DE4119513A1 - Schichtwerkstoff zur herstellung von gleitlagerelementen und verfahren zum herstellen von solchem schichtwerkstoff - Google Patents
Schichtwerkstoff zur herstellung von gleitlagerelementen und verfahren zum herstellen von solchem schichtwerkstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Schichtwerkstoffe zur
Herstellung solcher Gleitlager-Elemente, die einen
auf einem Trägerkörper befestigten Gleitkörper aus
Graphit aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung von solchem
Schichtwerkstoff.
Gleitlager mit ringförmigem Gleitkörper aus Graphit,
der in einer aufgeschrumpften Büchse aus
Schmiedeeisen gefaßt und gehalten ist, sind aus dem
Buch von Dr. Ing. R. Kühne "Werkstoffe für
Gleitlager" Springer-Verlag 1952 Seiten 443-448
bekannt. Wenngleich bei diesen bekannten Gleitlagern
der Gleitkörper aus Graphit gute Gleiteigenschaften,
insbesondere geringen Reibungskoeffizienten bietet,
haben sich solche Gleitlager in der Praxis nur sehr
beschränkt einführen lassen. Ferner sind derartige
Gleitelemente mit Gleitkörper aus Graphit
hinsichtlich Wartung und Schmierung anspruchslos,
praktisch wartungsfrei, sowie mechanisch und
thermisch hoch belastbar. Die bekannten Gleitlager
mit Gleitkörper aus Graphit sind praktisch nur in
Einzelstücken mit spezieller Anpassung an einen
jeweiligen Anwendungsfall herstellbar und müssen
auch in der Regel beim Einsetzen in die jeweilige
Lagerstelle zur Anpassung an die jeweiligen
Gegebenheiten nachbearbeitet werden.
Dagegen ist es bei der heutigen Gleitlagertechnik
notwendig, typenmäßig vorbestimmt Gleitelemente zur
Verfügung zu haben, die für den jeweiligen
Anwendungsfall auswählbar und ohne Nachbearbeitung
einsetzbar sind. Für derartige typenmäßig
vorbestimmte Gleitelemente, insbesondere Gleitlager
in Form von Lagerbuchsen oder Lagerschalen, die
mechanisch und thermisch hoch belastbar sind, die
sich für praktisch wartungsfreien Betrieb eignen,
sind aus DE 32 21 785 A1 und DE 33 43 309 A1
Schichtverbundwerkstoffe bekannt, die eine
Gleitschicht aus mit die Gleiteigenschaften
verbessernden Füllstoffen versehenem Kunststoff auf
einer Trägerschicht aus Stahl aufweisen.
Insbesondere sind in diesem Zusammenhang bekannt
Gleitschichten mit Matrix aus Polyaryläther oder
Polyaryletherketonen wie Polyetheretherketon oder
aus Polyarylsulfonen. Die Füllstoffe sind dabei
vielfach die Gleiteigenschaften verbessernden
Teilchen aus Gleitlagermetall oder Fasern aus
Gleitlagermetall, Kohlenstoff oder Graphit. Diese
bekannten Schichtwerkstoffe lassen sich durch
Zuschneiden und Formen ohne weiteres in mehr oder
weniger großer Massenherstellung zu typenmäßig
vorbestimmten Gleitelementen verarbeiten. Die
mechanische Belastbarkeit, die thermische
Belastbarkeit und die Möglichkeit zu wartungsfreiem
Betrieb sind aber gegenüber den bekannten
Gleitelementen mit Graphit-Gleitkörper erheblich
beschränkt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung einen
Schichtwerkstoff zu schaffen, aus dem sich
Gleitelemente in vorgegebenen typenmäßigen
Abmessungen ebenso herstellen lassen, wie aus
Schichtwerkstoff mit Gleitschicht aus
Kunststoffbasis oder Lagermetallbasis, wobei die
Gleitelemente mit ihrer Gleitschicht gleiche oder
zumindest vergleichbare Eigenschaften wie kompakte
Graphit-Gleitelemente erreichen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Schichtwerkstoff gelöst, bei dem für die Bildung des
Tragkörpers eine Trägerschicht aus Stahl und für die
Bildung des Gleitkörpers eine aus praktisch reinem
Graphit gebildete Gleitschicht vorgesehen sind und
bei dem zwischen der Trägerschicht und der
Gleitschicht eine mit Notlaufeigenschaften
ausgestattete Haftvermittlerschicht angebracht ist.
Durch diesen Schichtenaufbau ist der
Schichtwerkstoff für die Herstellung von
Gleitelementen von vorher typenmäßig und
abmessungsmäßig festgelegten Gleitkörpern,
insbesondere auch Gleitlagerschalen und
Gleitlagerbuchsen geeignet. Durch die zwischen der
Trägerschicht und der Gleitschicht angebrachte
Haftvermittlerschicht ist der erfindungsgemäße
Schichtwerkstoff verformbar ohne die Gefahr, daß die
feste Verbindung zwischen der Trägerschicht und der
Gleitschicht verloren geht. Es bedarf auch keines
massiven Gleitkörpers mehr, der in einem
aufgeschrumpften buchsenförmigen Trägerkörper aus
Schmiedeeisen gehaltert sein müßte. Die
Haftvermittlerschicht des erfindungsgemäßen
Schichtwerkstoffes bietet außer der festen sicheren
Bindung der Gleitschicht aus Graphit an der
Trägerschicht aus Stahl auch eine vorteilhafte
mechanische und thermische Vermittlung zwischen der
Gleitschicht aus Graphit und der Trägerschicht aus
Stahl.
Ferner hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß
Lagerbuchsen aus dem erfindungsgemäßen
Schichtwerkstoff bis zu Dauertemperaturen von 350°C
bei mechanischer Belastung betrieben werden können,
so daß die unter oxidierenden Bedingungen (an Luft)
bei 500°C liegende Dauergebrauchstemperatur der
Graphit-Gleitfolie zu etwa 70% genutzt werden kann.
Darüber hinaus wird durch die Erfindung erreicht,
Graphitfolien dauerhaft so mit einem metallischen
Stützkörper zu verbinden, daß Lagerbuchsen aus dem
erfindungsgemäßen Schichtwerkstoff geformt werden
können und daß solche Lagerbuchsen mit Preßsitz in
die hierfür vorgesehenen Aufnahmebohrungen
eingesetzt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der
Erfindung, die Haftvermittlerschicht aus mit die
Gleiteigenschaften verbessernden und die
Wärmeleitfähigkeit erhöhenden Stoffen gefülltem
Kunststoff zu bilden. Hierzu wird bevorzugt ein mit
Gleitmetall-Pulver und/oder Graphitpulver und/oder
Fasern gefüllter, thermisch hoch belastbarer
Kunststoff zu wählen sein. Es kommen hierzu in
Betracht metallische Pulver, z. B. Kupfer, Silber,
Eisen, Beryllium, Molybdän, Ruß, Graphit,
metallisierte Fasern, Kohlenstoffasern und
Graphitfasern. Der Kunststoff der
Haftvermittlerschicht kann ein Stoff oder ein
Gemisch aus einer oder mehreren der Gruppen
Epoxidharze, Phenolharze, Polyamide, PFA,
Polyacrylate, Polyarylsulfide, Polyarylsulfone,
Polyaryloxide, Polyarylether, Polyarylketone,
Polyaryletherketone sein. Dabei sind zu bevorzugen
alle Polyaryletherketone, insbesondere
Polyether-Etherketon und Polyetherketon, also eine
Haftvermittlerschicht aus mit Graphitpulver und/oder
Kupferpulver und/oder Graphitfasern gefülltem
Polyether-Etherketon und/oder Polyetherketon.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
enthält die Haftvermittlerschicht ein auf der
Trägerschicht befestigtes Gerüst aus guten
Notlaufeigenschaften aufweisendem Lagerwerkstoff,
vorzugsweise metallischer Art, in das der gefüllte
Kunststoff der Haftvermittlerschicht unter Bildung
einer das Gerüst überdeckenden Klebschicht
eingelagert ist. Durch dieses in der
Haftvermittlerschicht enthaltene Gerüst wird nicht
allein die Bindung zur Trägerschicht verbessert,
sondern auch die mechanische Tragfähigkeit der
Haftvermittlerschicht erhöht. So kann beispielsweise
auf ein, die Trägerschicht bildendes, verkupfertes
Stahlband ein Sintergerüst aus Zinn-Bronze-Pulver
oder Zinn-Blei-Bronze-Pulver aufgebracht sein, in
dessen poröses Gefüge mit Pulver und/oder Fasern aus
Gleiteigenschaften und/oder gute Wärmeleitfähigkeit
aufweisendem Material gefüllter, thermisch
hochbelastbarer Kunststoff unter Bildung einer
10 µm bis 20 µm dicken Überdeckungsschicht
(Klebschicht) eingearbeitet ist, wobei auf diese
Überdeckungsschicht (Klebschicht) die aus Graphit
bestehende Gleitschicht gebunden ist. Die
Haftvermittlerschicht kann eine Dicke zwischen 10
µm und 100 µm aufweisen. Bei Einlagerung eines
Gerüstes kann jedoch eine Dicke der
Haftvermittlerschicht zwischen 0,2 mm und 0,4 mm in
Betracht gezogen werden. Die aus Graphit bestehende
Gleitschicht kann im allgemeinen zwischen 0,10 mm
und 0,25 mm dick ausgebildet sein. Für besondere
Anwendungsfälle kommt allerdings auch eine Dicke der
aus Graphit bestehenden Gleitschicht zwischen 0,25
mm und 2,50 mm in Betracht.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen
Schichtwerkstoffes kommt ein Herstellungsverfahren
als besonders vorteilhaft in Betracht, bei dem ein
als Trägerschicht vorgesehenes Stahlband einseitig
mit einer Haftvermittlerschicht aus thermisch
hochbelastbarem Kunststoff belegt wird, der
Notlauf-Gleiteigenschaften aufweist und/oder mit
pulverförmigem und/oder faserförmigen, gute
Gleiteigenschaften und/oder gute Wärmeleitfähigkeit
aufweisendem Material gefüllt ist, wobei eine
Graphitfolie auf diese Haftvermittlerschicht
aufgepreßt, vorzugsweise aufgewalzt wird, während
sich die Haftvermittlerschicht in Schmelzphase
befindet.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren läßt sich
rationell sowie in einfacher Weise durchführen. Die
Verfahrensdurchführung läßt sich umweltfreundlich
ausführen und bedingt keine Gefährdung oder
gesundheitliche Schädigung der mit der Durchführung
des Verfahrens befaßten Personen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das
erfindungsgemäße Verfahren in folgenden Schritten
auszuführen, daß
- - das Stahlband einseitig mit einem Sintergerüst aus kugelförmigem Zinnbronze-Pulver (CuSn10) oder Zinn-Blei-Bronze-Pulver (CuPb10Sn10) beschichtet wird,
- - aus einem Gemisch aus thermisch hoch belastbarem Kunststoff und Füllstoff mit Teilchengröße ≦ 5 µm eine Folie extrudiert wird,
- - die Folie aus gefülltem Kunststoff in der Schmelzphase mit Hilfe von Walzen in das poröse Gefüge des Sintergerüstes unter Bildung einer 10 µm bis 20 µm dicken, das Sintergerüst überdeckenden Klebschicht eingearbeitet wird und
- - anschließend an das Einarbeiten des Kunststoffes in das poröse Gefüge des Sintergerüstes eine Graphitfolie auf die Klebschicht aufgewalzt wird.
In diese Ausführungsform läßt sich das
erfindungsgemäße Verfahren Schritt für Schritt zügig
durchlaufend ausführen und ist deshalb besonders
rationell und kostengünstig ausführbar.
In besonders vorteilhafter Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gemisch aus
55 Gew.-% bis 60 Gew.-% Polyether-Keton, 20 Gew.-%
bis 40 Gew.-% Graphit und 0 bis 25 Gew.-%
Kupferpulver (Teilchengröße < 5 µm) oder ein
Gemisch aus 55 Gew.-% bis 65 Gew.-% Polyether-Keton
und 35 Gew.-% bis 45 Gew.-% Kupferpulver
(≦ 5 µm) in einer Extruderpresse bei
Temperaturen zwischen 380°C und 420°C compoundiert
und zu einem Band extrudiert, wobei dieses Band auf
die dazu aufgerauhte Oberfläche des Stahlbandes
kaschiert oder in das poröse Gefüge eines auf dem
Stahlband aufgebrachten Sintergerüstes in der
Schmelzphase eingearbeitet wird.
Für die Bildung der Gleitschicht wird im Rahmen der
Erfindung empfohlen, Graphitfolie mit Dicke zwischen
0,1 mm und 2,5 mm mit Kohlenstoffgehalt zwischen 99%
und 99,9% einzusetzen. Es ist jedoch auch möglich,
Graphitfolie mit Dicke zwischen 0,01 mm und 2,5 mm
mit Kohlenstoffgehalt von 98% einzusetzen, wobei
solche Folie unter Intertgas-Atmosphäre auf der
Haftvermittlerschicht angebracht wird.
Für die Herstellung von Gleitelementen, insbesondere
Gleitlagerschalen und Gleitlagerbuchsen empfiehlt es
sich, den Schichtwerkstoff mit Trägerschicht,
Haftvermittlerschicht und Graphit-Gleitschicht auf
eine Schichtdickentoleranz von + 10 µm zu
kalibrieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im
Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen
Schichtwerkstoff in Vergrößerung von etwa
100 : 1;
Fig. 2 ein Diagramm für den Reibwert des
erfindungsgemäßen Schichtwerkstoffes im
Vergleich mit Reibwerten von
Schichtwerkstoffen mit Gleitschicht aus
gefülltem Polytetrafluoräthylen,
Fig. 3 das Schema einer Prüfvorrichtung zur
Erstellung von Reibwert-Diagrammen gemäß
Fig. 2 und
Fig. 4 ein Verfahrensdiagramm für die Herstellung
des Schichtwerkstoffes nach Fig. 1.
Der in Fig. 1 wiedergegebene Schnitt durch den
Schichtverbundwerkstoff 10 weist eine Trägerschicht
11 aus Stahl auf, die auf ihrer die Gleitschicht 12
tragenden Oberfläche 13 in dünner Schicht 14
verkupfert ist. Auf die dünne Verkupferungsschicht
14 ist ein Rauhgrund 15 aus kugeliger Bronze als
poröses Sintergerüst aufgesintert. In diesen
Rauhgrund 15 ist die Haftvermittlerschicht
eingearbeitet, die eine Matrix 16 aus
Polyetheretherketon oder Polyetherketon aufweist. In
die Matrix 16 sind im dargestellten Beispiel
Graphit-Kurzfasern 17 und Kupferteilchen 18 mit
5 µm eingelagert. Über den Rauhgrund 15 hinaus
ist aus Matrix 16 und eingelagerten Teilchen 17 und
18 eine Klebschicht 19 als Haftvermittlerschicht
gebildet. Auf diese Haftvermittlerschicht 19 ist in
Schmelzphase die Gleitschicht 20 in Form einer
Graphitfolie durch Aufpressen oder Aufwalzen
kaschiert.
Proben des oben beschriebenen Schichtwerkstoffes 10
und Proben vergleichbarer Schichtwerkstoffe mit
porösem Sintergerüst aus kugeliger Bronze auf einem
Stahlrücken und Füllung und Überschichtung des
Sintergerüstes mit Polytetrafluorethylen wurden in
einer Stift-Walzen-Apparatur auf ihr
Reibwert-Verhalten geprüft. Das Schema einer solchen
Stift-Walzen-Apparatur ist in Fig. 3 gezeigt. Diese
Apparatur weist eine rotierende Stahlwalze 21 auf,
über der eine Anzahl rohrförmiger Probenhalter 22
angebracht ist. In jeden dieser Probenhalter greift
ein Andrückstempel 23, der über eine Feder 24 mit
einer einstellbaren Andrückkraft P belastbar ist.
Für die Prüfung wird eine Probe 25 mit ihrer
Gleitschicht nach unten in den Probenhalter 22
eingeführt. Auf den Rücken der Probe 25 wird der
Andrückstempel 23 aufgesetzt und auf diesen wiederum
die Andrücklast P ausgeübt. Aus der durch die Probe
25 am Stahlzylinder 21 ausgeübten Bremswirkung läßt
sich der Reibwert berechnen.
Fig. 2 zeigt in der Kurve A das Reibwertverhalten
des Schichtwerkstoffes 10 gemäß Fig. 1. Wie
ersichtlich, steigt der Reibungskoeffizient zunächst
etwa an, fällt aber dann nach etwa 2stündiger
Betriebszeit erheblich ab.
Kurve B zeigt das Reibwertverhalten eines
Schichtwerkstoffes, bei dem auf einer Trägerschicht
aus Stahl ein poröses Sintergerüst aus kugeliger
Bronze aufgebracht ist. Dieses Sintergerüst ist
gefüllt mit einem Gemisch aus Polytetrafluorethylen
und Molybdändisulfid (PTFE/MoS2). Das Gemisch aus
Polytetrafluorethylen und Molybdändisulfid ist in
ähnlicher Weise in das Sintergerüst eingearbeitet
wie die Haftvermittlerschicht im Beispiel der Fig.
1, jedoch fehlt bei diesem Vergleichswerkstoff die
im Schichtwerkstoff nach Fig. 1 vorgesehene
Graphit-Schicht. Die Funktion der Gleitschicht wird
vielmehr von der das Sintergerüst überdeckenden
Teilschicht aus mit Molybdändisulfid gefüllten
Polytetrafluorethylen übernommen. Die Kurve B in
Fig. 2 zeigt, daß die Gleitschicht bei diesem
Vergleichswerkstoff zunächst beträchtlich besseres
Reibwertverhalten aufweist wie der Schichtwerkstoff
nach Fig. 1, jedoch steigt der Reibungskoeffizient
bei der Kurve B innerhalb von zehn bis zwölf
Betriebsstunden über den maximalen
Reibungskoeffizienten des Werkstoffes nach Fig. 1
hinaus an und fällt dann (durch Übertragung von
Polytetrafluorethylen auf die Oberfläche des
Gegenläufers, nämlich der Stahlwalze 21) etwas ab,
jedoch bei weitem nicht in dem Maße, wie dies bei
dem Schichtwerkstoff nach Fig. 1 der Fall ist.
Kurve C bezieht sich auf einen Schichtwerkstoff der
den gleichen Aufbauweise wie derjenige hat, wie der
der Kurve B zugrunde liegt. Jedoch ist das
Polytetrafluorethylen in diesem Fall mit
Bleiteilchen gefüllt (PTFE/Pb). Der der Kurve C
zugrundeliegende Vergleichswerkstoff hat einen etwa
gleichen Ausgangs-Reibungskoeffizienten wie der der
Kurve B zugrundeliegende Werkstoff. Bei dem der
Kurve C zugrundeliegenden Werkstoff steigt jedoch
der Reibungskoeffizient innerhalb der ersten zwei
Betriebsstunden sehr stark an. Im Verlauf der
weiteren Prüfzeit ist der Anstieg des
Reibungskoeffizienten geringer bis zu einer
Annäherung an einen Maximalwert. Möglicherweise
würde bei Verlängerung der Prüfzeit ein ähnlicher
Reibwert-Abfall wie bei Kurve B feststellbar sein.
Der Schichtwerkstoff nach Fig. 1 hat also gemäß
Kurve A erheblich besseres Reibwertverhalten bei
Trockenlauf, als die bisher als beste
Gleitwerkstoffe für Trockenlauf bekannten, mit
Trockenschmiermittel gefüllten PTFE-Gleitwerkstoffe.
Für die Bildung des in den Rauhgrund 15
eingearbeiteten gefüllten Kunststoffes, der auch zur
Bildung der den Rauhgrund überdeckenden
Haftvermittlerschicht 19 benutzt wird, eignen sich
beispielsweise folgende Zusammensetzungen:
Beispiele für die Füllung des Rauhgrundes 15 und
Bildung der Haftvermittlerschicht 19:
Beispiel 1
Polyether-Etherketon: 60 Gew.-%
Graphit: 40 Gew.-%
Polyether-Etherketon: 60 Gew.-%
Graphit: 40 Gew.-%
Beispiel 2
Polyetherketon: 65 Gew.-%
Kupferpulver 5 µm: 45 Gew.-%
Polyetherketon: 65 Gew.-%
Kupferpulver 5 µm: 45 Gew.-%
Beispiel 3
Polyetherether-Etherketon: 55 Gew.-%
Graphit: 20 Gew.-%
Kupferpulver 5 µm: 25 Gew.-%
Polyetherether-Etherketon: 55 Gew.-%
Graphit: 20 Gew.-%
Kupferpulver 5 µm: 25 Gew.-%
Die Verfahrensweise für die Herstellung eines
Schichtwerkstoffes nach Fig. 1, läßt sich aus Fig.
4 wie folgt erkennen:
Ein Stahlband 26, das auf einer Seite,
beispielsweise galvanisch mit einer dünnen
Kupferschicht versehen und über dieser Kupferschicht
mit einem porösen Sintergerüst aus Zinnbronze
(CuSn10) oder Blei-Zinn-Bronze (CuPb10Sn10) belegt
ist, wird von einer Abwickelrolle 31 genommen und
durch eine Entfettungsanlage 32 geführt.
Die in den obigen Beispielen 1 bis 3 angegebenen
Ausgangsstoffe werden dosiert, einem
Doppelschneckenextruder 33 mit Entgasungsvorrichtung
zugeführt und in diesem compoundiert. Die Temperatur
bei der Compoundierung und Extrusion Rann zwischen
380°C und 420°C gewählt werden. Es wird eine Folie
27 aus gefülltem Kunststoff mit einer Dicke von
350 µm extrudiert und in einem Kühl- und
Klettwerk 34 stabilisiert.
Dieses stabilisierte Band aus gefülltem Kunststoff
wird zusammen mit dem mit porösen Sintergerüst
belegten Stahlband 26 in einer Einarbeitungsstation
35 eingeführt, die unter anderem eine beheizte
Andrückrolle enthalten kann. In der
Einarbeitungsstation 35 wird das Kunststoffband
unter Wärmeeinwirkung in die Poren des
Sintergerüstes eingearbeitet, wobei eine
Überschichtung des Sintergerüstes von 10 µm bis
20 µm Dicke vorgenommen wird, um auf diese Weise
eine Klebeschicht zu bilden.
Das die Einarbeitungsstation 35 verlassende
Verbundwerkstoffband 28 gelangt auf das untere Band
einer beheizbaren und kühlbaren Doppelbandrolle 36,
an der zunächst eine Heizstrecke 37 gebildet ist.
Auf dieser Heizstrecke 37 wird das
Verbundwerkstoffband 28 soweit erwärmt, daß die
durch Überdeckung des Sintergerüstes gebildete
Klebeschicht volle Klebewirkung erhält und zwar
beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von
300°C. Bei Einlauf des Verbundwerkstoffbandes 28
unter den in Vorschubrichtung zurückgesetzten oberen
Teil der beheizbaren und kühlbaren Doppelbandrolle
wird über das Verbundwerkstoffband 28, d. h. dessen
aktivierte Klebeschicht ein Graphitband 29
aufgelegt, das von einer Abwickelrolle 39 abgezogen
wird. Zum sicheren Kaschieren des Graphitbandes 29
auf die Klebeschicht des Verbundwerkstoffbandes 28
wird etwa auf die erste halbe Länge des oberen
Teiles der Doppelbandrolle 36 noch ein weiteres
Beheizen vorgenommen. Hierdurch wird ein sicheres
Aufziehen und Binden der Klebeschicht mit der
Oberfläche des Graphitbandes 29 gewährleistet. In
der zweiten Hälfte des oberen Teiles der
Doppelbandrolle 36 ist dann eine Kühlstrecke 38
eingerichtet, in der das Graphitband 29 über die
sich verfestigende Klebeschicht auf dem
Verbundwerkstoffband 28 stabilisiert wird. Es ergibt
sich dann das fertige Schichtwerkstoffband 30, das
von einer Aufwickelrolle 40 aufgenommen wird.
Während des oben erläuterten Herstellungsganges
oder in einer Nachbehandlung kann das
Schichtwerkstoffband 30 einer Dickenkalbirierung
auf eine Toleranz von beispielsweise ±10 µm
unterworfen werden.
Zur Verarbeitung zu den gewünschten Endprodukten,
z. B. Gleitlager-Schalen oder Gleitlager-Buchsen,
wird das Schichtwerkstoffband 30 auf Zirkularscheren
auf die Breite der zu fertigenden Teile in Platinen
getrennt, aus welchen dann die Endprodukte in
bekannten Arbeitsgängen herzustellen sind.
Claims (16)
1. Schichtwerkstoff zur Herstellung solcher
Gleitelemente, die einen auf einem Trägerkörper
befestigten Gleitkörper aus Graphit aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung des
Trägerkörpers eine Trägerschicht aus Stahl und
für die Bildung der Gleitkörper eine aus
praktisch reinem Graphit gebildete Gleitschicht
(20) vorgesehen sind, und daß zwischen der
Trägerschicht (11) und der Gleitschicht (20)
eine mit Notlaufeigenschaften ausgestattete
Haftvermittlerschicht (15 bis 19) angebracht ist.
2. Schichtwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht
aus mit die Gleiteigenschaften verbessernden und
die Wärmeleitfähigkeit erhöhenden Stoffen
gefüllte Kunststoffschicht ist.
3. Schichtwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht
(15 bis 19) aus mit Gleitmetall-Pulver und/oder
Graphitpulver und/oder Fasern gefüllten
thermisch hochbelastbarem Kunststoff gebildet
ist.
4. Schichtwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff der
Haftvermittlerschicht (15 bis 19) ein Stoff oder
ein Gemisch aus einer oder mehrerer der Gruppen
Epoxidharze, Phenolharze, Polyimide + PFA,
Polyacrylate + Polyarylsulfide, Polyarylsulfone,
Polyaryloxide, Polyarylether, Polyarylketone,
Polyaryletherketone ist.
5. Schichtwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht
(15 bis 19) aus mit Graphitpulver und/oder mit
Kupferpulver (8) und/oder Graphitfasern (17)
gefüllten Polyether-Etherketon und/oder
Polyetherketon gebildet ist.
6. Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Haftvermittlerschicht (15 bis 19) ein auf der
Trägerschicht (11) befestigtes Gerüst (15) aus
gute Notlaufeigenschaften aufweisenden
Lagerwerkstoff, vorzugsweise metallischer Art
enthält, in das der gefüllte Kunststoff der
Haftvermittlerschicht (15 bis 19) unter Bildung
einer das Gerüst (15) überdeckenden Klebeschicht
(19) eingelagert ist.
7. Schichtwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß auf ein die Trägerschicht
(11) bildendes, verkupfertes Stahlband ein
Sintergerüst (15) aus Zinnbronze-Pulver oder
Blei-Zinn-Bronze-Pulver aufgebracht ist, in
dessen poröses Gefüge mit Pulver und/oder Fasern
aus Gleiteigenschaften und/oder gute
Wärmeleitfähigkeit aufweisendem Material
gefüllter, thermisch hoch belastbarer Kunststoff
unter Bildung einer 10 µm bis 20 µm dicken
Überdeckungsschicht (Klebeschicht) eingearbeitet
ist und daß auf diese Überdeckungsschicht
(Klebeschicht) die aus Graphit bestehende
Gleitschicht gebunden ist.
8. Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Haftvermittlerschicht (15 bis 19) zwischen
10 µm und 100 µm dick ist oder bei
Einlagerung eines Gerüstes (15) eine Dicke
zwischen 0,2 µm und 0,4 µm aufweist.
9. Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Graphit
bestehende Gleitschicht (20) 0,1 mm bis 0,25 mm
dick ist.
10. Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekenneichnet, daß für Gleitelemente,
die für besondere Anwendungsbereiche vorgesehen
sind, eine aus Graphit bestehende Gleitschicht
(20) mit Dicke zwischen 0,25 mm und 2,50 mm auf
die Haftvermittlerschicht (15 bis 19) gebunden
ist.
11. Verfahren zur Herstellung von Schichtwerkstoff
nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß ein als Trägerschicht
vorgesehenes Stahlband einseitig mit einer
Haftvermittlerschicht aus thermisch
hochbelastbarem Kunststoff belegt wird, der
Notlauf-Gleiteigenschaften aufweist und/oder mit
pulverförmigen und/oder faserförmigen guten
Gleiteigenschaften und/oder gute
Wärmeleutfähigkeit aufweisendem Material gefüllt
ist, und daß eine Graphitfolie auf diese
Haftvermittlerschicht aufgepreßt, vorzugsweise
aufgewalzt wird, während sich die
Haftvermittlerschicht in Schmelzphase befindet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß das Stahlband einseitig mit einem Sintergerüst aus kugelförmigem Zinnbronze-Pulver (CuSn10) oder Blei-Zinn-Bronze beschichtet wird,
- - aus einem Gemisch aus thermisch hochbelastbarem Kunststoff und Füllstoff mit Teilchengröße ≦ 5 µm eine Folie extrudiert wird, die Folie aus gefülltem Kunststoff in der Schmelzphase mit Hilfe von Walzen in das poröse Gefüge des Sintergerüstes unter Bildung einer 10 µm bis 20 µm dicken, das Sintergerüst überdeckenden Klebeschicht eingearbeitet wird und
- - anschließend an das Einarbeiten des Kunststoffes in das poröse Gefüge des Sintergerüstes eine Graphitfolie auf die Klebeschicht aufgewalzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 55 bis 65
Gew.-% Polyether-Etherketon 20 bis 40 Gew.-%
Graphit und 0 bis 2,5 Gew.-% Kupferpulver
(Teilchengröße ≦5 µm) oder ein Gemisch aus 55
bis 65 Gew.-% Polyetherketon und 35 bis 45 Gew.-%
Kupferpulver (≦5 µm) in eine Extruderpresse
bei Temperaturen zwischen 380°C und 420°C
compoundiert und zu einem Band extrudiert wird
und daß dieses Band auf die dazu aufgerauhte
Oberfläche des Stahlbandes kaschiert oder oder
in das poröse Gefüge eines auf dem Stahlband
aufgebrachten Sintergerüstes in der Schmelzphase
eingearbeitet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß Graphitfolie mit
Dicke zwische 0,10 mm und 2,5 mm mit
Kohlenstoffgehalt zwischen 99% und 99,9%
eingesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Anprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeicnet, daß Graphitfolie mit
Dicke zwischen 0,10 mm und 2,5 mm mit
Kohlenstoffgehalt von 98% eingesetzt und unter
Inertgase-Atmosphäre auf der
Haftvermittlerschicht angebracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtwerkstoff
mit Trägerschicht, Haftvermittlerschicht und
Graphit-Gleitschicht auf eine
Schichtdickentoleranz von + 10 µm kalibriert
wird.
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- 1991-06-13 DE DE4119513A patent/DE4119513C2/de not_active Expired - Fee Related
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