DE3248186A1

DE3248186A1 - Verfahren zur herstellung einer spiralrillenlagerbuchse

Info

Publication number: DE3248186A1
Application number: DE19823248186
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 6301 Heuchelheim Bodden; Heinz-Joachim Dipl.-Chem. Dr. 6301 Wettenberg Mäurer
Original assignee: Schunk and Ebe GmbH
Current assignee: Schunk Industrieverwaltung 6301 Heuchelheim GmbH
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3248186C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Spiralrillengleitlagerbuchse.
Fettgeschmierte Spiralrillenlagerbuchsen aus Bleibronze oder Kunststoff werden bei hohen Anforderungen an die Lagerung eingesetzt, beispielsweise bei Video-Kassettenrecordern, beschrieben in dem Aufsatz "Grease-iubricated spiral-groove bearings", Philips techn. Rev. 39 (1980), S. 184 - 198. Bei Rillenlagerbuchsen wird durch die Drehbewegung der Achse ein Schmiermittel, im allgemeinen Fett, durch die gegenläufig ausgeführten Rillen zur Mitte der Gleitlagerbuchse gefördert. Abhängig von Ausführung der Rillen und Drehzahl der Welle wird dort im Schmiermittel ein Druckaufbau bewirkt, der die Welle vom Lager abhebt.
Es handelt sich dabei also um eine Art eines hydrodynamisch arbeitenden Lagers mit relativ hohem Schmiermitteldrücken. Ein als Radiallager ausgebildetes Spiralrillenlager besitzt dadurch eine gute radiale Tragkraft. Die Lage der Welle bleibt während des Betriebes weitgehend unverändert, was einen äußerst geräuscharmen Lauf bewirkt.
Massive Gleitlagerbuchsen mit zylinderförmiger tragender Innenoberfläche sowie geeignete Herstellverfahren wurden beispielsweise in OS 25 43 201, OS 26 24 849 und OE-OS 365 489 beschrieben.
Die Herstellung der bisher bekanntgewordenen Spiralrillenlagerbuchsen ist noch relativ aufwendig.
Versuche mit Sintermetallgleitlagerbuchsen verliefen jedoch negativ, weil das Schmiermittel, im allgemeinen Fett, bei dem im Lagerspalt auftretenden hohen Drücken in die Poren hineingepreßt wird und so für die Schmierung verloren geht. Es kommt so zu Schmiermittelmangel und damit zu Mischreibung, die zum vorzeitigen Ausfall des Lagers führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, eine Gleitlagerbuchse herzustellen, die die Vorteile der Sintermetallgleitlagerbuchse und die der Spiralrille-lgleitlagerbuchse in sich vereinigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bei Anwendung der in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst. Die Erfindung setzt die Erkenntnis voraus, daß durch die pulvermetallurgische Fertigungsweise neben dem wirtschaftlichen Vorteil der Formgebung sich durch Mischen von Pulvern praktisch alle beliebigen Werkstoffkombinationen herstellen lassen, da kein Schmelzprozeß notwendig ist. Eine weitere Erkenntnis ist, daß für die Wirksamkeit der Spiralril-len eine poröse Lagerbuchse nicht geeignet ist, sondern daß die Lagerbuchse eine Druckdichtheit von mindestens 11 bar aufweisen sollte.
Das vorgeschlagene Verfahren ist anwendbar bei allen in der Sintermetalltechnik üblichen Lagerwerkstoffen; z. B.
Reine eisen Eisenwerkstoffe mit ca. 5 Gew-% Kupfer Eisenwerkstoff mit ca. 20 Gew-% Kupfer und ca.
2 Gew-% Graphit Kupfer-Zinn-Legierung mit ca. 10 Gew-% Zinn Kupfer-Zinn-Legierung mit ca. 10 Gew-% Zinr und ca. 2 Gew-% Graphit.
Diese Werkstoffe können auch noch Molybdändisulfid-Zusätze enthalten, Zur Imprägnierung der Sintermetallgrundkörper sind prinzipiell alle Harze verwendbar, die ohne Lösungsmittelzusatz imprägniert werden können. Lösungsmittel würden beim Aushärten verdampfen, mit der Folge einer verbleibenden unerwünschten Restporosität. Als besonders vorteilhaft haben sich Polyesterharze erwiesen, insbesondere solche auf Methacrylatbasis.
Die Imprägnierung kann beispielsweise mit dem bekannten Vakuum-Druck-Verfahren durchgeführt werden. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Sintermetallteile zunächst mit einem Vakuum bis zu 5 mbar entgast werden und dann mit Imprägniermittel bei einem Druck von einigen bar beaufschlagt werden. Wichtig ist der anschließende Spülvorgang, um an der Oberfläche anhaftende Harzreste zu entfernen, damit beim anschließenden Aushärteprozeß die Teile nicht aneinander kleben oder an der Oberfläche verschmutzt sind. Über eine etwas längere Spülung wird erreicht, daß die Teile auch im oberflächennahen Bereich vom Kunstharz befreit werden. Es hat sich für das spätere Einarbeiten der Rillen als günstig erwiesen, wenn die Poreneingänge bis zu einer Tiefe von ca. 0,1 mm von Kunstharz freibleiben. Der Spülvorgang ist über die Zeit steuerbar, die Spülzeiten müssen für den Einzelfall etwa durch Vorversuche ermittelt werden. Ebenfalls kann das Spülmedium nicht generell festgelegt werden. Es muß eine gewisse Löslichkeit des Kunstharzes gegeben sein, um es zu lösen, andererseits sollte die Löslichkeit nicht zu stark sein. Auch hier ist es notwendig, für den speziellen Einzelfall das Lösungsmittel durch Vorversuche festzulegen.
Die Aushärtung des Kunstharzes erfolgt nach Angaben der Hersteller des Kunstharzes, und zwar thermisch oder katalytisch.
Das Einbringen der Rillen in die zylinderförmige trag@nde Innenoberfläche erfolgt durch Umformen.
Um einen Schmiermitteldruck aufbauen zu können, müssen die Spiralrillen fischgrätenartig angeordnet werden. Die Tiefe der Spiralrillen sollte vorzugsweise 10 bis 20 /um, die Breite 0,1 mm betragen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die oberflächennahe Zone frei von Kunstharz bleibt und somit porös ist.
Beim Einbringen der Spiralrillen durch Umformen wird daher das Material in die noch offenen Poren verdrängt, ohne daß es zur Aufwölbung von Wülsten kommt, wie es bei massivem, porenfreien Material beobachtet wird. Hierdurch ist auch bei engen Bohrungstoleranzen eine Nachbearbeitung der Bohrung nicht notwendig.
Die bevcrzugte Verfahrensdurchführung entsprechend dem Ablauf des Kennzeichens des Anspruchs 1 kann für bestimmte Anwendungsfälle auch derart Jgeändert werden, daß in die Sintermetallbuchse zunächst die Rillen eingearbeitet werden und daß anschließend die Imprägnierung mit Kunstharz erfolgt.

Claims

Patentansprüche I.Verfahren zur Herstellung einer Spiralrillenlagerbuchse, deren zylinderförmige tragende Innenoberfläche mit bis zu 35 um tiefen Spiralrillen versehen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a.) Herstellen einer Sintermetallgleitlagerbuchse auf üblichem pulvermetallurgischem Weg durch Pressen eines Metallpulvers oder einer Metallpulvermischung, denen noch Zusätze von Festschmiermitteln wie Graphit oder Molybdändisulfid zugesetzt sein können, Sintern des Pulverpresslings und Kalibrieren des geglühten Presslings; b.) Imprägnieren dieser Sintermetallgleitlagerbuchse mit Kunstharz; c.) Spülen der imprägnierten Lagerbuchse bis zur vollständigen Beseitigung des Kunstharzes an der Oberfläche und in der oberflächennahen Randzone; d.) thermische und/oder katalytische Aushärtung des Kunstharzes; e.) Einarbeitung der Spiralrillen durch Umformen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Verfahrensschritt a.) zunächst der Verfahrensschritt e.) und dann die Verfahrensschritte b.) bis d.) fölgen.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver bzw. Metallpulvermischung die für Sinterlager üblichen Standardwerkstoffe verwendet werden, bestehend aus Reineisen oder Eisenkupfermischungen oder Bronzelegierungen, gegebenenfalls mit Graphitzusätzen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz ein lösungsmittelfreies Polyesterharz, insbesondere ein Polyesterharz auf Methacrylatbasis imprägniert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung bei Raumtemperatur durchgeführt wird, wobei das Vakuum bis zu 5 mbar und der Druck bis zu 5 bar beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralrillen eine Tiefe von vorzugsweise 10 bis 20 #m und eine Breite von bis zu 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm aufweisen.