DE60205811T2

DE60205811T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit einem Reibungsbelag

Info

Publication number: DE60205811T2
Application number: DE60205811T
Authority: DE
Inventors: Samuel Raymond Germain Becquerelle; Alexander Butarov; Dimitry Fedorchenko; Michael Fomin; Benjamin Arthur Marie Peiron; Daniel Victor Marcel Ville
Original assignee: Hispano Suiza SA; JSC N D KUZNETSOV STC; Jsc Nd Kuznetsov Stc
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS; JSC N D KUZNETSOV STC; Jsc Nd Kuznetsov Stc
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: WO2002099297A2; CA2449128C; JP2004522108A; EP1264997A1; US7033529B2; FR2825764B1; EP1264997B1; CA2449128A1; US20050047949A1; UA75153C2; FR2825764A1; DE60205811D1; WO2002099297A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem Reibungs-Belag versehenes Gleitlager, sowie das Verfahren zum Realisieren dieses Belages.
Gleitlager für hohe Leistung sind in verschiedenen Bereichen notwendig, und insbesondere in den Strahlturbinen-Getrieben hoher Verdünnungs-Rate.
Die Forschung zur hohen Leistung hat dazu geführt, verschiedene Verbesserungen an Gleitlagern vorzuschlagen. So beschreibt US 3 644 105 ein Lager, welches eine Composit-Beschichtung aus Kupfer und Molybdän-Disulfid umfasst, welche mittels elektrolytischem Co-Niederschlag erhalten wird. Eine Oberflächen-Schicht, welche aus einer auf Blei basierenden, Zinn und Kupfer enthaltenden Legierung besteht, vervollständigt die Beschichtung.
Die bisher bekannten Lösungen sind jedoch nicht vollständig befriedigend, und insbesondere verbleibt bei den oben angegebenen Anwendungen die Notwendigkeit, Gleitlager einzusetzen, welche unter den zugehörigen schweren Anwendungs-Bedingungen gute Funktions-Bedingungen und ein gutes In-Betrieb-Halten zu ermöglichen. Diese Bedingungen umfassen insbesondere einen Widerstand gegenüber sehr hohen Drücken, einen Betrieb bei wesentlichen linearen Geschwindigkeiten, einen Widerstand gegenüber erhöhten Temperaturen, und gleichermaßen müssen die Gleitlager dazu geeignet sein, mit einer Schmierung mittels eines Öls von schwacher Viskosität, sowie während kurzen Perioden ohne Öl zu funktionieren.
Diese Resultate werden in zufriedenstellender Weise gemäß der Erfindung mittels eines Hochleistungs-Gleitlagers erhalten, welches mit einem Reibungs-Belag versehenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug eine durch Sintern erhaltene Bronze-Schicht umfasst, deren Poren mit einer fluoroplastischen, mit Molybdän-Disulfid beladenen Paste gefüllt sind.
Dieser Reibungs-Belag wird in bemerkenswerter Weise gemäß der Erfindung mittels eines Verfahrens erhalten, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte aufweist:

(a) Sintern einer Bronze-Pulver-Schicht auf einem Metall-Träger unter einer reduzierenden Atmosphäre mittels eines Werkzeugs, welches einen Anti-Haft-Belag aufweist und Verschleiß-resistent ist;
(b) Ionen-Reinigen unter Unterdruck zum Aktivieren der Oberfläche der Sinter-Bronze-Schicht ohne die Rauhigkeit der Schicht zu vermehren;
(c) Applizieren einer mit Molybdän-Disulfid beladenen Schicht fluoroplastischer Paste vom Typ PTFE auf die Sinter-Bronze-Oberfläche und platzieren des mit der Sinter-Bronze-Schicht beschichteten Trägers in einem Halte-Teil;
(d) Überführen des gebildeten beschichteten metallischen Träger-Teils in dem Halte-Teil mit Zufügen einer Anti-Haft-Beschichtung, welche widerstandsfähig gegen Verschleiß ist, um die Kompression der in Schritt (c) applizierten Paste in die Poren der Sinter-Bronze-Schicht zu erreichen;
(e) Trocknen der Paste;
(f) zweites Überführen des Teils in das Halte-Teil mit Zufügen einer Anti-Haft-Beschichtung, welche widerstandsfähig gegen Verschleiß ist;
(g) Sintern der Paste unter festgelegten Bedingungen für Dauer und Temperatur, gefolgt von einem Abspülen in Wasser;
(h) abschließendes Überführen des Lager-Teils, um es auf Endmaße zu bringen, in ein Halte-Teil, welches mit einer Anti-Haft-Beschichtung versehen ist.

Spezielle Realisations-Bedingungen und vorteilhafte Parameter werden gleichermaßen bestimmt.
Vorteile der Erfindung werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung eines Ausführungs-Beispiels der Erfindung mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in welchen:
1 gemäß einer longitudinalen Schnittansicht den Metall-Träger des Gleitlagers gemäß der Erfindung bei einem Schritt seiner Realisierung repräsentiert,
2 gemäß einer longitudinalen Schnittansicht den Metall-Träger des Gleitlagers gemäß der Erfindung bei einem anderen Schritt seiner Realisierung repräsentiert.
Ein Gleitlager, welches insbesondere für aeronautische Anwendungen, wie in Strahlturbinen-Getrieben einer hohen Verdünnungs-Rate, vorgesehen ist, weist in klassischer Weise einen in 1 bei 1 schematisch dargestellten metallischen Träger auf. Das Verfahren zum Realisieren eines Reibungs-Belages auf einem Gleitlager gemäß der Erfindung umfasst einen vorhergehenden Schritt:

(a1) elektrolytisches Aufbringen einer Kupfer-Schicht 2 auf dem Metall-Träger 1, gefolgt von einem Verzinnen.

Wie in 1 dargestellt, wird der solcherart beschichtete Metall-Träger 1 anschließend in einen Behälter 3 eingebracht, unter Aufrechterhalten eines Freiraums rings des Trägers 1, wo Bronze-Pulver platziert wird, um den Schritt (a) des Verfahrens gemäß der Erfindung zu realisieren:

(a) Sintern einer Schicht 4 von Bronze-Pulver auf einem Metall-Träger 1 unter an sich bekannten Bedingungen bezüglich Temperatur und Reduktions-Atmosphäre und unter Verwendung eines Werkzeuges, welches eine Beschichtung aufweist, welche anti-haftend und widerstandsfähig gegen Verschleiß ist.

Der folgende Schritt (b) dieses Verfahrens besteht in einem Ionen-Reinigen unter Unterdruck, um eine Aktivierung der Sinter-Bronze-Schicht zu erhalten.
In Schritt (c) wird auf der gesamten Sinter-Bronze-Oberfläche eine Schicht von ungefähr 1 mm Dicke aus mit Molybdän-Disulfid beladener fluoroplastischer Paste vom Typ PTFE Polytetrafluorethylen appliziert, und wird der mit der Sinter-Bronze-Schicht 4 beschichtete Träger 1 anschließend in einem Halte-Teil 5 platziert, wie in 2 schematisch dargestellt ist; anschließend wird in Schritt (d) das aus dem beschichteten Metall-Träger bestehende Teil 1 unter Zufügen einer anti-haftenden, und gegen Verschleiß widerstandsfähigen Beschichtung 6 durch/in das Halte-Teil 5 derart überführt, dass die Kompression der in Schritt (c) aufgebrachten Paste in die Poren der Sinter-Bronze-Schicht erreicht wird. Die verwendete Beschichtung kann insbesondere auf Titan-Nitrid basierend sein, oder eine Beschichtung mit äquivalenten Eigenschaften sein, wie auf Zirkon-Nitrid, Chrom-Nitrid oder gegebenenfalls Aluminium-Nitrid basierend. Diese Beschichtung vermeidet das (An-)Sintern der Bronze am Werkzeug, und vermeidet die Unannehmlichkeiten anderer vorher bekannter Produkte, wie Graphit, welches eine Kontaminierung der Bronze nach sich zieht, und dem Anhaften der Bronze auf dem metallischen Material des Trägers schadet. Die gleiche Beschichtung wird aus den gleichen Gründen gleichermaßen im Schritt (a) beim Sintern verwendet.
Im anschließenden Schritt (e) fährt man mit einem Trocknen der Paste fort, was beispielsweise bei 90°C während zwei Stunden erfolgen kann. Im Schritt (f) wird ein Formen des Gleitlager-Teils 1 mittels eines zweiten Überführens des Teils in das Halte-Teil mit Zufügen einer Beschichtung, welche anti-haftend und widerstandsfähig gegen Verschleiß ist, bewirkt, wie es oben definiert ist. Man fährt anschließend im Schritt (g) mit Sintern der Paste unter festgelegten Bedingungen wie bei 375°C während 40 Minuten fort, und das Teil wird anschließend in Wasser abgespült.
Schließlich wird im abschließenden Schritt (h) das Lager-Teil 1 in das Halte-Teil überführt, immer mit der Anti-Haft-Beschichtung versehen, um es auf Endmaße zu bringen.
Es ist keine Zurücknahme der Verarbeitung des solchermaßen erhaltenen Gleitlagers notwendig. Die solcherart erhaltenen Qualitäten des Haftens am Träger und die Anti-Reibungs-Qualitäten des Belages gemäß der Erfindung erlauben dem Gleitlager, die durch seinen Betrieb geforderten hohen Leistungsfähigkeiten zu erfüllen. Insbesondere widersteht das erhaltene Gleitlager sehr hohen Drücken, welche 50 MPa im Öl-Film übersteigen können. Es kann unter wesentlichen linearen Geschwindigkeiten und bei Temperaturen bis zu 120°C funktionieren. Es akzeptiert Öl geringer Viskosität bis zu 5 × 10^–6 m²/s bei 100°C, und das Gleitlager ist dazu geeignet, während kurzer Zeiträume mit reduzierten Belastungen ohne Öl zu funktionieren.

Claims

Verfahren zum Realisieren eines Reibungs-Belags auf einem Gleitlager für hohe Leistung, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist: (a) Sintern einer Bronze-Pulver-Schicht auf einem Metall-Träger unter einer reduzierenden Atmosphäre mittels eines Werkzeugs, welches einen Anti-Haft-Belag aufweist und Verschleiß-resistent ist; (b) Ionen-Reinigen unter Unterdruck zum Aktivieren der Oberfläche der Sinter-Bronze-Schicht ohne die Rauigkeit der Schicht zu vermehren; (c) Applizieren einer mit Molybdän-Disulfid beladenen Schicht fluoroplastischer Paste vom Typ PTFE auf die Sinter-Bronze-Oberfläche und platzieren des mit der Sinter-Bronze-Schicht beschichteten Trägers in einem Halte-Teil; (d) Überführen des gebildeten beschichteten metallischen Träger-Teils in ein Halte-Teil mit Zufügen einer Anti-Haft-Beschichtung, welche widerstandsfähig gegen Verschleiß ist, um die Kompression der in Schritt (c) applizierten Paste in die Poren der Sinter-Bronze-Schicht zu erreichen; (e) Trocknen der Paste; (f) zweites Überführen des Teils in das Halte-Teil mit Zufügen einer Anti-Haft-Beschichtung, welche widerstandsfähig gegen Verschleiß ist; (g) Sintern der Paste unter festgelegten Bedingungen für Dauer und Temperatur, gefolgt von einem Abspülen in Wasser; (h) abschließendes Überführen des Lager-Teils, um es auf Endmaße zu bringen, in ein Halte-Teil, welches mit einer Anti-Haft-Beschichtung versehen ist.
Verfahren zum Realisieren eines Reibungs-Belags auf einem Gleitlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Schritte (a), (d), (f) und (h) verwendete Anti-Haft-Beschichtung, welche widerstandsfähig gegen Verschleiß ist, auf Titan-Nitrid oder einem Nitrid mit äquivalenten Eigenschaften, wie Zirkon-, Chrom- oder Aluminium-Nitrid basiert.
Verfahren zum Realisieren eines Reibungs-Belags auf einem Gleitlager gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (e) des Trocknens der Paste für 2 Stunden bei 90°C durchgeführt wird, und dass der Schritt (g) des Sinterns der Paste für 40 Minuten bei 375°C durchgeführt wird.
Verfahren zum Realisieren eines Reibungs-Belags auf einem Gleitlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Bronze-Pulvers ein vorheriger Schritt aufweist: – (a1) elektrolytisches Aufbringen von Kupfer auf den Metall-Träger unter an sich bekannten Bedingungen, gefolgt von einem Verzinnen.