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Verfahren zum Herstellen von Bußeisernen Lagerschalen Die Erfindung
bezieht sich auf das Herstellen vorn gußeisernen, zur Lagerung von Wellen verwendbaren
Werkstücken, also, hauptsächlich von Lagerschalen, Lagerbuchsen und von Maschinenteilen,
die in ähnlicher Weise durch Reibung beansprucht werden. Der Gedanke, solche Maschinenteile
aus Gußeisen herzustellen, um die Einfuhr ausländischer Rohstoffe zur Herstellung
der sonst üblichen Lagermetalle zu vermeiden; ist bereits bekannt, und zwar wurde
empfohlen, ein Eisen mit hohem Kohlenstoffgehalt zu verwenden, bei dem der Kohlenstoff
in erkaltetem Zustand zum größten Teil als Graphit ausgeschieden ist. Der an der
Oberfläche liegende Graphit erleichtert das Gleiten und- besitzt damit eine gewisse
Schmierwirkung. Eine sehr hohe Eignung als Lagermetall besitzt ein solches Eisen
allerdings. noch nicht, so daß vorgeschlagen wurde, an Stelle des eigentlichen Gußeisens
einen Lagerbaustoff zu verwenden, der durch das Pressen einer Mischung vom. Eisenpulver
und Graphit hergestellt wird, wobei der nötige Zusammenhang des Preßkörpers durch
ein nachträgliches. Sintern erzielt wird. Ein solches Verfahren ergibt zworeinen.
Baustoff mit sehr hohem Graphitgehalt, also mit erhöhter Schmierwirkun b, aber gleichzeitig
wird die Festigkeit ungünstig beeinflußt, und vor allem ist das Verfahren reichlich
umständlich. Die erwähnte Pseudölegnerung läßt sich mit Öl durchtränken, und ist
daher auch als Baustoff für selbstschmierende Lager verwendbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lagerbaustoff zu schaffen,
der eine ausgezeichnete Schmierwirkung mit den Festigkeitseigenschaften des Gußeisens
verbindet und dabei auch ,als selbstschmierendes Lager verwendbar ist. Es wurde
gefunden, daß sein
Gußeisen zweiter Schmelzung mit hohem Gesamtkohlenstoffgehalt
nachträglich unter Vervon von Vakuum und Druck mit Öl tränkbar ist, und zwar mit
solchen Ölmengen, daß sich ein deutlicher Erfolg für die Lagereignung dabei ergibt.
Ferner wurde gefunden, daß es für die beabsichtigte Schmierwirkung nicht .ausreicht,
lediglich eine möglichst große Menge des Kohlenstoffs in der Farm von Graphit -zur
Ausscheidung zu bringen, daß vielmehr die grobe oder feinstreifige Verteilung dies
Graphits je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck des Lagers geregelt werden
muß. Dementsprechend besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung vors
gußeisernen Lagerbaustoffen, bei dem ein mit mindestens 30!o Kohlenstoff erschmolzenes
Eisen gegebenenfalls unter Zusatz von. Thermit oder Aluminium so, vergossen wird,
daß der größte Teil des Kohlenstoffgehaltes als Graphit ausscheidet, worauf das
Werkstück .im luftleeren Raum mit Fett oder Öl, vorteilhaft unter Zusatz von anderen
schmierfähigen Stoffen, wie beispielsweise Graphit in feinster Verteilung, getränkt
und dann einem regelbaren hohen Druck ausgesetzt wird.
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Zweckmäßig wird die Nachbehandlung mit Fett oder Öl bei erhöhter Temperatur
vorgeno,mmen, also bei Temperaturen zwischen Ioo und 2oo° C. Bei diesen Temperaturen
lassen sich die auch in einem anscheinend völlig dichten Gußstück vorhandenen zahlreichen
Poren völlig mit Fett oder Öl füllen, wobei erhebliche Mengen von Fett oder Öl von
dem Eisen aufgenommen werden, insbesondere, wenn bei der Tränkung ein hoher Druckangewendet
wird, der der Druckfestigkeit des Werkstoffes nahe kommen kann. Ein Druck von mehr
als Zoo Atmosphären hat sich als zweckmäßig erwiesen, um einen Lagerbaustoff von
besonders hoher Güte zu erhalten. Das durch die Tränkung in den `Werkstoff eingebrachte
Öl bleibt selbstverständlich stets Im Werkstoff erhalten, so daß bei. einer geringen
Abnutzung immer wieder neue Ölteile für die Verminderung der Lagerreibung zur Verfügung
stehen und während der ganzen Lebensdauer des Lagers völlig unveränderte Gleiteigenschaften
gegeben sind. Dem zur Tränkung benutzten Fett .oder Öl können dabei auch noch andere
schmierfähige Stoffe, also beispielsweise auch Graphit in feinster Verteilung, zugesetzt
werden.
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Genau wie bei den bereits bekannten Verfahren ist durch die Anwendung
eines Gußeisens zweiter Schmelzung die Möglichkeit gegeben, durch die Mischung der
Ausgangsstoffe und der etwaigen Zuschläge und durch die Nachbehandlung beim Erkalten
:einerseits den gewünschten Kohlenstoffgehalt und andererseits die gewünschte Graphitmenge
i:3 erkalteten Werkstoff einzustellen. Darüber hinaus wird beim Verfahren nach der
Er findung auch noch die Verteilungsform des `,-Graphits dem jeweiligen Anwendungszweck
angepaßt. Mit bekannten Maßnahmen läßt " sich ein, grobkörniges Gußeisen mit verhält
nismäßig großen Graphiteinlagerungen herstellen, die an der Oberfläche zusammenhängende
Graphitflächen bilden, oder in anderern Fällen feinkörnige Gußstücke mit weitgehend
verteilten feinen Graphiteinlagerungen oder schließlich ,auch Zwischenstufen zwischen
de) genannten beiden Fällen. Eine grobe Graphit verteilung empfiehlt sich beispielsweise
für Lagerschalen, die großen Flächendrucken aus gesetzt sied, aber nur mit geringer
Wellen drehzahl beansprucht werden, und ebenso bei Lagern, bei denen nur kurzzeitig
eine hohe Beanspruchung auftritt. Als Beispiele für diese Art von .Lagern können
zunächst die Lager von Montagekranen genannt werden, da hier die meisten. Lagerbewegungen
bei ganz geringer Belastung erfolgen und nur für kurze Zeit eine Beanspruchung unter
der Höchstlast eintritt, wobei die Zeiten höchster Beanspruchung durch lange Zwischenzeiten,
oft sogar durch Tage oder Wochen, getrennt sind-. Als weiteres Beispiel. können
die Muttern für Spindelpressen erwähnt werden , bei denen die höchste Beanspruchung
sich immer nur über ganz kurze Zeiten erstreckt, arischen denen lange Leerlaufzeiten
liegen. Bei derartigen Lagern ist also eine grobe Körnung des Werkstoffes und eine
entsprechende grobe Graphitverteilung empfehlenswert, ebenso wie bei Lagern, die
ununterbrochen großen Flächendrucken bei sehr geringer Umlaufgeschwindigkeit ausgesetzt
sind. Ein feinkörniges Gefüge und eine entsprechende feine Graphitverteilung ist
auf der anderen Seite bei Achsen und Wellen angebracht, deren Lager bei hohem und
höchsten. Drehzahlen mit verhältnismäßig geringer Flächenpressung- beansprucht werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer Einzelheiten und
Vorteile wird nachstehend ein Beispiel für die Durchführung des neuen Herstellungsverfahrens
beschrieben.
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In Einem Tiegelofen oder Elektroofen wird ein Rdheisen, niedergeschmolzen,
das einen Gesamtkohlenstoffgehalt von etwa q.% besitzt. Dabei soll der Mangangeh.alt
möglichst niedrig gehalten werden und nur etwa 0,3
bis 0,q.% betragen; der
Siliciumgeha.lt soll dagegen eine Höhe bis zu 3% erreichen, da ein 'hoher Siliclumgehalt
bekanntlich die Graphitbildung zu fördern vermag. Der Phosphorgehalt soll nicht
über 0,¢n10 hinausgehen, möglichst aber niedriger sein. Die genannte
Zusammensetzung
des Eisens gleicht also, dem Hämatit und bietet die Möglichkeit, im fertigen Guß
den Kohlenstoff bis zu 2/3 des Gesamtgehaltes .als Graphit .auszuscheiden,.
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Ist die Schmelzung erfolgt, so wird in den Tiegel oder in der Pfanne
ein Zusatz von o,I bis 0,2% Aluminium oder Thermit untergetaucht. Es ergibt sich
dabei ein Verbrennungsvorgang, der sich durch ein Aufkochen der Schmelze bemerkbar
macht. Sobald sich die Schmelze wieder beruhigt hat, wird das Eisen vergossen, und
zwar meine verhältnismäßig heiße Form, die langsam abgekühlt wird, um eine weitgehende
Ausscheidung des Kohlenstoffes Ih: der Graphitform zu erhalten:. Die feinste Graphitverteilung
wind durch einen hohen Zusatz an Aluminium erreicht, während sich bei geringeren
Aluminiumzusätzen ein gröberes Gefüge ergibt.
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Nach dem Eikalten wird das Werkstück aus der Form genommen und in
ein Stahlrohr geringen Durchmessers eingesetzt, das als Druckkammer für den Tränkungsvorgang
dient. Das Stahlrohr mit den eingesetzten Werkstücken wird luftdicht verschlossen
und zunächst an die Saugseite einer Luftpumpe angeschlossen, um die Luft aus dem
Behälter zu entfernen. Daraufhin wird der Behälter durch eine Rohrleitung mit Öl
oder Fett gefüllt und auf eine. Temperatur von etwa 200° erhitzt. Gleichzeitig wird
der Behälter durch Einpressen weiteren Öles vermittels einer Druckpumpe auf einem
hohen Druck gebracht, bis ein Druck von etwa 25o Atmosphären erreicht ist. Dieser
Druck wird für renne kurze Zeit aufrechterhalten, dann wird der Behälter vom Druck
entlastet und vom überschüssi. gen Öl oder Fett entleert. Nach dem Erkalten wird
der Behälter geöffnet, und die fertigen Werkstücke werden herausgenommen. Die Bearbeitung
der fertigen Werkstücke auf die Endgültigen Abmessungen kann vor oder nach dem Tränkungsvorgang
erfolgen.
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Die nach dem genannten Verfahren hergestellten Lagerteile lassen sich
sowohl als geschmierte Lager als auch bei entsprechend ,geringer Beanspruchung als
ungeschmierte Lager verwenden, da der eigene Öl- und Graphitgehalt für manche Anwendungszwecke
eine besondere- zusätzliche Schmierung überflüssig macht.