DE748018C

DE748018C - Process for the production of composite cast bearing shells

Info

Publication number: DE748018C
Application number: DEA87561D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Adalbert Ruebenbeck; Dipl-Ing Fritz Vollmert
Original assignee: LAGERSCHALEN M B H GES
Current assignee: LAGERSCHALEN M B H GES
Priority date: 1938-07-22
Filing date: 1938-07-22
Publication date: 1944-10-25

Description

Verfahren zur Herstellung von Verbundguß-Lagerschalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lagerschalen durch Verbundguß. ' Bekanntlich werden die sogenannten Verbundlagersahalen in der Weise hergestellt, daß die aus Eisen oder Stahl bestehende Lagerstützschale, die mit dem Lagermetall, wie z. B. einer Kupferlegierung, innen bekleidet werden soll, mit einem aus Stahlblech bestehenden Boden versehen wird, so daß .die Lagerschale ein Gefäß bzw. eine Kokille bildet. Diese Kokille wird mit dem Lagermetall ausgegossen und dann wird aus dem so entstandenen vollen Körper ein@Kern - ausgebohrt oder ausgestochen, so d;aß das fertige Lager entsteht. Man kann aber auch schon im Gießverfahren eine Schale mit Hohlkern herstellen, indem man die Lagerstützschale nicht nur mit einem Boden, sondern auch mit einer Hilfswandung versieht. Diese Hilfswandung hat .die Form eines Rohrabschnittes von der ungefähren Länge der Lagerschale und ist zweckmäßig unten mit einem seitlichen, nach außen vorstehenden Flansch versehen, der .den Boden bildet und zur Befestigung der Hilfswandung an der Lagerschale dient. Lagerschale und Hilfswandung bilden zusammen ein Gefäß, dessen ringförm;ige-Raum mit dem Lagermetall ausgefüllt werden soll. Das in diesen ' Raum eingegossene Lagermetall muß sich innig mit der Lagerschale :binden.Method of making composite cast bearing shells The invention relates to a method for producing bearing shells by composite casting. 'As you know the so-called composite bearing shells are made in such a way that the Iron or steel existing bearing support shell, which with the bearing metal, such as. B. a copper alloy, to be clad inside, with one made of sheet steel Ground is provided so that .the bearing shell forms a vessel or a mold. This mold is poured with the bearing metal and then it is made from the resulting full body a @ core - drilled or gouged out, so d; ate the finished bearing arises. But you can also make a shell with a hollow core using the casting process, by having the bearing support shell not only with a bottom, but also with a Auxiliary wall provides. This auxiliary wall has the shape of a pipe section of the approximate length of the bearing shell and is expediently at the bottom with a lateral, outwardly protruding flange provided, which forms the bottom and for fastening the auxiliary wall on the bearing shell is used. The bearing shell and auxiliary wall form together a vessel, the annular space of which is to be filled with the bearing metal. The bearing metal poured into this' space must be intimately connected with the bearing shell :tie.

Eingehende Untersuchungen der auf dem Marktbefindlichen Verbundlagerschalen haben ergeben, daß die vielen die Unbrauchbarkeit dieser Lager bedingenden Fehler auf eine Reihe verschiedener Einflüsse zurückzuführen sind, von denen nur die oft ,mangelhafte Bindung zwischen Lagermetall und Stahlschale und die Luft- und Salzeinschlüsse im Lagermetallerwähnt seien.In-depth studies of the composite bearing shells on the market have shown that the many errors that make these bearings unusable can be traced back to a number of different influences, only of which often , poor bond between the bearing metal and steel shell and the air and salt inclusions are mentioned in the bearing metal.

Die Erfindung ist dazu bestimmt, alle diese Mängel zu beseitigen. Dies bietet deshalb besondere Schwierigkeiten, weil die Flächen, die sich binden sollen, ungleich größer sind als bei irgendeiner Hartlötung. Die Schwierigkeiten werden dadurch weiter erhöht, daß . sich das Verfahren zur Massenherstellung eigne, also sehr einfach sein muß, und daß keine Metallverluste in Kauf genommen werden können, und zwar besonders nicht an den die eigentlichen Lagerlaufflächen bildenden Buntmetallen.The invention is intended to remedy all of these deficiencies. This presents particular difficulties because of the areas that bind should, are much larger than with any kind of brazing. Difficulties are further increased by the fact that. the process of mass production own, must therefore be very simple and that no metal losses are accepted can, and especially not on those forming the actual bearing running surfaces Non-ferrous metals.

Diesen Erkenntnissen und Forderungen entsprechend wird nach denn Hauptmerkmal der Erfindung der den Stützkörper des Lagers darstellende Stahlhohlkörper mit einem Boden und gegebenenfalls noch mit einer ein ringförmiges Gefäß bildenden Hilfswand vrsehen und der so :gebildete schalenförmige Körper nacheinander in das Flußmittel und, mit dem Flußmittel gefüllt, in das Lagermetall untergetaucht, worauf der Körper mit der geschöpften Schmelze .unter Berücksichtigung der Art des Lagermetalls und der Form de3 Stahlhohlkörpers abgekühlt wird.According to these findings and requirements, the main feature is the invention of the steel hollow body representing the support body of the bearing with a Bottom and possibly also with an auxiliary wall forming an annular vessel See and the so: formed bowl-shaped body one after the other in the flux and, filled with the flux, submerged in the bearing metal, whereupon the body with the scooped melt, taking into account the type of bearing metal and the shape of the hollow steel body is cooled.

Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der an Hand,der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel geschildert ist.Further features and advantages of the method according to the invention go from the following description, with reference to the accompanying drawing an embodiment is shown.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Lagerschalen dadurch herzustellen, .daß man ein oben und unten verschlossenes Stahlrohr unten mit einer kleinen Öffnung und oben mit einer Saugleitung versieht und den so gebildeten Behälter, nachdem er mit seinem tmteren Ende in eine Schmelze des Lagermetalls mit einer Deckschicht eines Flußmittels in der Weise eingeführt ist, daß :dieses Ende erst in der Schmelze des Flußmittels und dann in der .des Lagermetalls eingetaucht wird, einer Luftverdünnung unterwirft, wobei eine gewisse Menge beider Stoffe durch Absaugen der Luft in dem Behälter hochgehoben wird. Dabei soll die zuerst hochgehobene Schmelze des Flußmittels die Reinigung der Oberfläche in dem außerhalb des Tiegels befindlichen Rohr bewirken und die nachfolgende Lager-' metallsch,melze den Ausäguß bilden. Dieses Verfahren ist mit erheblichen Mängeln behaftet.It has already been proposed to produce bearing shells by .that you have a steel tube closed at the top and bottom with a small opening at the bottom and above provided with a suction line and the container thus formed after it with its inner end in a melt of the bearing metal with a top layer a flux is introduced in such a way that: this end only in the melt of the flux and then immersed in the .the bearing metal, an air dilution subject, taking a certain amount of both substances by sucking the air in the Container is lifted. The first lifted melt of the flux should be cause cleaning of the surface in the tube located outside the crucible and the subsequent storage 'metallsch, melt form the outlet. This method is afflicted with considerable flaws.

So befindet sich das die Lagerschale darstellende Rohr größtenteils außerhalb des Tiegels, so daß eine ausreichende Vorwärrnung nicht stattfindet. Außerdem ist es nicht möglich, gerade die gewünschte Menge des Fl.ußmittels anzusaugen und die Säule ,genau bis zu einer bestimmten Höhe anzuheben. Außerdem soll dabei das Abschrecken durch eine Brause unmittelbar über dem Tiegel bewirkt werden, was nicht ohne umständliche Einrichtungen möglich sein wird.Most of the tube representing the bearing shell is thus located outside the crucible, so that sufficient preheating does not take place. aside from that it is not possible to suck in just the desired amount of flux and raise the column exactly to a certain height. In addition, this is supposed to Quenching can be effected by a shower head just above the crucible, which is not will be possible without cumbersome facilities.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, die es ermöglicht, Lagerschalen in einwandfreier Beschaffenheit auf durchaus einfache Weise herzustellen.These disadvantages are avoided by the invention, which makes it possible Produce bearing shells in perfect condition in a very simple way.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Querschnitt durch eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit Lagermetall ausgekleidete Stahlschale, und zwar ist als Ausführungsbeispiel eine schon im Gießverfahren mit Hohlkern zu versehende Schale g e« ählt. Es bedeutet a die Stahlschale, b die aus Stahlblech bestehende Hilfswandung mit ziem Flansch oder Boden c, d das in den Rauar zwischen der Schale a. und der Hilfswandung h eingefüllte Lagerrnetall und e die.Salzreste, dje das durch die Schale gebildete Ringgefäß nachdem Herausnehmen aus dem Lageranetallbad bedecken.The drawing shows a schematic representation of the cross section through a steel shell lined with bearing metal according to the method according to the invention, namely a shell that is already provided with a hollow core in the casting process is selected as an exemplary embodiment. It means a the steel shell, b the auxiliary wall made of sheet steel with a large flange or base c, d that in the space between the shell a. and the auxiliary wall h filled in storage metal and e the salt residues, dje cover the ring vessel formed by the bowl after it has been taken out of the storage tank.

Die Stahlschale a wird zunächst mit der Hilfswandung b versehen, indem der Flansch c an der Innenstirnfläche der Schale a befestigt wird. Diese Befestigung kann durch Schweißen oder auch durch Stifte, Schrauben u. dgl. erfolgen, muß jedoch eine derartige sein, daß sie die Temperatur des Lagermetallbades (etwa zooo° je nach der benutzten Legierung) aushält. .ach sorgfältiger Reinigung insbesondere des Ringraumes, den das durch die Lagerschale und Hilfswandung gebildete Gefäß enthält, wird dieses Gefäß zweckmäßig vermittels eines Hilfsbügels in ein flüssiges Salzbad eingetaucht. Der Hilfsbügel kann ebenfalls außen an die Lagerschale a angeschweißt sein, er kann aber auch durch einfaches Einstecken der Bügel e in Schmierlöcherder Stahlschale mit dieser verbunden sein. Das Salzbad besteht zweckmäßig aus Borax, doch eignen sich hierfür auch alle Salzmischungen, die sich in der Hartlöttechnik als brauchbar erwiesen haben. Die Temperatur des Salzbades hängt vom Schmelzpunkt der Salzmischung ab und liegt-zweckmäßig etwas über dem Schmelzpunkt (etwa 8£o bis goo° im Falle der Verwendung von Borax), damit durch das Eintauchen der kalten Schale keine übermäßige Abkühlung des Salzbades eintritt. Durch das Eintauchen in das Salzbad wird das Ringgefäß und insbesondere die Stahlschale selbst gut vorgewärmt, so daß die folgende Herstellung des Verbundgusses rascher erfolgen kann. Außerdem aber wird durch das Salzbad die Oberfläche der Stahlschale von sämtlichen oxydischien Verunreinigungen gesäubert, die sonst die Bindung verhindern würden. Um diesen Reinigungsvorgang zu fördern, wird das Ringgefäß im Salzbad zweckmäßig in Bewegung gehalten, so daß eine. Rührwirkung eintritt.The steel shell a is first provided with the auxiliary wall b by the flange c is attached to the inner face of the shell a. This attachment can be done by welding or also by pins, screws and the like, but must be such that it keeps the temperature of the bearing metal bath (about zooo ° per according to the alloy used). .After careful cleaning in particular the annular space that the vessel formed by the bearing shell and auxiliary wall contains, this vessel is expediently placed in a liquid salt bath by means of an auxiliary bracket immersed. The auxiliary bracket can also be welded to the outside of the bearing shell a but it can also be done by simply inserting the bracket e into the lubrication holes Steel shell to be connected to this. The salt bath is expediently made of borax, however, all salt mixtures that are used in brazing technology are also suitable for this purpose have proven useful. The temperature of the salt bath depends on the melting point of the salt mixture and is appropriately slightly above the melting point (about 8 o to goo ° in the case of using borax) by dipping the cold shell no excessive cooling of the salt bath occurs. By immersion in the salt bath the ring vessel and in particular the steel shell itself is preheated well so that the subsequent production of the composite casting can take place more quickly. But also The salt bath removes all oxidic agents from the surface of the steel shell Cleaned up impurities that would otherwise prevent binding. To this cleaning process to promote, the ring vessel is appropriately kept in motion in the salt bath, so that one. Stirring effect occurs.

Nachdem das Ringgefäß die Temperatur des Salzbades erreicht hat, wird es aus diesem -so herausgehoben, daß der Ringraum vom flüssigen Salz vollständig gefüllt bleibt. Diese Maßnahme ist entscheidend für den Erfolg .des Verfahrens gemäß der Erfindung; denn die im Salzbad gereinigte rund auf erhöhte Temperatur gebrachte Metalloberfläche würde beim Herausbringen an die Atmosphäre wiederum oxydieren. Dadurch aber, daß die flüssige Salzmischung in dem Ringraum verbleibt, wird gerade die Innenfläche der Stahlschale, die sich mit dem Lagermetall binden soll, vor .dem Zutritt von Luftsauerstoff geschützt.After the ring vessel has reached the temperature of the salt bath, is it is lifted out of this so that the annulus is completely removed from the liquid salt remains filled. This measure is decisive for the success of the procedure according to the invention; because the one that has been cleaned in the salt bath is brought to an elevated temperature Metal surface would turn when brought out to the atmosphere oxidize. But because the liquid salt mixture remains in the annulus, just becomes the inner surface of the steel shell that bind with the bearing metal should be protected from the ingress of atmospheric oxygen.

Das ,gefüllte Gefäß wird sodann in das das Lagermetall enthaltende Bad eingebracht. Dabei verdrängt das schwere Lagermetall die leichtere Salzschmelze im Ringgefäß, indem es über den oberen Rand einfließt, bis es das Gefäß ausfüllt. Da der Schmelzpunkt des Lagermetalls in den meisten Fällen über dem des Salzes liegt, bleibt das Salz auch genügend flüssig, um mit Sicherheit an die Oberfläche des Metallbades steigen zu können; liegen jedoch die Schmelzpunkte der Lagerlegierung und der Salzmischung nahe aneinander, so kann man ebenfalls durch Rühren mit Sicherheit eine vollständige Ausfüllung des Ringraumes .durch .das Lagermetall erreichen.The filled vessel is then placed in the one containing the bearing metal Bath brought in. The heavy bearing metal displaces the lighter molten salt in the ring vessel by flowing in over the upper rim until it fills the vessel. Since the melting point of the bearing metal is in most cases higher than that of the salt, the salt remains sufficiently liquid to be sure to reach the surface of the metal bath to be able to rise; however, the melting points of the bearing alloy and the salt mixture lie close to one another, one can also with certainty complete a complete stirring Filling of the annulus .by .the bearing metal.

Ist die Stahlschale so lange im. Metallbad verblieben, so daß sie die Temperatur des Metallbades erreicht hat, dann ist die Erzielung einer .guten Bindung gewährleistet. Man nimmt nunmehr die Schale aus dem Metallbad so heraus, daß von der auf dem Bad schwimmenden Salzdecke, die zum Schutz des Bades von vornherein aufgebracht ist und -im Laufe mehrerer Güsse verstärkt wird, etwas Salz den Spiegel des den Ringraum ausfüllenden Lagermetalls d bedeckt. Dadurch ist der Zutritt von Luftsauerstoff selbst zu der kleinen Spiegelfläche beim Abkühlen der Schale verhindert.Is the steel shell in the. Metal bath remained so that they has reached the temperature of the metal bath, then the achievement of a .good one Bond guaranteed. The bowl is now removed from the metal bath in such a way that that of the salt cover floating on the bath, which protects the bath from the start is applied and - over the course of several pourings, a little salt is added to the mirror of the bearing metal d filling the annulus. This allows access from Oxygen from the air prevents even the small mirror surface when the bowl cools down.

Die Abkühlung- der ausgegossenen Schale erfolgt je nach der Art der verwendeten Lagerlegierung. Sind Sei:gerungen o. dgl. zu befürchten; so nimmt man zweckmäßig eine beschleunigte Abkühlung vor, wobei man darauf achten muß, daß die Wärmeableitung radial erfolgt. Deshalb stellt man die Lagerschale am besten in eine Ringbrause, die mit verschiedenen Abkühlungsmitteln gespeist werden kann und eine Regelung der Erstarrungsgeschwindigkeit je nach den metallurgischen Bedingungen gestattet.The cooling of the poured bowl takes place depending on the type of used bearing alloy. Are you: wrestled or the like to be feared; so one takes expediently an accelerated cooling before, whereby one must make sure that the Heat dissipation takes place radially. Therefore, it is best to put the bearing shell in a Ring shower that can be fed with various cooling agents and one Regulation of the solidification rate depending on the metallurgical conditions allowed.

Das in der Zeichnung .dargestellte Lager ist von einfacher Ausführungsform: Selbstverständlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch für aridere Lager, wie z. B. Stirnlager, Halslager o. dgl.; angewendet werden. Man kann aber auch statt des in der Zeichnung dargestellten Hohlkörpers zunächst einen vollen Körper herstellen. In diesem Falle befestigt man an der Schale a lediglich einen Boden c, der eine runde Platte darstellt, die Zwischenwand b fällt also fort. Aus dem durch das Gießen erzeugten vollen Körper bohrt oder sticht man dann einen Kern aus.The bearing shown in the drawing is of a simple embodiment: Of course, the method according to the invention can also be used for other bearings, such as B. end bearings, neck bearings or the like; be applied. But you can also take place of the hollow body shown in the drawing first produce a full body. In this case, one attached to the shell a only a bottom c, the one represents a round plate, so the partition b falls away. From that by pouring The resulting full body is then drilled or punched out a core.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of composite cast bearing shells by successively immersing the supporting shell in a molten flux, such as B. borax, and liquid bearing metal, characterized in that the steel hollow body with a bottom (c). and optionally also with a bottom that forms an annular vessel Auxiliary wall (b) is provided and the cup-shaped body thus formed one after the other in the river center; l and, filled with the flux, submerged in the bearing metal whereupon the type of bearing metal and the shape of the hollow steel body accordingly is cooled.

2. The method according to claim i, characterized in that the with .the bearing metal filled bowl is removed from the metal bath in such a way, that the surface of the bearing metal filling the shell from the salt from the Sulzschutzdecke of the metal bath remains covered.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that that the removal of saturated flux residues, e.g. B. Salt residues in the salt bath and / or Metal bath, assisted by mechanical stirring.

4. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the shell filled with the bearing metal is cooled by radial, ie perpendicular to the bonding surface of the two metals taking place heat dissipation. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patents ..... No. 593 778, 619, 528, 6.32 582; French patents - 71418o and patent addendum No. 42 056; USA. Patent No .... 1,870,867, 2 01/23 659, 1964647, 2 058 62-1. British Patent No. .... 125 823, 401 533, 425 596. Transactions of the Am. Grc. of Mech. Eng. 1932, vol. 54, p. 2o / 1.