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Verfahren zur Herstellung von Achslagerauskleidungen Es ist eine allgemein
anerkannte wissenschaftliche Feststellung, daß es zweckmäßig ist, bei Gleitmetallen
in Achslagern darauf Wert zu legen, der Gleitfläche eine solche Struktur zu geben,
daß sie aus einer Vielheit von Auflagepunkten für die Achse und aus einem weitverzweigten
Netz reliefartiger feiner Vertiefungen besteht, die für eine gleichmäßige Verteilung
des Ölfilms über die gesamte Lauffläche der Achse Sorge tragen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist es erforderlich, daß die Auflagepunkte
aus einem härteren Baustoff bestehen als das Grundmetall, in das sie eingebettet
sind, sowie daß das Lager beim Einlaufvorgang in dieser reliefartigen Ausgestaltung
erhalten bleibt.
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Zur Herstellung des gleichmäßigen Ölfilms hat man bereits vorgeschlagen,
die Lauffläche aus einem porösen Metallgefüge, das sogar geeignet ist, schwammartig
Öl aufzunehmen, herzustellen. Die Auflagepunkte solcher Gleitlager sind jedoch immer
noch von einer gewissen flächenförmigen Gestalt, so daß die Zutrittsstellen des
Öles nicht so zahlreich und infolgedessen auch nicht so fein verteilt sind wie bei
den anderen Lösungsversuchen dieses Problems, nach denen vermittels legierungstechnischer
Maßnahmen in einem Grundmetall harte Kristalleinschüsse erzeugt werden, die eine
nadelförmige Gestalt besitzen, deren Auflagepunkte in ihrer flächenförmigen Ausgestaltung
äußerst fein sind und deren Verteilung im Grundmetall auch schon eine gewisse Regelmäßigkeit
aufweist.
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Die legierungstechnischen Maßnahmen, insonderheit bei den bekannten
Bleilagermetallen, die mit Alkali und Erdalkalimetallen legiert sind, sowie das
Verfahren, diese Alkalimetalle mit dem Blei zu legieren, bereiten große Schwierigkeiten.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Alkali- und Erdalkalimetalle sehr luftempfindlich
sind. Das Umgießen der fertigen Legierungen bei ihrer Verwendung als Ausgußlagermetall
in Achslagern bereitet die gleichen Schwierigkeiten wie die erstmalige Anfertigung
der Legierung. Nur bei strenger Beobachtung sehr begrenzter, auch im Verarbeitungsbetrieb
einzuhaltender Vorsichtsmaßregeln können diese Metalle mit gutem Erfolg verwendet
werden.
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Die Untersuchungen des Erfinders haben außerdem gezeigt, daß die in
den verschiedenen bekannten Lagermetallen der in Rede stehenden Art niedergelegten,
auf die Auswahl und Mengenverhältnisse der verschiedenen hinzuzulegierenden Alkali-
und Erdalkalimetalle bezüglichen Angaben gegenüber der Notwendigkeit, die harten
Mischkristalle möglichst gleichmäßig zusammenzusetzen und innerhalb der Grundmetalle
zu verteilen, von untergeordneter Bedeutung ist.
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Das Verfahren nach dem Hauptpatent hat
sich überraschenderweise
zur Lösung der vorliegenden Aufgabe als besonders geeignet erwiesen. Der technische
Fortschritt bei Benutzung des Verfahrens- nach dem Hauptpatent besteht in einer
wesentlich besseren Ausgestaltung der als wünschenswert von Wissenschaft und Praxis
erkannten Gefügezusammensetzung der Gleitflächen. Das Verfahren dieser Erfindung
besteht darin, daß die bekannten Bleilagermetalle, deren charakteristische Legierungsbestandteile
in Alkaliundloder Erdalkalimetalle bestehen, in einer solchen Weise verarbeitet
werden, daß die den Wert dieser Lagermetalle ausmachenden harten Mischkristalle
eine über das bekannte Maß hinausgehende feine Verteilung erhalten. Hieraus ergibt
sich für die Fabrikation der weitere wesentliche Vorteil, daß die genaue Innehaltung
der Mengenverhältnisse der einzelnen Alkali- und Erdalkalizusätze nicht erforderlich
ist und daß es sich fernerhin erübrigt, die in den bekannten Legierungen vorgeschriebene
Auswahl besonders geeigneter Legierungskomponenten zu beachten. Die besonderen gießtechnischen
Maßnahmen des Verfahrens nach dem Hauptpatent haben nach den Untersuchungen des
Erfinders zu der Feststellung geführt, daß die den einzelnen Legierungskomponenten
zugeschriebenen Wirkungen bei einem Verarbeiten dieser Metalle nach dem Verfahren
des Hauptpatents in Fortfall kommen.
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In einigen Literaturstellen ist bereits die Herstellung von Bleibronzen
beschrieben worden. Es kann jedoch bei einer Bleibronze nicht von einer nadelförmigen
Struktur gesprochen werden. Das Blei füllt vielmehr die Hohlräume zwischen den zuerst
erstarrenden Rotmetallen aus. Die Orientierung der Bleitröpfchen wird durch die
Rotmetallerstarrung beeinflußt. Gerade nach dieser Richtung hin aber, d. h. also
nach der Orientierung der Rotmetallkristalle, bringt das Verfahren des Hauptpatents
eine überraschend günstige Beeinflussung auch der sich bildenden harten Mischkristalle.
Der Erfinder hat besonders nach dieser Richtung hin Versuche angestellt. Er hat,
wie es in diesen bekannten Literaturstellen vorgeschrieben ist, Hohlkörper um ihre
Mittelachse in Umlauf versetzt und in diese eine Schicht von Bleibronze eingeschleudert.
Hierbei wurden auf dem Prüfstand, und zwar für eine Bleibronze mit 25 010 Bleigehalt,
Werte laut nachstehender Aufstellung ermittelt: Zerreißfähigkeit .... 16
kglqmm, " Dehnung . . . . . . . . . . 8 0f0, Brinellhärte ....... 56 bis
61 kg/mm. Eine entsprechende Untersuchung von nach dem Verfahren des Erfinders hergestellten
Gleitflächen hat bei Verwendung einer Bronzelegierung, die in gleicher Weise einen
Zusatz von 25 % Blei enthält, dem seinerseits Alkali-bzw. Erdalkalimetalle
im Rahmen der in der. Erfindung gegebenen Vorschriften zugesetzt waren, Werte laut
nachstehender Aufstellung ergeben: Zerreißfähigkeit .... 22 kg/qmm, Dehnung
. . . . . . . . . . 10 bis 1i Klo, Brinellhärte ....... 65 bis 7o
kg/mm. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei der Herstellung von Gleitflächen aus
Bleilegierungen, die mit Alkali- oder Erdalkalimetallen gehärtet werden, besteht
bei der Anwendung der bisher bekannten Verfahren darin, daß stets ein - wenn auch
geringfügiger - Teil der zugesetzten Alkalimetalle trotz Anwendung besonderer Vorsichtsmaßregeln
bei der Verarbeitung oxydiert.
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Diese Oxyde sind im ganzen Metallgefüge verteilt und können, wie sorgfältige
vergleichende Untersuchungen gezeigt haben, als die Hauptursache der diesen Metallen
anhaftenden Korrosionsneigung angesprochen werden. Diese Oxyde haben eine ganz ausgesprochene
Neigung, die Feuchtigkeit der Atmosphäre aufzunehmen, und können als die Träger
der Korrosionsleitung angesehen werden. Es liegt ein ähnlicher Vorgang wie beim
Rosten des Eisens vor. Die nach dem Verfahren der Erfindung behandelten Metallschmelzen
enthalten derartige Oxyde nicht mehr, und es hat sich gezeigt, daß so angefertigte
Lagerausgüsse eine erstaunliche Korrosionsbeständigkeit haben. Mit der Entfernung
der Oxydeinschlüsse wird aber gleichzeitig auch eine bemerkenswerte Steigerung der
mechanischen Festigkeitswerte erreicht. Es hat sich bei diesen Untersuchungen bestätigt,
daß man keineswegs an die genauen Legierungstoleranzen in dieser Zusammensetzung
gebunden ist, wie dies in den erwähnten Veröffentlichungen gefordert wird. So "ist
es bei Anwendung des Verfahrens der Erfindung möglich, die mechanischen Werte der
in der vorstehenden Patentschrift angeführten Legierung auch mit den in den einzelnen
Gehalten stark abweichenden Legierungen zu erreichen. Versuche mit den Legierungen,
wie:
| a b |
| 0,50 11o Na 0,78 01, Na |
| 0,80°(o Ca o,5o°/o Ca |
| o,ioolo Li 0,0z5 % Li |
| 0,2o ''o Al 0,2o % Al |
| Rest Pb Rest Pb |
haben gezeigt, daß die für ein Lagermetall wesentlichen Gütezahlen ohne weiteres
zu erreichen sind.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung
liegt in der Möglichkeit, derartige Metalle ohne bedeutende Verschlechterung umschmelzen
zu können. Dies bedeutet eine ganz beträchtliche Ersparnis bei der Verwendung derartiger
Metalle.
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Das Verfahren der Erfindung ist nicht auf die Verarbeitung von mit
Alkali gehärteten Bleilagermetallen beschränkt, sondern auch alle anderen Gleitmetall-Legierungen,
die leicht oxydierbare Komponenten enthalten, wie beispielsweise zink- bzw. zinnhaltige
Lagerlegierungen, können vorteilhaft nach dem Verfahren der Erfindung mit den gleichen
Verbesserungen verarbeitet werden.
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In den beiliegenden Gefügebildern ist in Abb. i das Gefüge einer Gleitfläche
dargestellt nach dem Verfahren der Erfindung, in Abb.2 ein solches nach dem Verfahren
der bekannten Literaturstellen, wobei die dunklen Teile der Flächen in Abb. i die
harten Mischkristalle, in Abb.2 die Bleitröpfchen darstellen. Die Vergrößerung ist
i2ofach, ungeätzt und in beiden Fällen die gleiche.