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Verfahren zur Herstellung von Lagern Das Lager nach der vorliegenden
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß es aus einer geschlitzten zylindrischen
Schale besteht, in welche Lagermetall so eingebracht ist, daß es sich fest mit der
Innenfläche der Schale verbindet. Bei der Herstellung solcher Lager wird der Schluß
des Schlitzes in der zylindrischen Schale Schwierigkeiten bereiten:- Andererseits
ist gerade die Herstellung aus einer solchen geschlitzten zylindrischen Schale wünschenswert,
weil zur Erzeugung der Schale selbst irgendein Metall, das in Blechform auswalzbar
ist, benutzt werden kann. Zwischen Schale und Lagermetall muß eine feste Vereinigung
erreicht werden, und gleichzeitig muß der Schlitz der äußeren Schale nach deren
Abbiegung auf zylindrische Form von der flachen Streifenform so geschlossen werden,
daß trotz der eigentümlichen Beanspruchung, die in dieser Schale auftritt, eine
Öffnung des Schlitzes nicht zu befürchten ist. Es wird durch dieses Verfahren die
Möglichkeit geboten, Lager herzustellen, deren äußere Schalen hohe Zugbeanspruchungen
aushalten können und die dabei die sonstigen wertvollen Eigenschaften solcher Bleche
haben. Außerdem ist gerade derartiges Blech viel billiger in seiner Herstellung
als die anderen Schalen, die bis jetzt gegossen oder ausgedreht wurden, um das eigentliche
Antifriktionsmetall aufzunehmen.
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Die Zeichnungen stellen ein derartiges Lager in verschiedenen Stufen
seiner Herstellung dar, und zwar ist Abb. i eine Draufsicht auf einen Blechstreifen.
Abb. 2 ist eine Kantenansicht desselben im Walzwerk. -Abb. 3 ist eine Draufsicht
auf eine einzige Streifenlänge, wie sie zur Herstellung des Lagers benutzt wird.
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Abb. q. ist eine Kantenansicht einer solchen Streifenlänge vor ihrer
Abbiegung.
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Abb. 5 zeigt solche Streifenlänge nach der ersten Abbiegung der Endränder.
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Abb. 6 zeigt die Streifenlänge in einer Matrize nach einer weiteren
Abbiegung.
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Abb. 7 zeigt die Streifenlänge in ihrer Gesenkeanordnung, in der sie
auf zylindrische Form zurechtgepreßt wird.
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Abb. 8 ist eine ähnliche Abbildung der endgültigen Ausrichtarbeit.
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Abb. 9 zeigt in größerem Maßstab in Kantenansicht- den Stoß, der durch
das Gesenke in dieser Streifenlänge hervorgerufen wird.
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Abb. io zeigt eine derartige Lagerschale nach der Einbringung des
Lagermetalls.
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Abb. i= zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch eine solche
Schale, und Abb. i2 ist eine ähnliche Endansicht eines Lagerschalenteiles und des
Stoßes sowie die Verdickung in der Nähe des Stoßes.
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Die Herstellung von Lagern aus den verschiedensten Lagerschalenmaterialien,
wie Messing, Bronze usw., und die Ausfütterung in einem passenden Lagermetall ist
sehr wohl bekannt. Man hat auf diese Weise sehr wohl halbzylindrische Lagerschalen
als auch vollzylindrische Schalen hergestellt, und die letzteren wurden dann in
Achsrichtung geschlitzt, um
als Halbschalen zu dienen. Man hat auch
derartige Lager dadurch erzeugt, daß man ein hartes Außenmetall, wie Stahl, für
die Schale benutzte. Dabei wurde von dem Verfahren zur Erzeugung nahtloser Röhren
aus Stahl ausgegangen, von welchen kurze Längen als Träger des Lagermetalls benutzt
werden.
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Nach dem vorliegenden Verfahren können derartige Lager mit harter
Außenschale, beispielsweise Stahl, dadurch erzeugt werden, daß man flaches, elastisches
Stahlblech hernimmt und infolge der Benutzung des Bleches in Materialienkosten wie
auch in Arbeitskosten beträchtlich spart.
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Zur Herstellung der zylindrischen Schalen, die mit dem Lagermetall
ausgegossen werden sollen, wird eine Blechtafel = benutzt, die nach Durchgang durch
die Walzen 2 einen bestimmten Elastizitätsmodul erhalten hatundinwelcher das Gefüge
dann auch im wesentlichen in der Längsrichtung des Materials verläuft. Ein derartiges
Metallgefüge ist äußerst zäh und hart und zeigt großen - Widerstand gegen Zugbeanspruchung,
ohne daß es jedoch teuer wäre. Irgendein Blech, ob nun durch Auswalzen, Aushämmern
oder andere Verfahren hergestellt, kann benutzt werden, solange es die Eigenschaft
der Elastizität und die des Widerstandes gegen Zugbeanspruchung aufweist. Von einer
solchen Blechtafel z werden nun Streifen 3 ausgeschnitten, und die Schnittlinien
verlaufen quer zu jener Richtung, in der das Gefüge der Tafel verläuft. In diesen
Streifen 3 geht demnach das Gefüge nicht mehr parallel zur Längskante, sondern quer
zu derselben, und auf diese Weise wird die Abbiegung eines solchen Strei= fens auf
Schalenform erleichtert, und es wird möglich, die Krümmungsbogen regelmäßiger zu
gestalten. Um aus einem solchen Streifen eine Schale herzustellen, die an der Stoßstelle
unbedingt dicht ist, nachdem sie auf zylindrische Form zurechtgebogen ist, muß der
Streifen 3 ein wenig länger sein als unbedingt notwendig, um ihn auf zylindrische
Form von dem gewünschten Durchmesser zu biegen. Es wird also dem Streifen etwas
Überschußmaterial zugesetzt.
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Ferner ist es wünschenswert, die Enden des Streifens vor der Abbiegung
auf zylindrische Form etwas abzubiegen, und zwar ist der Krümmungsbogen dieser Endränder
ungefähr derselbe Bogen, nach welchem der Hauptteil des Streifens auf Schalenform
abgebogen wird. Es muß verhindert werden, daß der eine Rand in die flache Stelle
am anderen Ende einschneidet, und ferner muß auch verhindert werden, daß die äußeren
Kanten dieser Ränder zu stark gegen die Fläche des Gesenkes angedrückt werden, denn
dadurch würde entweder der, eine Randteil stärker abgerundet als notwendig, oder
das Gesenke würde übermäßig beansprucht werden. Auch ist es wünschenswert, den Mittelteil
eines solchen Streifens vorerst auf eine Krümmung abzubiegen, deren Halbmesser kleiner
ist als jener Krümmungsbogen, den die fertige Schale annehmen soll, um auf diese
Weise den Druck zu vergrößern, der quer zur Stoßstelle in der fertigen Schale wirkt,
und schließlich wird bei der letzten Ausrichtarbeit die entsprechende Abbiegung
der beiden Hälften des Streifens vorgenommen.. Durch diese Zurecht-Biegung der Ränder,
des Mittelteiles und endgültige Ausrichtung wird ein Stoß erzielt, der vollständig
dicht ist, selbst wenn jene Drücke darauf wirken, die bei Verbindung von Lagermetall
mit der Innenfläche einer solchen Schale auftreten.
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Nach Abb. q. ist an den Endrändern des Streifens 3 ein derartiger
kleiner Überschuß an solchem Material vorhanden, wie bei A gezeigt. Ein solcher
Streifen wird dann in ein passendes, nicht dargestelltes Gesenke eingebracht, und
die Endränder 7 werden etwas abgebogen, wie dies in Abb. 5 gezeigt ist. Die Krümmung
der Ränder entspricht ungefähr jener Krümmung, die der Streifen in der fertigen
Schale haben soll. Der Streifen hat dann die in Abb. 5 gezeigte Gestalt und wird
nun quer über die Aussparung eines Gesenketeiles 5 gelegt, und zwar ist die nahezu
halbzylindrische Aussparung 6 nach einem Halbmesser gekrümmt, der etwas kleiner
ist als jener Halbmesser, nach welchem die Schale nach ihrer endgültigen Ausrichtung
gekrümmt sein soll. Die Einpressung des Streifens in die Aussparung 6 erfolgt durch
einen nicht dargestellten Stempel, der mit dem Gesenke 5 zusammenarbeitet. Nachdem
der Streifen auf diese Weise auf annähernde Hufeisenform gebracht worden ist, wird
er in ein Gesenke 8 eingelegt (Abb. 7), und der noch offene Teil des Streifens wird
durch ein zweites Gesenke 9 geschlossen, welch letzteres ebenfalls eine halbzylindrische
Vertiefung oder Aussparung aufweist, um sich gegen den offenen Teil des Streifens
zu legen. Durch diese beiden Gesenketeile 8, 9 wird das Metall des Streifens in
Radialrichtung nach auswärts gegen die zylindrische Fläche des Gesenkes 8 gedrängt,
und gleichzeitig werden die gekrümmten oberen Enden des Streifens verursacht, sich
in der Vertiefung des oberen Gesenketeiles 9 gegeneinander hin abzubiegen, bis sie
bei xo aneinanderstoßen.
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Während dieser Arbeiten zur Formveränderung des Streifens fließt das
Metall. Wenn nämlich der Streifen von nahezu flacher Gestalt auf zylindrische Gestalt
abgebogen wird, muß entweder in jener Fläche, die an der zylindrischen Schale innen
zu liegen kommt, eine Schrumpfung stattfinden, oder jene Fläche; die nach der Zurechtbiegung
auf der Außenseite der zylindrischen Schale liegt, muß sich strecken, doch kann
sehr wohl an diesen beiden Flächen Schrumpfung und Streckung bzw. gleichzeiti&
stattfinden.
Würde eine derartige Längenveränderung an diesen Seiten nicht auftreten, so könnte
ein vollständig dichter Stoß nicht erreicht werden. Zur Erreichung eines solchen
Stoßes wird nun das Metall in Fluß versetzt, und zwar geschieht dies wie in Abb.
9 gezeigt. Die gestrichelten Linien ii, i2' stellen jene Lagen dar, in welche sich
die ursprünglichen Endflächen des Streifens einstellen würden, wenn das Metall nicht
fließen würde.
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Der Stoß io befindet sich in der Lage, die in Abb. 9 gezeigt ist,
gerade wegen des Flusses des Metalls, so daß die Enden des Streifens dicht nebeneinander
hin gedrängt werden und über ihre Gesamtfläche in Eingriff geraten. Es wird nicht
nur das Metall gezwungen zu fließen, sondern jene Metallmenge, die im ursprünglichen
Streifen im Überschuß vorhanden war, wird gewissermaßen in diese Stoßstelle hineingedrängt
und staut sich dort etwas an, so daß eine Aufstauchung von der Stoßstelle in Richtung
gegen das andere Ende oder -gegen die Mitte des Streifens hin stattfindet. Wie aus
Abb. 9 ersichtlich ist, geht diese Verdickung des Streifens von einem Punkt aus,
der sich ungefähr um go ° versetzt zur Stoßstelle befindet und nimmt allmählich
in Richtung gegen die Stoßstelle hin zu. Ähnlich ist dies auch in Abb. 12 angedeutet.
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Um nun einen Eingriff der beiden Enden des Streifens über eine Fläche
hin möglich zu machen, deren Breite der Breite des Streifens entspricht, muß im
ursprünglichen Streifen etwas überschüssiges Material vorhanden sein. Wenn dieser
Überschuß groß genug ist, wird nicht nur die Dichtheit des Stoßes verbürgt, sondern
die Stoßfläche selbst wird infolge der allmählich wachsenden Verdickung des Metalls
vergrößert. Die Gesenketeile 8 und 9 haben halbzylindrische Aushöhlungen, die sich
zu einem ausgerichteten Zylinder ergänzen. Es muß demnach die ganze Aufstauchung
des Materials in einer Richtung radial nach einwärts stattfinden, denn die Außenfläche
der durch das Gesenke erzeugten Schale muß zu einer richtigen zylindrischen Außenfläche
werden. Die Innenfläche hat eine von derzylindrischen abweichende Form, und zwar
ist die Bohrung der Schale etwas kleiner als sie sein sollte, und man muß also etwas
Metall aus der Schale entfernen, um in ihr eine richtige zylindrische Bohrung zu
erzeugen.
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Nachdem die Schale so erzeugt worden ist, wie diese oben beschrieben
wurde, wird sie von der in Abb. 7 dargestellten Lage verdreht und noch einmal in
dem Gesenke dem Arbeitsdruck ausgesetzt, wie dies in Abb. 8 gezeigt ist. Durch diese
zweimalige Bearbeitung im Gesenke nimmt dann das Metall als endgültige Gestalt die
durch das Gesenke bestimmte Gestalt an, und erst dann wird sie aus dem Gesenke entfernt.
Je nach der Größe der Aufstauchung oder Verdickung an der Stoßstelle muß dann die
Bohrung auf einer Maschine entsprechend erweitert werden, um sie auf zylindrische
Form zu bringen, oder aber, wenn die Aufstauchung nur gering ist, kann man die Schale
unmittelbar mit dem Lagermetall ausgießen, ohne daß man das durch die Aufstauchung
vorhandene überschüssige Metall entfernt. Wird das Lagermetall unmittelbar eingegossen,
so wird natürlich dieDicke dieser Ausfütterung an jener Stelle, an der die Schale
die Verstärkung aufweist, etwas geringer sein als an den übrigen Teilen des Lagers;
sonst würde die Bohrung im Lagermetall nicht konzentrisch zur Außenform der Schale
sein.
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Das Verfahren dient demnach zur Herstellung einer Schale mit einem
Stoß, der vollständig dicht ist bei dem gewöhnlichen Druck, wie er bei solchen Gußarbeiten
in Frage kommt. Diese Dichtheit ist darauf zurückzuführen, daß eine verhältnismäßig
große Stoßfläche der beiden Enden in Wirkung tritt. Die Höhe oder Tiefe dieser Stoßfläche,
in radialer Richtung gemessen, entspricht annähernd der Dicke des Streifens, und
die Erzeugung einer solchen verhältnismäßig großen Stoßfläche wird nur dadurch möglich,
daß das Metall bei der Gesenkearbeit in Fluß versetzt wird. Dieses Fließen des Metalls
und die Erzeugung des Stoßes wird noch besonders dadurch erleichtert, daß man die
Enden des Streifens vor ihrer Einbringung in das Zylindergesenke abbiegt. Ferner
wird dieses Fließen auch dadurch möglich gemacht, daß der so vorbereitete Streifen
erst in ein Gesenke eingebracht wird (Abb. 6), dessen Höhlungshalbmesser kleiner
ist als der endgültige Halbmesser, den die Schale annehmen soll. Schließlich wird
das Fließen des Metalls auch dadurch erreicht, daß man die Schale nach ihrer Zurechtbiegung
auf die richtige zylindrische Gestalt nach Abb. 7 in ein zweites Gesenke einbringt,
um die Beibehaltung dieser zylindrischen Gestalt durch eine Wiederholung der Gesenkebearbeitung
nach der Verdrehung des Arbeitsstückes zu verbürgen. Gerade dieser letzte Arbeitsschritt
dient dazu, den Teilchen des Metallgefüges die neue Lage ständig aufzudrängen. Das
Metall wird dadurch über seineElastizitätsgrenze hinaus beansprucht, und jedes Bestreben
der Schale, an der Stoßstelle auseinanderzuspringen, wird gänzlich verhütet. Dieser
Arbeitsschritt empfiehlt sich auch besonders darin, wenn das Material, d. h. das
Blech, aus welchem die Schale erzeugt wird, sehr elstisch ist und auch verhältnismäßig
dick ist.
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Die in Abb. 8, 9 und iä erzeugte Schale wird demnach erst einer Maschinenbearbeitung
unterzogen, wenn die Aufstauchung an der Stoßstelle eine übermäßige ist. Bestehen
die Streifen aus dünnem Blech, so ist die durch die Aufstauchung erzeugte Verdickung
an der Stoßstelle
verhältnismäßig gering, und dann mag eine Ausbohrung
oder sonstige Abnahme des verstärkten Metalls unnötig sein, so daß nach der Eingießung
des Lagermetalls die Lagermetallschicht in der Nähe der Stoßstelle eine etwas geringere
Dicke aufweist als auf ihrer übrigen Länge.
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Die zylindrische Schale wird nach ihrer Entfernung aus dem Gesenke
und nach ihrer Ausbohrung oder sonstigen Bearbeitung auf die richtige innenzylindrische
Gestalt oder selbst ohne diese Ausbohrung an der Innenfläche gesäubert undjenenBearbeitungenunterworfen,
die notwendig sind, damit sich das Lagermetall bei seinem Einguß fest mit der Innenfläche
vereinigt. So kann man die Innenfläche beispielsweise mit Säure reinigen und dann
verzinnen. Daraufhin wird die Schale beispielsweise in eine Schleudergußform eingebracht,
in. welcher sie mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, während man das flüssige
Lagermetall eingießt. Dieses Metall vereinigt sich mit der verzinnten Oberfläche
der Schale und nimmt von selbst eine konzentrische Lage mit Bezug auf die Drehungsachse
ein. Durch diese Ausgießung werden alle Nacharbeiten vereinfacht. Auch wird dadurch
übermäßiger Verbrauch des Lagermetalls vermieden, da ja keine Exzentrizität zwischen
Schale und Ausfütterung entstehen kann. Würde die innere Bohrung exzentrisch zur
äußeren Schale sein, so würde dadurch eine ungleichmäßige Bearbeitung des Lagermetalls
notwendig werden, um es auf die richtige Bohrung zu bringen. Die Verzinnung an der
Innenseite des Schalenstreifens. tritt in Legierung mit dem Lagermetall und verbindet
sieh mit demselben gleichförmig und fest, während sie noch mit der Oberfläche des
Streifens in Verbindung bleibt, und gleichzeitig dient diese Verzinnung zum Abschluß
der Stoßstelle an der Innenfläche, so daß die Ausfütterung sich glatt über diese
Stoßstelle hin erstreckt.
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Schale und Lagermetall sollen möglichst rasch abgekühlt werden, gleichgültig,
ob die Vergießung in einer Schleuderform stattfand oder auf andere Weise. Das Lagermetall
soll ein Metall sein, das eine niedrige Schmelztemperatur hat, damit nicht etwa
durch den Einfluß einer hohen Temperatur die Schale enthärtet werden könnte. Der
quer zum Stoß wirkende Druck soll auch möglichst gering sein, um eine Verzerrung
der Schale nicht eintreten zu lassen, namentlich, wenn nach der Vergießung die Schale
in zwei Halbschalen zu zerteilen ist.
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Das neue Lager zeichnet sich durch große Festigkeit und durch geringe
Herstellungskosten aus. Es besteht aus einer Metallschale, mit der das Lagermetall
fest und gleichförmig verbunden ist. Nach seiner Fertigstellung kann das Lager dann
in zwei Hälften zerschnitten werden, wird jedoch. vorzugsweise bearbeitet, ehe diese
Unterteilung stattgefunden hat, da der Stoß dicht ist und verhältnismäßig großer
Druck quer zum Stoß beständig vorhanden ist. Dieser Druck ist zum Teil auf die Herstellungsweise
der Lagerschale und auch auf die Schweiß-oder Lötwirkung des Lagermetalls im Innern
zurückzuführen. Dieses Lagermetall dringt in einzelnen Fällen in den Stoß ein und
wirkt als Lot oder Verbindungsmittel zwischen den Stoßflächen oder wenigstens zwischen
jenen Teilen der Stoßflächen, mit welchen es in Eingriff ist. Es ist ferner von
Wichtigkeit, daß infolge der Bearbeitung des Bleches vor seiner Abbiegung auf eine
Schale und infolge der Ausrichtung der Moleküle in dem Gefüge desselben die Abbiegung
selbst sehr leicht stattfinden kann, und das Bestreben der Schale, sich unter Druck
zu öffnen, ist auf ein Mindestmaß heruntergebracht. Dadurch wird natürlich der Stoß
wieder sehr dicht, und dies ist wünschenswert, da infolge der Dichtheit des Stoßes
die weiteren Bearbeitungsschritte vereinfacht werden.
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Der Ausdruck »Lagermetall« soll in der vorliegenden Beschreibung irgendeines
der gegenwärtig in Gebrauch befindlichen, leicht gießbaren Metalle umfassen sowie
andere Metalle, die bis jetzt zu diesem Zweck noch nicht gebraucht wurden. Auch
soll mit dem Hinweis auf Stahlplatten nicht etwa die Möglichkeit erschöpft sein,
auch andere Bleche oder Platten für die Schalen zu benutzen.