipJ.-lng. Horst Rose pj£l.-lng. Petor ΚοεοΙ

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Claims

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PATENTANWÄLTE ") Q / Γ Q 9 1

υ·.··-ι />■<:. Nr.. 2967/1 D-3353 Bad Gr.n.dersheim, 20. November 1979

I .A ME TAI, LI I N1.) U S T R1A LK S. ρ. A.

Anspruch e

ί 1.) Mit gegeneinander gerichteten und aufeinander gleitenden Flachen versehene Elemente zur Übertragung hoher gegenseitiger Drücke, zum Beispiel aufeinander gleitende Druckplatten in Maschinen, Werkzeugmaschinen und dergl. , wobei ein Element der beiden aus Bronze hergei-Ullt ist, dadurch gekennzeichnet, (laß die Gleitoberfläche (2) wenigstens eji.es der beiden Elemente (1) eine Vielzahl von Einsätzen aus einem Mat» rial aufweist, welches gute GIe iteig<.-n schäften und ι inen Widerstand gegen Fressen besitzt, die besser sind bzw. der hoher ist als die bzw. der von Bronze.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein metallisches Lagermaterial mit einem hohen Anteil an Zinn ist.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Mischung ist, die ein Schmie rmittel enthält.
4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel Molybdän-Disulfid ist.
5. Element nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze in Höhlungen auf der Oberfläche wenigstens eines der Elemente (1) eingebracht sind.
6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlungen (12) durch Sacklöcher gebildet sind, deren Achsen auf wenigstens einem Kreisumfang angeordnet sind.

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7. Element nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Löcher auf verschiedenen , konzentrischen Kreisumfängen angeordnet sind.
8. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Löcher, die auf zwei nebeneinander liegenden Kreisumfängen liegen, nicht auf dem gleichen Radial der Kreisumfänge angeordnet sind.
9. Verfahren zur Herstellung eines der Elemente nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche wenigstens eines Elementes des Paares der Elemente eine Vielzahl von Höhlungen eingebracht wird und daß die Höhlungen mit dem Material gefüllt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

a) Herstellung eines jeden der Elemente durch Gießen oder Aufschmelzen

b) Herstellung der Löcher auf der Oberfläche wenigstens eines der Elemente mittels span-abhebender Bearbeitung,

c) Einbringen des Materiales in die Löcher und

d) Einschleifen der Oberflächendes Elementes und der oberen Fläche des Materiales.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dißi.-Ing. Peter Kosel

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