DE3229231A1

DE3229231A1 - Verfahren zum herstellen eines lagerbockes

Info

Publication number: DE3229231A1
Application number: DE19823229231
Authority: DE
Inventors: Anthony John Carter Solihull West Midlands Richmond
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-02-17
Also published as: FR2510926B1; DE3229231C2; GB2109821A; US4523365A; FR2510926A1; GB2109821B; IT1152322B; IT8222733A0

Description

LUCAS INDUSTRIES Public Limited Company
Birmingham (Großbritannien)

Verfahren zum Herstellen eines Lagerbockes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Lagerböcken für rotierende Maschinenteile, insbesondere von Zahnradpumpen.

Es ist bekannt, in Zahnradpumpen die Zahnräder zwischen Lagerböcken anzuordnen, die im Pumpengehäuse axial verschiebbar sind und an den Seitenflächen der Zahnräder anliegen. Diese Lagerböcke enthalten Lager aus Lagermetall. Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwisehen dem Lagermetall und dem für das Pumpengehäuse normalerweise verwendeten Leichtmetall ist es unzweckmäßig, den ganzen Lagerbock aus Lagermetall herzustellen. Es ist daher gebräuchliche Praxis, in einem Lagerbock aus Leichtmetall eine Buchse aus Lagermetall vorzusehen.

Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die Buchsen in den Leichtmetallböcken so zu befestigen, daß der Verbund sich auch bei den in Zahnradpumpen auftretenden höheren Temperaturen, deren obere Grenze bei etwa 175 ⁰C liegt, nicht lockert. Der für die Buchsen verwendete Werkstoff hat in der Regel einen Bleigehalt zwischen 27 und 37%. Ein so hoher Bleigehalt ist die Erhaltung der Lagereigenschaften bei höheren Temperaturen erforderlich, ergibt aber einen Werkstoff, dessen Festigkeit geringer als diejenige eines Werkstoffs mit niedrigerem Bleigehalt ist. Die geringe mechanische Festigkeit des Buchsenwerkstoffs schließt die Anwendung einer Schrumpfsitzbefestigung der Böcke auf den Buchsen aus, da die Buchsen die auftretende Druckbeanspruchung nicht aushalten. Das Leichtmetall um die Buchsen zu gießen, ist eben-

falls nicht möglich, da bei den erforderlichen Temperaturen von etwa 600 ⁰C das Blei der Buchse schmilzt.

Derzeit befestigt man die Buchsen in dem Leichtmetallbock durch Weichlöten oder Kleben mit einem Kunststoffkleber. Es ist jedoch schwierig, in dem Lot oder Kleber die Bildung von Hohlräumen zu vermeiden oder nach der Montage festzustellen, ob solche Hohlräume vorhanden sind. Hinzu kommt noch, daß sich in der Regel Kanäle zum Druckausgleich von einer Bohrung des Lagerbocks zu seiner Außenfläche erstrecken und dabei die Grenzfläche zwischen Buchse und Leichtmetall durchqueren. In den Kanälen befindet sich Hochdruckflüssigkeit, die in eventuell vorhandene Hohlräume eindringen und die Bindung zwischen Buchse und umgebendem Leichtmetall weiter schwächen kann. Ferner kommt es vor, daß eine Lötverbindung bei Betriebstemperaturen im Bereich von 175 °G, wie sie heute in Betracht gezogen werden, ihre Festigkeit verliert.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerbocks anzugeben, bei dem eine Buchse aus Lagermetall in umgebendem Leichtmetall unlösbar eingebettet ist, die vorstehend genannten Nachteile jedoch nicht auftreten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

An Hand der Zeichnung wird als Beispiel eine besondere Ausführungsfor der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnitts ansicht eines Lagerbockes in einem Zwischenstadium seiner Herstellung;

Fig. 2 eine Ansicht des fertigen Lagerbocks aus der Richtung des Pfeils 2 in Figur 1; und

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3—3 in Figur 2.

Figur 1 zeigt ein Zwischenstadium bei der Herstellung eines Lagerbocks für eine Zahnradpumpe des in der GB-PS 2 012 876 beschriebenen Typs. Die Buchse 10 aus Lagermetall weist an den Enden Ränder 11, 12 auf. Die Buchse 10 besteht aus einem Werkstoff, der meist als Bleibronze bezeichnet wird und folgende Zusammensetzung hat:

Blei 27-37%

Zinn 1,5-2,5%

Nickel 0,25-0,75%

Zink, Eisen und Antimon in kleinen Mengen, Rest Kupfer.

Die Außenfläche der Buchse 10 besteht aus einem zylindrischen Teil 13 und Randverstärkungen 14, die sich von dem Teil 13 bis zu dem Umfang der Ränder 11, 12 erstrecken. Jede Randverstärkung 14 bildet einen im Querschnitt kegelstumpfförmigen Ansatz 15 mit einem Einschlußwinkel von 120°, der sich von dem Umfang des zugehörigen Randes bis zu einem Durchmesser von etwa 0,80 desjenigen des Randumfangs nach innen erstreckt. Ein zweiter im Querschnitt kegelstumpfförmiger Ansatz 16 hat einen Einschlußwinkel von 60°, und seine Oberfläche schneidet die Oberfläche des Ansatzes 15. An der anderen Seite geht sie mit einem Radius 17 in die Oberfläche 13 über.

Die Buchse 10 ist außen mit einem galvanisch aufgetragenen Nickelüberzug von 0,05 mm Schichtdicke versehen, der durch Abstrahlen aufgerauht wird. Auf den Nickelüberzug wird sodann durch Flammspritzen eine Schicht aus Nickelaluminid mit einer Schichtdicke von 0,075 bis 0,150 mm aufgetragen. Die Buchse wird hierzu auf ein (nicht dargestelltes) Drehgestell montiert, auf dem sie um ihre Achse gedreht werden kann. Der bei 18 angedeutete Flammspritzbrenner ist ebenfalls auf dem Gestell montiert, und die Düse hat vom Umfang der Buchse 10 einen Abstand von etwa 65 mm. Der Brenner 18 wird um eine Achse, die von dem Umfang der Buchse 10 etwa 80 mm entfernt ist, so hin und her geschwenkt, daß das aufgespritzte Material gleichmäßig zwischen die Ränder 11, 12 verteilt wird.

Auf die Buchse 10 wird sodann zwischen den Rändern 11, 12 durch Flammspritzen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren eine dicke Aluminiumschicht 20 (Fig. 1 rechts) aufgetragen, die bis zum Umfang der Ränder 11, 12 reicht.

Durch das Vorsehen der Randverstärkungen 14 und das Flammspritzen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird das Auftreten von Riefen oder Streifen bei der nachfolgenden spangebenden Bearbeitung der Oberfläche des Lagerbockes vermieden, die sonst besonders in der Nähe der Ränder 11, 12 entstehen und die dadurch verursacht werden, das aufgespritzte Teilchen von den Rändern 11, 12 zurückspritzen.

V Als Nickelaluminid kann ein Material mit der Bezeichnung METCO 404

und zum Aufbau der Aluminiumschicht 20 kann METCO S.F.-Aluminium verwendet werden. Beide Werkstoffe können von der METCO puplic limited company, Chobham, England, bezogen werden.

Unter Flammspritzen ist jedes Verfahren zu verstehen, bei dem ein Werkstoff auf seinen Schmelzpunkt erhitzt, zerstäubt und als Teilchenstrom auf ein Werkstück geschleudert wird, auf dem so eine Schicht aufgebaut wird. Hierzu gehört auch das Plasmaspritzen, bei dem ein pulverförmiger Werkstoff in einen Strom eines Inertgases eingetragen wird, das mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens auf eine Temperatur in der Größenordnung von 16 500 ⁰C erhitzt worden ist.

Die beschichtete Buchse wird zwischen den Linien 21 geteilt, und die Bohrung 22 eines jeden Bockes wird spangebend bearbeitet. Dabei wird eine Aussparung 23 (Fig. 3) eingearbeitet, die in einer Zone der Bohrung 22 angeordnet ist, gegen die das Zahnrad der Pumpe durch den hohen Druck an der Ausströmöffnung der Pumpe gepreßt wird. Jeder Bock wird durch spangebende Bearbeitung auf die erforderlichen Abmessungen am Umfang 24 gebracht und auch mit einer ebenen Fläche 25 versehen, mit der der Bock in einer Pumpe an einer entsprechenden Fläche eines benachbarten Bockes anliegt.

Die am Zahnrad anliegenden Fläche 26 eines jeden Lagerbocks wird durch spangebende Bearbeitung mit zwei Ausnehmungen 27, 28 versehen,

die mit der Hochdruck- bzw. Niederdrucköffnung der Pumpe in Verbindung stehen. Zwischen der Ausnehmung 28 und der Aussparung 23 der Bohrung 22 wird ein Kanal 29 gebohrt. Zwischen der Ausnehmung 27 und und dem Kanal 29 wird ein Querkanal 30 gebohrt. Um die Kanäle 29 und 30 von der Ausnehmung 28 zu isolieren, wird ein Stopfen 31 eingesetzt. Beim Betrieb der Pumpe führen daher die Kanäle 29, 30 Hochdruckflüssigkeit der Aussparung 23 zu, deren Druck der Belastung der Zahnradwelle durch den Hochdruck an der Ausströmöffnung der Pumpe entgegenwirkt .

Die Kanäle 29, 30 befinden sich völlig innerhalb des Buchsenteils des Lagerbocks und sind weitgehend von den Randverstärkungen 14 der Buchse 10 umgeben. Es besteht daher keine Gefahr, daß Hochdruckflüssigkeit in den Grenzflächenbereich zwischen Buchse 10 und Leichtmetallschicht 20 eindringt.

Die Lagerböcke sind im Pumpengehäuse axial verschiebbar und beträchtlichen quer zu ihrer Achse gerichteten Kräften ausgesetzt. Bisher wurde angenommen, daß Leichtmetall-Flammspritzbeschichtungen wegen ihrer Porosität für Lagerbocks der beschriebenen Art nicht geeignet seien. Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Lagerböcke ebenso verschleißbeständig wie Lagerböcke sind, die aus massivem Leichtmetall durch spangebende Bearbeitung hergestellt worden sind. Diese Verschleißbeständigkeit könnte darauf zurückzuführen sein, daß ein Teil des aufgespritzten Aluminiums oxydiert wird, so daß die aufgespritzten Schichten einen gewissen Anteil Aluminiumoxid enthalten.

Leerseite

Claims

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTSBÜRO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1

Telefon:(0211) 683346 Telex:08586513 copd

PATENTANWÄLTE:
DipL-lng. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ · Dipl.-Ing. D. H. WERNER

Patentansprüche

( 1.^Verfahren zum Herstellen eines Lagerbockes, dadurch gekennzeichnet , daß man auf die Oberfläche einer Buchse (10) aus Lagermetall durch Flammspritzen ein Leichtmetall in einer Schichtdicke bis mindestens zum Erreichen der Endabmessungen des Lagerbockes aufträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Buchse (10) mit nach außen vorstehendem Rand (11, 12) verwendet, dessen periphere Ausdehnung mindestens gleich derjenigen des gewünschten Lagerbockes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Buchse (10) verwendet, deren Außenfläche teilweise von einer Randverstärkung (14) gebildet wird, die sich von einem radial inneren Teil der Buchsenoberfläche zu einer radial äußeren Zone des Randes (11, 12) erstreckt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d ad u r c h gekennzeichnet , daß man vor dem Aufspritzen des Leichtmetalls eine nickelhaltige Schicht auf die Außenfläche aufträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als nickelhaltige Schicht einen galvanischen Nickelüberzug aufträgt.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man auf den galvanischen Nickelüberzug durch Flammspritzen eine Schicht aus Nickelaluminid aufträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß man als Leichtmetall eine Aluminiumlegierung verwendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Buchse (14) während des Flammspritzens um ihre Achse gedreht und eine Flammspritzvorrichtung (18, 19) im Abstand von der Buchse (14) um eine zur Rotationsachse der Buchse (14) senkrechte Achse hin und her geschwenkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß in den Lagerbock zwischen einer Außenfläche (28) und einer Bohrung (23) Kanäle (27, 30) eingearbeitet werden, die völlig in der Buchse (14) liegen.