-
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgußlagerschalen
Lager für schnellaufende Wellen, insbesondere für Flugzeugmotoren, werden neuerdings
in der Weise hergestellt, daß eine Lagerschale aus Stahl mit einer Legierung aus
Kupfer und Blei ausgegossen wird. Der Stahl soll dabei die erforderliche Festigkeit,
die Kupfer-Blei-Legierung die guten Lagereigenschaften gewährleisten. Es werden
zu diesem Zweck Legierungen aus 8o bis 6o Teilen Kupfer und 2o bis d.o Teilen Blei
verwandt. Diese Legierungen neigen bei der Verarbeitung sehr stark zu Seigerung,
d. h. zur Anreicherung des Bleies an gewissen Stellen, und ihre Brauchbarkeit wird
dadurch stark herabgesetzt, wenn nicht aufgehoben. Zur Verhinderung dieser Bleiseigerungen
muß das Lager sofort nach dem Ausgießen mit der Blei-Kupfer-Legierung scharf abgeschreckt
werden. Bei dieser Abschreckung tritt aber auch eine Härtung der verwendeten Stahllagerschalen
ein, und dies bedingt eine sehr starke Erschwerung der Bearbeitung und gibt dem
Gesamtlager unter Umständen auch eine unerwünschte Sprödigkeit, die seine Haltbarkeit
herabsetzt bzw. es für hochbeanspruchte Motoren ganz unbrauchbar macht.
-
Zur Behebung dieses Übelstandes ist bereits vorgeschlagen worden,
die Lagerschale aus weichem Stahl herzustellen, der nur so geringe Kohlenstoffmengen
enthält, daß er beim Abschrecken nicht gehärtet wird und noch ordnungsmäßig bearbeitet
werden kann. Bei der Herstellung dieser bekannten Lager dient die Stahlschale selbst
als Teil der Form.
-
Es ist ferner bekannt, daß es bei der Herstellung derartiger Lager
entscheidend darauf ankommt, daß die Lagerschale aus Stahl auf eine Temperatur erhitzt
wird, die oberhalb der Schmelztemperatur der mi-t ihr zu verbindenden Bleibronze
liegt und zwischen iooo° und i ioo° C beträgt. Voraussetzung für eine gute Verbindung
zwischen der Bleibronze und der Lagerschale ist ferner, daß diese Lagerschale möglichst
rein ist, daß sie insbesondere keine merklichen Oxydmengen aufweist. Zur Verhinderung
der Oxydation bei der notwendigen Erhitzung auf die Verbindungstemperatur sind zahlreiche
Vorschläge gemacht worden. Es soll das angestrebte Ziel beispielsweise durch Arbeiten
in indifferenter Atmosphäre, durch Behandlung der vorher erhitzten Stahlschale mit
Flußmitteln u. dgl. erreicht werden. Alle diese Methoden sind umständlich, dementsprechend
zeitraubend und kostspielig und bieten trotzdem keine Gewähr für die Erzielung des
angestrebten. Erfolges.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von
Lagern aus durch Abschrecken nichthärtbaiem Stahl und einem Ausguß aus einer Kupfer-Blei-Legierung,
das die Übelstände der bekannten Methoden vermeidet und durch das es tatsächlich
gelingt, Lager von bisher nicht erreichbarer Leistungsfähigkeit fortlaufend herzustellen.
Während
die bekannten besten Lager aus Weißmetall für Flugzeuge höchstens etwa aoo Stunden
Lebensdauer habeiYj haben die neuen Lager eine Lebensdauer. @vö. 550 und
mehr Stunden, ohne unbrauchbar@:r. worden zu sein. Es wird eben durch das nc@@O,
Verfahren eine so innige Verbindung zw1-= schen Ausgußmetall und Lagerschale erreicht;
daß die Erzeugnisse des neuen Verfahrens in bezug auf Brauchbarkeit und Haltbarkeit
allen bekannten gleichartigen Einrichtungen überlegen sind.
-
Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die Lagerschale zunächst in
einem Boraxbad auf die Ausgußtemperatur von io5o° bis io85° C erhitzt, dann. aus
dem Boraxbad unmittelbar in die Kokille eingesetzt und mit dem Lagermetall ausgegossen
wird. Nachdem dies geschehen ist, wird die Kokille und Inhalt durch Einlegen in
kaltes Wasser-.abgeschreckt und das Lager nach Entfernung aus der Kokille fertig
bearbeitet.
-
Für die Erreichung des angestrebten Erfolges ist es wesentlich, daß
die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander so ausgeführt werden, wie es eben
dargestellt worden ist. Es ist dabei vori ausschlaggebender Bedeutung, daß die Lagerschale
aus nichthärtbarem Stahl auf die für das Ausgießen nötige Temperatur im- Boraxbad
erhitzt wird. Beim Erhitzen im Boraxbad erhält sie nicht nur die erforderliche Temperatur,
sondern wird gleichzeitig zuverlässig gegen Oxydbildung geschützt, da sie sich beim
Herausnehmen aus dem Boraxbad und Einsetzen in die Kokille mit einer feinen Schutzschicht
aus geschmolzenem Börax überzieht, der sie gegen die Einwirkung der Atmosphäre zuverlässig
schützt und der seinerseits beim darauffolgenden Eingießen des Ausgußmaterials augenblicklich
entfernt wird. Wesentlich ist auch, daß beim Ausgießen eine besondere Kokille benutzt
wird und die Stahlschale nicht einen Teil der Form bildet, wie es bei dem oben geschilderten
bekannten Verfahren der Fall ist.
-
Es hat sich gezeigt, daß es zu besonders guten Ergebnissen führt,
wenn man für die Herstellung der Lagerschale ein Eisen benutzt, das bis 0,3 °/o
Kohlenstoff, bis 0,3 °@o Silizium und bis o,6 °/o Mangan enthält.
-
Das Verfahren wird vo-rteilhaft in einer eisernen Kokille durchgeführt,
deren Innenraum sich von unten nach oben kegelförmig erweitert und deren Boden aus
einem mit strahlenförmigen Eingußkanälen versehenen Einsatz aus Graphit besteht.
-
Es ist zweckmäßig, die Kokille triit ihrem aus Graphit bestehenden
Boden vor -dem Gießen vorzuwärmen. Das Gußstück selbst stellt nach dem Erkalten
einen vollen abgestumpften Kegel dar, aus welchem die Lagerschale herauszuarbeiten
ist.
-
4,., Auf der Zeichnung ist eine Kokille darge-:1ellt, die sich besonders
gut zur Herstellung "Utr Lager eignet, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt,
Abb. 2 eine Ansicht senkrecht zur Abb. r, Abb. 3 den Boden der Form, Abb. q. den
Verschlußbügel, Abb. 5 einen Schnitt der Abb. q. nach Linie A-B.
-
i ist eine gußeiserne Kokille mit Griffen 2. Die Kokille ist derart
gebohrt, daß sich ihr Innenraum von unten nach oben kegelförmig erweitert; am Boden
befindet sich eine Öffnung 3. Ungefähr in der Höhe der Griffe 2 sind Knaggen q.
vorgesehen, die zur Aufnahme des Bügels 5 bestimmt sind. 6 ist ein Bodeneinsatz
aus Graphit, der strahlenförmig angeordnete Eingüsse 7 aufweist. 8 istb der Überlauf
der Kokille.
-
Zunächst werden die Lagerschalenhälften unter Verwendung eines Spaltes
von etwa 5 mm Breite an mehreren Stellen zusammengeschweißt (siehe Bezugszeichen
9 in Abb. 2) und vollkommen sauber ausgeschmirgelt. Die vom Schweißen herrührenden
Anlauffarben sind vollständig zu beseitigen. Alsdann wird die zweckmäßig auf 5o°
C vorerhitzte Schale in einen mit flüssigem Borax angefüllten Tiegel eingetaucht
und 2 bis 3 Minuten darin gelassen. Die Schale wird dann herausgenommen und anschließend
genau auf Mitte in die Kokille eingesetzt.
-
An der Oberseite jeder Schale ist ein Zapfen angefräst, der in der
Kokille nach oben gerichtet sein muß, da über ihn der zurr Festhalten bestimmte
Bügel 5 gelegt werden muß, der mit seinem unteren Ende den Zapfen umgreift, und
so ein Verschieben der Schalen während des Gießens verhindert. Das Einlegen des
zusammengeschweißten Lagerschalenpaares in die Kokille muß nach Möglichkeit beschleunigt
werden, damit die Temperatur des Lagers nicht wesentlich absinkt. Sobald das Lagerschalenpaar
durch die bei den Bügel 5 gesichert ist, wird in bekannter Weise eine mit Phosphorkupfer
desoxy diente Metallegierung der oben angegebenen Art eingegossen. Das Eingießen
erfolgt in die Mitte der Schalen, es wird -dabei soviel Werkstoff verwandt, daß
ein Teil durch den Überlauf 8 ausfließt.
-
Die geschilderten, an sich bekannten Arbeitsgänge führen nur in ihrer
Gesamtheit zu dem gewünschten technischen Erfolge.