DE4442884B4 - Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers - Google Patents
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- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
Abstract
Verfahren zur Herstellung eines aus harten Stoffteilen in Form Silizium-Granulatkörnern aufgebauten Formkörpers mit offenen Hohlräumen für eine gegossene Gleitlagerung zur Führung und Abstützung rotierender oder oszillierender, radial oder axial bewegter Maschinenteile, bestehend aus einer Leichtmetallmatrix, in die der einen Teil der Gleitfläche bildende Formkörper unter Infiltration der Hohlräume mit Matrixmetall eingießbar ist, wobei die offenen Hohlräume des im wesentlichen von geschlossenen Hohlräumen freien Formkörpers im wesentlichen porenarm mit Matrixmetall ausfüllbar sind, die Größe der in der Gleitfläche liegenden harten Teile des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 0,1 mm und der Abstand zwischen den in der Gleitfläche liegenden harten Teilen des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 2 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Stoffteile in Form von Silizium-Granulatkörnern mit mindestens einem anorganischen und/oder mindestens einem organischen Bindemittel und einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Alkohol, vermischt werden, die Mischung in eine entsprechend gestaltete Dauerform eingebracht und in...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus harten Stoffteilen in Form von Silizium-Granulatkörnern aufgebauten Formkörpers mit offenen Hohlräumen für eine gegossene Gleitlagerung zur Führung und Abstützung rotierender oder oszillierender, radial und axial bewegter Maschinenteile, bestehend aus Leichtmetallmatrix, in die der einen Teil der Gleitfläche bildende Formkörper unter Infiltration der Hohlräume mit Matrixmetall eingießbar ist, wobei die offenen Hohlräume des im wesentlichen von geschlossenen Hohlräumen, freien Formkörpers im wesentlichen porenarm mit Matrixmetall ausfüllbar sind, wobei die Größe der in der Gleitfläche liegenden harten Teile des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 0,1 mm und der Abstand zwischen den in der Gleitfläche liegenden harten Teilen des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 2 mm ist.
- Ein solcher Formkörper ist in der ehemaligen Stammpatentanmeldung
DE 44 06 191 A1 beschrieben. Er muss sicher und einfach handhabbar sein, den beim Eingießen in ein Matrixmetall auftretenden Beanspruchungen standhalten, und es dürfen sich keine harten Stoffteilchen aus der Gleitfläche lösen. - Aus
DE 691 00 631 T2 ist ein Verbundgussverfahren zur Herstellung eines aus Leichtmetall bestehenden verstärkten Gussteils bekannt, bei dem zunächst ein offenporiger Vorformling (Formkörper) mit schmelzflüssigem Matrixmetall infiltriert und in einem späteren Verfahrensschritt in einer Gießform umgossen wird. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Formkörper bereitzustellen, die gebrauchsgerecht ausgebildet und sicher sowie einfach in die Metallmatrix eingießbar sind und bei denen das unerwünschte Lösen von harten Stoffteilchen aus der Gleitfläche infolge mechanischer Ursachen unterbleibt.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. In den Ansprüchen 2 bis 13 sind Ausgestaltungen der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 beschrieben.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- In einem Zwangsmischer werden 10 Gew.-% Novolakpulver und 10 Gew.-% einer Wasserglaslösung mit 80 Gew-% Silizium-Granulatkörnern vermischt, die hergestellte Mischung in eine mit einem Trennmittel, z.B. Silikonöl, beschichtete Warmreaktor-Dauerform unter Anwendung des Gasdruckstoß-Verfahrens eingebracht und dabei auf eine relative Dichte von ungefähr 60 – 65 % verdichtet. In der Warmreaktor-Dauerform wird die Mischung innerhalb einer kurzen Zeit von ca. 1,5 min. auf 240°C erhitzt. Der aus der Warmreaktor-Dauerform ausgeformte ausgehärtete Formkörperrohling besitzt eine Grünstandfestigkeit, die dessen problemlose Handhabung gewährleistet. Anschließend wird der Formkörperrohling auf einen Dorn gesetzt und in einem Ofen bei ca. 1000 °C gebrannt. Die durch das Brennen verursachte Schwindung des Formkörpers von ca. 2 – 3 % ist bei der Dimensionierung des Dorns berücksichtigt, so dass der Formkörper rissfrei bleibt.
- Die in der Zeichnung in 100facher Vergrößerung wiedergegebene lichtmikroskopische Fotografie eines Gefügeanschliffs des auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten Formkörpers zeigt, dass beim Brennen das organische Bindemittel vollständig verbrennt, das anorganische Bindemittel schmilzt und die die Granulatkörner verbindende schwarze Festglas-Brücken (
1 ) bildet. Das Kristallwasser wird beim Brennen ausgetrieben. Die dunkelgrauen Granulatkörper (2 ) sind in der aus weißem Aluminium-Mischkristall mit darin eingebettetem hellgrauen eutektischem Silizium enthaltenden Matrix (3 ) eingebettet.
Claims (13)
- Verfahren zur Herstellung eines aus harten Stoffteilen in Form Silizium-Granulatkörnern aufgebauten Formkörpers mit offenen Hohlräumen für eine gegossene Gleitlagerung zur Führung und Abstützung rotierender oder oszillierender, radial oder axial bewegter Maschinenteile, bestehend aus einer Leichtmetallmatrix, in die der einen Teil der Gleitfläche bildende Formkörper unter Infiltration der Hohlräume mit Matrixmetall eingießbar ist, wobei die offenen Hohlräume des im wesentlichen von geschlossenen Hohlräumen freien Formkörpers im wesentlichen porenarm mit Matrixmetall ausfüllbar sind, die Größe der in der Gleitfläche liegenden harten Teile des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 0,1 mm und der Abstand zwischen den in der Gleitfläche liegenden harten Teilen des Formkörpers, gemessen in einer Achse, jeweils ≤ 2 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Stoffteile in Form von Silizium-Granulatkörnern mit mindestens einem anorganischen und/oder mindestens einem organischen Bindemittel und einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Alkohol, vermischt werden, die Mischung in eine entsprechend gestaltete Dauerform eingebracht und in der Dauerform ausgehärtet wird und der ausgehärtete Formkörperrohling bei einer Temperatur von 700 bis 1100°C gebrannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus 0,5 bis 15 Gew.-% anorganischem und/oder 0,5 – 30 Gew.-% organischem Bindemittel, Rest harten Stoffteilen besteht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische Bindemittel solche auf Silikatbasis, vorzugsweise Alkalisilikate, und/oder auf Phosphatbasis verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Bindemittel feste oder flüssige Kunstharze, vorzugsweise Phenolharze, wie Novolake und Resole, und/oder Stärke, Methylzellulose und Dextrin, verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung wenigstens ein verbrennbarer Füllstoff, wie Zellulose-, Holz- und Polystyrolteilchen, zugesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Dauerform eingebrachte Gemisch durch Pressen, Rütteln und Rüttel-Pressen verdichtet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung unter Anwendung des Gasdruckstoß-Verfahrens in die Dauerform eingebracht wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Dauerform eingebrachte Mischung bei einer Temperatur von 200 bis 300 °C ausgehärtet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Dauerform eingebrachte Mischung durch katalytisch wirkende saure oder alkalische Substanzen ausgehärtet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörperrohling bei einer Temperatur von 900 bis 1050 °C gebrannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen des Formkörperrohlings in oxidierender Atmosphäre durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen des Formkörperrohlings in reduziert oxidierender bis inerter Atmosphäre durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als harte Stoffteile Granulatkörner mit einer Korngröße von 0,5 bis 1,0 mm und einem Porenvolumen von 45 bis 70 % verwendet werden.
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