DE3345930A1

DE3345930A1 - Verfahren zum herstellen eines gesinterten werkstoffes und nach dem verfahren hergestellter werkstoff

Info

Publication number: DE3345930A1
Application number: DE19833345930
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr. 5830 Schwelm Albano-Müller; Valentin Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald Manolache
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Current assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-06-27
Also published as: DE3345930C2

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. R. Beyer Gneisenaustraße 1 D-4Q30 Ratingen 6

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Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Werkstoffes und mach des Verfahren hergestellter Merkstoff

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Werkstoffes aus einem Pulvergemisch aus Eisen, Kupfer, Festschmierstoff und aus preßerleichternden Mitteln, wobei das Gemisch bei über 1000 Grad Celsius gesintert wird.

Des weiteren betrifft die Erfindung einen Werkstoff, der nach diesem Verfahren hergestellt ist.

Stand der Technik

Übliche öle verlieren bei einer Temperatur von über 150 Grad Celsius ihre Schmierfähigkeit. Für zahlreiche Anwendungsfälle,

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z.B. in mit heißen Medien in Berührung gelangenden Ventilen, werden aber Werkstoffe benötigt, die auch bei wesentlich höheren Temperaturen ihre Schmiereigenschaften beibehalten.

Dafür ist &$■* bekannt,' .einen gesinterten Werkstoff zu verwenden, · der aus einem Pulvergemisch und/oder- Gemenge von 78,3 % Fe, 20,0 % Cu,". 1,7 % C und 0,8 % Microwachs als preßerleichterndes Mittel, hergestellt wirdi Dieses Gemenge oder Gemisch wird bei einer Temperatur von 1060 Grad Celsius im Bandofen unter Mischgas gesintert.

Dieser Werkstoff stellt gewissermaßen einen Kompromiß dar, da die Sintertemperatur mit 1060 Grad Celsius verhältnismäßig gering ist, obwohl wegen des Schmelzpunktes von Cu von 1093

Grad Celsius ein« höhere Sintertemperatur anzustreben wäre, . ₍ - . f> ,..-,«·■. —«». ■' ι

bei welcher .ab^er der" Graphit in Lösung gehen würde. Einerseits wird die Sintertemperatyr mit 1060 Grad Celsius gerade so hoch gewählt, daß aus Festigkeitsgründen ein wenigstens einigecmaßen noch befriedigendes Ergebnis erzielt wird, andererseits der trotz des verhältnismäßig hohen Anteils an Graphit mit 1,7 % nicht zuviel in Lösung übergeht. Gleichwohl läßt sich bei diesem Werkstoff nicht mit Sicherheit eine Reproduzierung gewährleisten.

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BAD ORiGiNAL

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Vorbekannt ist es auch, Molybdändisulfid als Festschmierstoff zu verwenden.' Molybdändisulfid istzwar ein hervorragend wirksamer Bestandteil für selbstschmierende Werkstoffe aus Metallen und Thermoplasten sowie für Gleitlacke zu Dauerschmierungen wartungsfreier Lagerungen, jedoch ist es unter atmosphärischen Bedingungen nur von - 185 Grad Celsius bis + 450 Grad Celsius beständig.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Werkstoffes gemäß dem Gattungsbegriff derart zu verbessern, daß sich bessere Festigkeitseigenschaften als bei den bisher unter Verwendung von Graphit hergestellten Werkstoffen erzielen lassen.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,, einen gesinterten Werkstoff mit Festschmierstoff zu schaffen.

Läsung der Aufgabe betreffend . das Verfahren

Diese Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.

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Einige Vorteile

Überraschend hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sich Graphit mit einer Teilchengröße von 5 X 10" m durch Molybdändisulfidpulver, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 bis 0,5 χ 10" m, ersetzen läßt, obwohl nicht eru/artet werden konnte, daß Molybdändisulfidpulver bei einer so hohen Sintertemperatur noch beständig sein würde. Durch Einlagerung in der Matrix aus Eisen- und Kupferpulver in einer reduzierenden oder neutralen Atmosphäre wird aber die Beständigkeit von Molybdändisulfid gewahrt, so daß sich Molybdändisulfid auch im fertiggesinterten Werkstoff sehr gut durch das Kupfer verankert ist.

Die Sintertemperatur kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit 1120 Grad Celsius so hoch gewählt werden, daß die Temperatur erheblich über der Schmelztemperatur des Kupfers liegt. Neben der guten thermischen Stabilität des Molybdändisulfids, 'das heißt genügend Festschmierstoff im Endprodukt, ergibt sich ein niedriger C-Gehalt, das heißt keine Gefahr von Korngrenzenzementit, wobei das Maßverhalten dem üblicherweise hergestellten Sinterwerkstoff so entspricht, daß keine neuen Werkzeuge ^; benötigt werden. :

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Bei einem beispielsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstoff Wurden mit 0,25 bzw. 0,4 % Kohlenstoff neben freiem Cu und MoS eine Matrix erzielt, die aus Perlit, Bainit und Martensit bestand. Bei 0,25 % C ist die Matrix teils ferritisch, teils bainitisch und enthält einen wesentlich geringeren Prozentsatz Martensit. Die MoS -Teilchen sind im Werkstoff sehr gut verankert.

Aufgrund der erhöhten Sintertemperatur ist es möglich, ein kohlenstofffreies Lager herzustellen, da mehr Kupfer in Lösung geht und die Festigkeit erhöht ist.

HeltereAusführungsf.oraen

In Patentanspruch 2 ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Lösung der Aufgabe betreffend

den Merkstoff

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 3 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

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Einige Vorteile

Der erfindungsgemäße Werkstoff läßt sich mit besonderem Vorteil im Temperaturbereich bis etwa 450 Grad Celsius anu/enden,

U e i t e r e Ausfuhrungsformen

In Patentanspruch 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungs- form beschrieben. Wie ersichtlich ist, ist der Anteil des in Form von sogenanntem Edelgraphit, das heißt feinvermahlenen · Graphit zugesetzte Kohlenstoff mit 0,25 bis 0,4 % wesentlich geringer als beim Stand der Technik, wo dieser Graphitanteil .mit 1,7 % gegeben, ist.

Die Prozentangaben stellen stets Gewichtsprozente dar.

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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Hierin ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Lagerbuchse aus Sintermetall bezeichnet, die Molybdändisulfid enthält und eine Kolbenstange 2 führt, die.auf Führungsrollen 3 und 4 gelagert sind. Die Kolbenstange 2 ist an ihrer äußeren' Mantelfläche; mit einer relativ .weichen Chromschicht versehen, so daß normalerweise bereits"g~eringe Mengen von Korngrenzenzementit ■ im Lager zu unzulässig starkem Verschleiß führen würden.

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Patentanwalt Dip!.-lng. R. Beyer Gneisenaustraße 1 D-4030 Ratingen 6

Da die Chromschichthärte aus Gründen der Biegefestigkeit nicht erhöht werden kann, besteht die Lagerbuchse 1 aus dem erfindungsgemäßen neuen Werkstoff, der keinerlei Probleme aufwirft.

Bei der aus' der Zeichnung ersichtlichen Äusführungsform beträgt der Hubweg beispielsweise 45 mm bei einer Hubzahl von 170/min (Doppelhub). ' '

Die in der Beschreibung, in der Zusammenfassung und in den Patentansprüchen beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

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Bezugszeichenliste

1 Lagerbuchse

2 Kolbenstange

3 Führungsrolle

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Claims

Patentanwalt DipL-Ing. R» Beyer Gneisenaustraße 1 D-4030 Ratingen 6 ■'■■■ - r- Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Werkstoffes

aus einem Pulvergemisch aus Eisen, Kupfer und Festschmierstoff und preßerleichternden Mitteln, u/obei das Gemisch bei über 1000 Grad Celsius gesintert wird, oflaidtuirch ge kennzeichnet, daQ

a) als Festschmierstoff ein möglichst reines pulverisiertes Molybdändisulf id verwendet wird;

b) daß die Sinterung in reduzierender oder neutraler Atmosphär erfolgt;

c) daß die Sinterung bei einer Temperatur von etwa 1120 Grad Celsius vorgenommen wird. ■

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Sinterung in einer Sinteratmosphäre von 5. % bis 75 % Wasserstoff, Rest Stickstoff, vorzugsweise in einer Sinteratmosphäre von 30 % Wasserstoff, Rest Stickstoff, vorgenomm-en wird.

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ORIGINAL INSPECTED.

Palerrtarmatt DlpLMng. R. Beyer Gneisenaustraße 1 D-4030 Ratingen 6

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3. Nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und 2 hergestellter gesinterter W.erkstoff aus Eisen, Kupfer und

. Festschmier.stoff, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Pulvergemisch',, aus 77 % Eisenpulver, 20 % Kupferpulver, 2,75 bis '2,60... %' Molybdändisulfidpulver und 0,8 % Microwachs oder andere .Zusätze zur Pressenerleichterung, enthalten sind. ·...·.. ■·..

4. Werkstoff nach; Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

im Pulvergemisch Kohlenstoff in Form von Graphitpulver mit 0,25 bis 0,^:4 ?i,- enthalten ist.

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ORIGfNAL INSPECTED