DE661071C - Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager - Google Patents

Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager

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DE661071C
DE661071C DEK134564D DEK0134564D DE661071C DE 661071 C DE661071 C DE 661071C DE K134564 D DEK134564 D DE K134564D DE K0134564 D DEK0134564 D DE K0134564D DE 661071 C DE661071 C DE 661071C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung im wesentlichen aus Metall bestehender selbstschmierender Lager für die verschiedenartigsten Verwendungszwecke.
  • Es liegen bereits nach verschiedenen Richtungen hin Versuche vor, selbstschmierende Lager aus Metall herzustellen. In erster Linie hat man feine Metallpulver mit Graphit gemischt, zusammengepreßt und zusammengesintert. Man ging im wesentlichen nach denselben Grundsätzen vor, nach denen metallische Dynamobürsten erzeugt wurden. Dabei übersah man jedoch, daß die Dynamobürste einen Körper vorstellt, welchen man absichtlich verschleißen läßt, um andere .Teile der Maschine vor dem Verschleiß zu bewahren. Der Graphit konnte hier als Schmiermittel dienen, weil auch die Metallteilchen, zwischen denen der Graphit eingelagert war, der Abnutzung unterlagen und dadurch auch immer wieder neue Graphitteilchenfreigelegt wurden.
  • Bei einem Lager muß man jedoch streng darauf sehen, daß der Verschleiß nach Möglichkeit vermieden wird, weil sonst die darin laufende Welle locker wird und dadurch Schäden verschiedenster Art auftreten.
  • Der Aufbau eines Lagers entsprechend demjenigen einer Dynamobürste konnte daher nicht die gewünschten Resultate liefern.
  • Ähnlich wie bei den Dynamobürsten suchte man auch die Lager aus möglichst feinem Pulver zu pressen. Man erhielt dadurch sehr feine Kapillaren zwischen den einzelnen Pulverteilchen für die Aufnahme von 01. Trotzdem kam man mit derartigen Lagern ohne weitere Zufuhr von Schmieröl nicht aus, wenn man dieselben längere Zeit in Betrieb halten wollte.
  • Solche Lager besaßen aber auch außerdem noch den Nachteil, daß ihre mechanische Festigkeit verhältnismäßig gering war, da sie aus übermäßig vielen Einzelteilen bestanden, die zwar an ihren Berührungsstellen miteinander zusammengesintert waren, infolge ihrer Kleinheit aber ein Gefüge geringer Festigkeit bildeten. Außerdem befanden sich zwischen den einzelnen Metallteilchen auch noch die Graphitpulverteile,welche eineLockerung des ganzen Gefüges herbeiführten.
  • Gemäß der Erfindung gelingt es im Gegensatz dazu, Lager herzustellen, welche eine sehr hohe Festigkeit besitzen, gleichwohl aber derartig porös sind, daß sie große C51- oder Fettmengen, bis q.0°/" ihres Eigenvolumens oder noch mehr, aufzunehmen vermögen. Es gelingt ferner, die Poren derartig auszubilden, daß diese im . wesentlichen miteinander in Verbindung stehen, so daß das (51 im Bedarfsfalle auch von entfernteren Teilen des Lagers an die Lauffläche herantreten kann. Von Wichtigkeit ist ferner die Größenordnung der Poren und Kanäle in der Lagerschale. Je feiner Kanäle und Poren sind, um so größer ist die Kapillaritätswirkung derselben.
  • Versuche haben gezeigt, daß bei Lagern der eingangs erwähnten Art, welche aus sehr feinem Pulver hergestellt sind, Störungserscheinungen gerade deshalb auftraten, weil die Kapillaritätskräfte so groß waren, daß sie das Öl nicht in genügenden Mengen an die Gleitflächen herantreten ließen.
  • Ein wesentlicher Teil der Erfindung besteht daher darin, die Poren und Kanäle in der Lagerschale derart auszugestalten, daß die Kapillaritätswirkung zwar einerseits dazu ausreicht, däs Öl aufzufangen, andererseits jedoch nur so groß ausfällt, daß der Zutritt genügender Öl- oder Fettmengen an die Gleitfläche erfolgt.
  • Durch die Anpassung der Welle an das Lagerstück und die Bewegung der ersteren wird eine saugende Wirkung auf das in der Lagerschale befindliche Öl ausgeübt. Gemäß der Erfindung wird dafür gesorgt, daß die Kapill.aritä tswirkung sich derart im Gleichgewicht zti der Saugwirkung der Welle befindet, daß jeweils genügende Mengen von 0I an die Welle herangelangen. Es hat sich gezeigt, daß man die Verhältnisse dabei so abstimmen kann, daß zwar einerseits genügend Öl an die Welle herankommt, ein Überschuß von Öl jedoch praktisch vermieden wird. Derartige Lager arbeiten daher außerordentlich sparsam und bedürfen über geraume Zeit keiner Erneuerung oder Nachfüllung des Schmiermittels. Sie ergeben gewissermaßen eine automatische Regulierung des Schmiervorganges. Tritt eineErwärmung an den Gleitstellen auf, so wird das Schmiermittel dünnflüssiger und infolgedessen in größeren Mengen abgegeben. Bei Abkühlung des Lagers, also insbesondere bei Stillstand der Maschine, wird das Schmiermittel wieder rückwärts von der Lagerschale aufgesaugt.
  • Will man sich .außerdem noch die vorteilhaften Wirkungen des Graphits, insbesondere kolloidalen Graphits, für den Betrieb des Lagers zunutze machen, so wählt man für die Füllung der Lager graphithaltige Schmiermittel.
  • Zur Erreichung der angegebenen Ziele werden gemäß der Erfindung für den Aufbau des Lagermetalls relativ grobe Pulverteilchen, feine Späne u. dgl. benutzt.
  • Bei der Erfindung werden in der Hauptsache Körnungen benutzt in einer Größenordnung zwischen ein_ em Sieb von 576 Maschen bis herauf zu' 16 Maschen (auf den Quadratzentimeter). Es empfiehlt sich, solche Teilchen zu wählen, die in ihrer Form möglichst weit von. der Gestalt der Kugel abweichen, also z. B. Sägespäne, Fellspäne, Fräs- oder Drehspäne, feine Granalien oder durch Zermahlen größerer Metallstücke entstandene Pulver. Besonders günstig ist esscharfkantige oder fetzenartige Körnchen zu benutzen. Man kann aber auch innerhalb der angegebenen- Grenzen bestimmte Körnungen bevorzugen, z. B. diejenigen, welche zwischen dem r-@@ und dem 576. Maschensieb liegen, oder solche, die zwischen dem 6;4. und dem 490. Maschensieb liegen, u.dgl. mehr. Auch kann man Pulver benutzen, die Teile enthalten außerhalb der angegebenen Grenzen, sofern diese nicht in zu großer Anzahl vorhanden sind.
  • Durch dieses relativ grobe Ausgangsmaterial bilden sich beim Zusammenpressen Poren und Kanäle -der gewünschten Größenordnung. Man kann die Formstücke entweder warm pressen oder man kann dieselben kalt pressen und die Zusammensinterung der Metallteilchen hinterher durch Erwärmung in einem Ofen herbeiführen.
  • Für das vorliegende Verfahren können alle Legierungen und Metalle Verwendung finden, die man sonst für die Herstellung von Lagern benutzt, also insbesondere Kupfer, Zinn, Zink, Bronze usw. Der aufzuwendende Preßdruck richtet sich im einzelnen naturgemäß nach der Art und der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials und nach der beim Pressen benutzten Temperatur. Es wird einerseits so stark gepreßt, daß gut zusammenhängende Formstücke entstehen; andererseits darf der Preßdruck natürlich nicht so weit gesteigert werden, daß relativ massive Klötze entstehen, deren Poren so eng ausfallen, daß die Abgabe des Schmiermittels in ausreichenden Mengen gehindert wird. Die Poren müssen jedenfalls in einer Größenordnung erhalten bleiben, derart, daß man dieselben mit dem bloßen Auge nach Fertigstellung bzw. Bearbeitung des Formstücks deutlich zu erkennen vermag.
  • Der günstigste Preßdruck läßt sich für die verschiedenen Materialien rein experimentell durch den Fachmann feststellen, welcher gewohnt ist, Preßlinge aus Pulvern zu erzeugen. Die allgemein gültigen Erfahrungssätze gelangen auch hier zur Anwendung, so daß es genügt, auf die in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel angegebenen Zahlen zu verweisen. Als Faustregel kann man annehmen, daß das spezifische Gewicht des Preßlings zwischen q. und 6 liegen soll.
  • Durch die Benutzung eines relativ groben Pulvers als Ausgangsmaterial ist in dem fertigen Formstück die Zahl der Bindestellen zwischen den einzelnen Pulverteilchen ganz erheblich herabgemindert, die bestehenden Bindestellen sind aber größer und auch erheb= lich fester gegenüber den früher benutzten feineren Pulvern, derart, daß das ganze Gefüge ähnlich einem Gitterträger eine hohe Festigkeit erhält. Um die Bindung besonders wirksam zu gestalten, kann man gemäß einem weiteren Teil der Erfindung noch- besondere Maßnahmen treffen, welche das Zusammenschweißen oder Zusammensintern der Pulverteile während des Erwärmungsvorganges begünstigen, indem man für besondere Oberflächenreinheit der Pulverteile sorgt oder diese mit einem anderen Metall, beispielsweise Zinn, Zink, überzieht, das die Oxydation des darunter befindlichen anderen Metalls verhindert.
  • Auch kann man, wenn man mit Beigaben von Zinn, Zink u. d.1. arbeitet, auf synthetischem Wege Legierungen zwischen den verschiedenen benutzten Metallen erzeugen. Noch besser als auf dem Wege der einfachen Mischung gelingt dies, wenn- man -das schwerer schmelzbare Metall mit dem leichter schmelzbaren, also z. B. Kupfer mit Zinn, wie oben angegeben, überzieht.
  • so kann man beispielsweise besonders widerstandsfähige Bronzelager auf folgendem Wege herstellen: Das Kupferpulver wird zunächst mit einem Zinnüberzug versehen. Dies kann beispielsweise in einfacher Weise in einer rotierenden Trommel geschehen, die ungefähr auf den Schmelzpunkt des Zinns erwärmt wird. Man setzt dem Kupferpulver etwa io °/o Zinnpulver zu und fügt diesem Gemenge noch etwas Salmiakpulver bei. Das ganze Gemisch wird dann in einer rotierenden Trommel, wie angegeben, erwärmt, dabei verteilt sich das Zinn fein und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Kupferteilchen, ohne daß diese zusammenbacken. Preßt man dann aus dem so vorbereiteten Pulver auf kaltem Wege die Formlinge, so wird durch die vorhandene Zinnhaut bereits die Festigkeit des Preßlings erhöht. Beim Erhitzen des Preßlings tritt zunächst an den Berührungsstellen der einzelnen Teilchen eine Art Verlötung ein. Bei längerer Ausdehnung des Erhitzungsprozesses wandert das Zinn in das Kupfer hinein und bildet mit diesem Bronze. Dabei verschweißen sich gleichzeitig die einzelnen Bronzeteilchen, so daß sie eine feste gegenseitige Bindung erhalten.
  • Es ist von Wichtigkeit, dafür zu sorgen, daß die Erwärmung bei dem Sinterungs-bzw. Schweißprozeß nicht zu hoch getrieben wird, weil sonst das ganze Gebilde in sich zusammensackt und die Poren und Kanäle, auf welche es gerade ankommt, übermäßig verengt oder gar vernichtet werden. Man muß daher den Erwärmungsprozeß so leiten, daß die Schmelztemperatur der entstehenden Legierung nicht erreicht oder gar überschritten wird. Das Material wird dann zu weich und sackt in sich zusammen.
  • Gemäß einem weiteren Teil der Erfindung kann man aber bei der Herstellung der Lagerkörper aus verschiedenen Metallen dieser Gefahr auch dadurch begegnen und sogar höhere Temperaturen anwenden, wenn man den Erwärmungsprozeß zu einem Zeitpunkt abbricht, wo die schwerer schmelzbaren Metall= teilchen, .z. B. Kupferteilchen;, sich erst zum Teil mit den leichter schmelzbaren Teilchen, z. B. Zinnteilchen, legiert haben; so daß gewissermaßen ein Kern des schwerer schmelzbaren Metalls bestehen bleibt, welcher von der entstandenen Legierung umschlössen bleibt.
  • Der Zeitpunkt der Unterbrechung des Glühvorganges läßt sich unschwer durch einige Versuche feststellen.
  • Das Kupfer, das nämlich einen erheblich höheren Schmelzpunkt besitzt -als die Legierung mit dem Zinn; bildet dann, insoweit es noch nicht mit diesem legiert ist, gewissermaßen ein Gerüst, welches die weicheren,-bereits entstandenen Bronzebestandteile haltert, so daß sie.nicht zusammensacken können. Ob dieser Zustand erreicht ist, läßt .sich "ohne weiteres an dem Formkörper erkennen, wenn man an diesem eine saubere Schnittfläche erzeugt und diese unter dem Mikroskop betrachtet. Man kann dann genau sehen, wieweit noch Kupfer vorhanden ist bzw. wieweit die Bronzebildung vor sich gegangen ist.
  • Bei dieser Art des Verfahrens kann man mit Temperaturen arbeiten, die über dem Schmelzpunkt der Bronze liegen, und man gelangt auf diese Weise zu einer wesentlichen Abkürzung der Herstellungszeit, während gleichzeitig die Bindung zwischen den einzelnen Teilchen eine besonders gute ist.
  • Die Formstücke werden praktisch so ausgeführt, daß sie bereits möglichst genau die benötigte Gestalt besitzen und nur noch geringer Nacharbeit bedürfen. Dabei ist zu beachten, daß bei der Bearbeitung, namentlich im letzten Arbeitsgang, die Poren des Materials nicht zugedrückt oder mit abgehobenem Material gefüllt werden dürfen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den letzten Span mit besonders hartem Material, Widiastahl, oder noch besser mit einem Diamanten abzuheben oder auszubohren. Ausführungsbeispiel ioo kg Kupferpulver, das einerseits durch das 64er Maschensieb, andererseits durch das 4ooer Maschensieb begrenzt ist, wird in einer rotierenden Trommel mit io kg feinem Zinnpulver unter Zusatz von i kg Salmiakpulver gemischt und dabei auf etwa 25o ° erwärmt.
  • Das abgekühlte und mit einer Zinnschicht überzogene Kupferpulver wird dann in eine Preßform geschüttet und mit einem Druck von 8oo kg pro Ouadratzentimeter zusammengepreßt. Der Preßling wird alsdann in einem Ofen auf goo° erwärmt und io Min. auf dieser Temperatur gehalten. Alsdann läßt man denselben langsam erkalten. Nunmehr kann die Bearbeitung des Formstückes auf Maßhaltigkeit durch Drehen, Hobeln, Fräseg u. dgl. erfolgen. Der letzte Arbeitsgang:v'vi""11,J mit Hilfe eines Widia- oder Diamant*e zeuges durchgeführt. Das fertige Werkstuel wird dann in üblicher Weise mit Fett gei tränkt und kann nunmehr in die Maschine eingebaut werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager aus Metallpulvern durch Pressen und Zusammensintern bzw. Zusammenschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Pulver benutzt wird, dessen einzelne Teilchen sich im wesentlichen in einer Größenordnung befinden, die einerseits durch ein Sieb von 16 Maschen (auf den Quadratzentimeter) und andererseits durch ein Sieb von 576 Maschen begrenzt ist, und daß der Preß- und der Glühvorgang nur -so weit getrieben werden, daß glas -fertige Formstück auch nach der Bearbeitung. mit dem bloßen Auge gut erkennbare Poren zeigt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i unter Benutzung verschiedenartiger Metalle, wie z. B. Kupfer, Zinn, Zink oder Blei, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühprozeß des Preßlings nur so weit getrieben wird, daß eine Legierung der schwerer schmelzbaren Metallteilchen mit den leichter schmelzbaren nur insoweit erfolgt, daß in den ersteren ein Kern nichtlegierten Metalls bestehen bleibt.
  3. 3. Lagerkörper, hergestellt nach einem der Verfahren der Ansprüche i oder 2.
DEK134564D 1934-06-29 1934-06-29 Verfahren zur Herstellung selbstschmierender Lager Expired DE661071C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE897661C (de) * 1942-10-06 1953-11-23 Fichtel & Sachs Ag Zweiteiliger eiserner Bremskoerper fuer Freilaufbremsnaben
DE903217C (de) * 1939-05-07 1954-02-04 Degussa Verwendung von Metallpulvern der Eisengruppe zum Herstellen von Formkoerpern durch Pressen bzw. Pressen und Erhitzen
DE1042303B (de) * 1952-03-21 1958-10-30 Otto Schubert Sen Lagerschalen aus einem metallischen Stuetzkoerper und einer duennen Gleitflaeche aus fuellstofffreiem, haertbarem Kunstharz
EP0180154A2 (de) * 1984-10-30 1986-05-07 Heinzl, Joachim, Prof. Dr.-Ing. Aerostatisches Lager

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EP0180154A2 (de) * 1984-10-30 1986-05-07 Heinzl, Joachim, Prof. Dr.-Ing. Aerostatisches Lager
EP0180154A3 (en) * 1984-10-30 1987-09-30 Heinzl, Joachim, Prof. Dr.-Ing. Aerostatic bearing

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DK53089C (da) 1937-05-18

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