DE764512C - Lagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

• Lagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung Für Lager verwendete man bisher vorzugsweise eiserne Lagerschalen, die mit einem Ratäaußfutter ausgego@ssen waren. Auch Läger aus Elsen-, Stahl-, Messing-, Kupfer- und anderen Metallbacke@ngliedern mit einer, aufgelöteten Lagermetallfiäche aus' gehärtetem Blei. sind bekannt. Die in dieser Wetise ausgebildeten Lager sind außerordentlich dickwandig und schwer und in ihrem Anwendungsbereich mit Rücksicht auf ihre, Eigenschäften beschränkt. Ihre Herstellung ist umständlich und schwierig und auch kostspielig. Dazu kommt, daß mit ihrer Herstellung ein außerordentlicher Verbrauch. -an. zum Teil wertvollen Metallen verbunden ist. Angesichts dieser- Nachteile, bedeutete es eiineän erheblichen technischen Fortschritt, diaß man in den letzten Jahren dazu übergegangen: ist, an Stelle dieser Lagerschalen, Lagerbüchsen zu verwenden, die von nahtlosen Rohren aus Lagermetall abgeschnitten sind und di.L unmittelbar in dem die Lager tragenden Ma.-schine@nteiil, beispielsweise durch, Einpressen, befestigt werden können. Ohne diesen Schritt wäre die Entwicklung des modernen Auto mobil- und Flugzeugbaues undenkbar. Nur auf diese Weise war es möglich, so dünnwandige, räumsparende Lagerschalen herzustellen und diese in der erforderlichen Menge so billig zu fabrizieren, daß man den fortschrittlichen und konstruktiven Forderungen, die die Entwicklung dieser Gebiete stellten, gerecht werden konnte.
• Leider besitzen aber die so von nahtlosen Rohren aus Lagermetall hergestellten Lagerbüchsen ebenfalls einige Nachteile, die zu Schwierigkeiten in ihrer Verwendung führen Diese liegen teils darin, daß ihre Festigkeit zu wünschen übrig läßt, teils darin, daß die Ausdehnungskoeffizienten des Lab rmetalles, aus dem sie bestehen und des Metalles, aus dem der die Lagerbüchse tragende Maschinenteil besteht, meist erhebliche Unterschiede aufweisen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß sich die eingepreßten Büchsen bei eintretendem Temperaturwechsel unter Veränderung ihrer Abmessungen leicht lockern. Um diesen Übelstand zu vermeiden, sieht man eine kräftige Verspannung vor, d. h. man preßt die Lagerbüchsen unter starkem Druck in die in Frage kommenden Maschinenteile. Hierbei muß man aber einen anderen Nachteil mit in Kauf nehmen insofern, als sich der Durchmesser der' Büchse infolge des hohen Preßdruckes leicht ändert, so daß die Maßlialtigkeit durch einen zweiten Arbeitsgang, nämlich durch Aufreiben mit der Reibahle, wiederhergestellt werden muß.
• In der Entwicklung, die der Lagerbau durch Z'envendung von Lagerbüchsen genommen hat, welche von nahtlosen Rohren aus Lagermetall abgeschnitten sind, führt die Erfindung abermals einen bedeutsamen Schritt vorwärts. Sie hat ein Verfahren zum Gegenstand und besteht darin, daß das zum Bilden der Lager dienende Rohr aus einer mit Lagermetall schweißplattierten eisernen Rohrluppe nahtlos gezogen ist.
• Eine gemäß Erfindung ausgebildete Büchse besitzt infolge der höheren Festigkeit des Eisens einen erheblich größeren Widerstand gegen Zusammendrücken als eine Büchse aus LagermetaI1 allein, so daß die nach dem Einpressen sonst erforderliche kostpielige IVachreibearbeit mit der Reibahle ganz oder zum Teil vermieden -werden kann. Es hat dies nicht nur eine erhebliche Ersparnis an Arbeit zur Folge, sondern matt kann auch eine größere- Genauigkeit erzielen. Durch die zwischen dem Eisenteil und dem Lagermetallteil bestehende innige Schweißverbindung erhält die Lagerbüchse «-eiter einen Ausdehnungskoeffizienten, der sich aus dem Verhältnis dieser verschieden gearteten Teile ergibt und der also dem Eisen im wesentlichen entspricht. Die Lagerbüchse besitzt somit praktisch den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der -Maschinenteil, mit dein sie in Verbindung gebracht werden soll. Bei einer in einem eisernen Maschinenrahmen angeordneten Lagerbüchse: gemäß Erfindung besteht somit nicht die Gefahr der Lockerung bei Temperaturänderungen. Die Erfindung bietet ` auch den Vorteil, daß die Büchsen auch bei stärkerer Erwärmung auf der Welle nicht I klemmen bzw. sich festfressen.
• Durch die Erfindung wird aber auch noch ein anderer den Bronzelagerbüchsen anhaften-; der 'Mangel beseitigt, der darin besteht, daß sich die Büchsen im Gebrauch mit der Zeit aus%valzen. Dieser -Mangel tritt um so mehr in Erscheinung, je größer die `Wandstärke der Bronzebüchse ist. Bei Lagerbuchsen geinäß Erfindung beträgt die Stärke des Lagermetallteiles nur einen Bruchteil der Wandstärke, die eine Bronzebüchse geringstenfalls besitzt. Die Gefahr eines Auswalzens mit nachteiliger Wirkung ist damit in jedem Fall auf ein -Minimum verringert. -Man kann erfindungsgemäß aber auch auf eine Stärke der Lagermetallauflage lierunter,gelien, bei der ein Auswalzen, das irgendwie nachteilig in Erscheinung treten könnte. praktisch überhaupt nicht mehr möglich ist.
• Ein weiterer 'Vorteil der Erfindung liegt in der Materialersparnis. Während die bekannten Bronzebüchsen normalerweise eine Wandstärke von 3 bis d mm besitzen, können erfindungsgemäß Lagerbüchsen mit einer Metallauflage von einer Stärke bis herunter auf 0,2,3 mm hergestellt «-erden.
• Ein wesentliches Ertindtnigünierkmal liegt wie gesagt darin. daß das Auflagemetall bei Herstellung der Rohr.. von denen die Lagerbüchsen abgeschnitten werden, init (lern das Kernrohr bildenden Eisen verschweißt ist und beide gemeinsam eine weitere Verforinung durchmachen. Diese gemeinsame Verformung führt zu einer tiefgreifenden Durcharbeitung der Auflage und damit zu einem Höchstmaß an Werkstoffgleichmäßigkeit in der Laufschicht, was insbesondere für den Automobil- und Flugzeugmot<)rerihau von Bedeutung ist. Die Verforinuügsvorgänge, die das Auflagemetall geineinsain mit dem Eisen durchmacht, führen weiterhin zu einer weitgehenden Verfestigung der Laufschicht. deren Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung damit erhöht wird, so daß die sonst bei hohen Belastungen und Umdrehungszahlen leicht auftretenden, vorzugsweise durch Schwing°u tigen ausgehsten. gefürchteten =ltislrröckehingen, die auf Ermüdungserscheinungen beruhen. in Fortfall kommen. Auch lassen sich durch Kaliziehen der Rohre ein geeigneter Härtegrad und eine holte -Verschleißfestigkeit ohne= Sch-,vieriglkeit erzielen. Schließlich wird durch die V `rformttng eitle Steigerung der durch Verschweißung lre@virlcteii Aneinanderhaftung der Plattierschichten über das bis dahin bekannte -Maß Hinaus erreicht.
• Durch die vorstellend beschrietknen Werkstoffeigenschaften unterscheidet sich die Lagerbüchse gemäß Erfindung grundsätzlich von anderen bekanntem Lagerbüchsen, die ebenfalls. aus Eisenblech mit einer Auflage aus Metall bestehen. So ist es beispielsweise bekannt, Blechstreifen mit einer Auflager aus Lagermetall zu versehen und die das Lagermetall tragenden Streifen in einzelne Stücke zu unterteilen, aus denen sodann Lagerbüchsen gebogen werden. Auch ist es bekannt, ein fertig verformtes Rohr aus Eisen und ein Rohr aus Lagermetall übereinanderzuziehen; beide miteinander zur Haftung zu. bringen und sodann aus dem Rohr Lagerbüchsen abzutrennen. Im einen wie im anderen Fall machen das Eisen und da,s. Lagermetall gemeinsam keine erheblichen Verformungsgänge durch, und es fehlen demgemäß auch den so. hergestellten Lagerbüchsen die Eigenschaften, die dien Lagerbüchsen gemäß Erfindung eigentümlich sind. Die Lagerbüchse kann je nach Erfordernis mit einer Innenauflage oder einer Innen- und Außenauflage versehen sein. Man kann auch je nach der Beanspruchung im letzten Fall den inneren Belag stärker oder schwächer machen. als den äußeren. Die Beläge können auch aus verschiedenen Legierungen bestehen, beispielsweise so; daß die Innenauflager aus Zinnbronze mit höchsten Laufeigenschaften, die Außenauflage zwecks Verlbilligung und Verminderung des Verbrauches. an Sparmetallen dagegen nur aus Messing in verhältnismäßig geringer Stärke besteht. Der Messingmantel dient bei dieser Ausführung nur als Komrasionsschutz. Je besser die Laufeigenschaften der Metalle sind, um so, schwerer lassen sie sich meist verformen. Gemäß Erfindung können einige der seither nicht oder nur schwer verarbeitbaren Lagerlegierttngen auf dem Wege des Warmpressens und Kaltziehens verarbeitet werden. Der mit der Lagermetallaufl.age auf ganzer Auflagefläche verschweißte Eisenmanteil ermöglicht infolge der unlöslichen Verschweißung zwischen dem in,, der Wärme bildsamen Einsen. und dem beii den Verarbeitungstemperaturen verhältnismäßig spröden Lagermetall die Verarbeitung auch des letzteren.
• Die Güte einer Schweißung nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Es ist bekannt, daß beispielsweise die Verbindung zwischen Eisen und Kupfer dann am innigsten wird, wenn das Kupfer bei der Verschweißung stark über- seinen Schmelzpunkt erhitzt wird. Im Gegensatz dazu müssen beim Schweißen von Zinn- und Messingbronzen Temperaturen verwendet werden, die nahe am Schmelzpunkt der beitreffenden Legierungen liegen.
• Besonders der Flugmotorenbau stellt an die Leistungsfähigkeit von Lagern hohe Anforderungen. Die Zusammensetzung der Legierung maß für solche Zwecke genauestens eingehalten werden. Zum Teil ist es jedoch, wenn der zur Rohrherstellung bestimmte Rohling durch Gußverschweißung hergestellt wird, nicht zu vermeiden, daß Eisen in die Lagermetallauflage gelangt und so die Zusammensetzung der Legierung eines Änderung erfährt. Zur Vermeidüng dieses Übelistanides verfährt man bei der Gußverschweißung zweckmäßig in der Weise, daß man zunächst die Bohrung des Eisenrohlings mit Kupfer oder einer geeigneten Legierung anschweißt und danach erst in eine im Kupferkern. vorgieseheine Bohrung die Lagerlegierung, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als der erste Aus:guß besitzt, einschweißt. Zweckmäßig ist es, die Zusammensetzung der Lagerlegierung derart zu wählen, daß die bei, ihrem Einr schweißen eintretende teilweise Auflösung der zuerst eingebrachten Schicht- ihre richtige Zusammensetzung herbeiführt.
• Die Herstellung einer Lagerbüchse gemäß Erfindung durch Gußverschweißung und an@ schließende Rohrherstellung wird nachfolgend beispielsweise beschrieben: Ein Eisenblock von 1,5 m Länge, ioo mm Durchmesser und So mm Bohrung wird in üblicher Wise mit Kupfer gefüllt, wobei der Block selbst alis Kokille dient. Dar Block wird danach in einem Glühofen so lange erwärmt, bis das den. Kern füllende Kupfer die Schweißungstemperatur von etwa 114o bis ii8o' C erreicht hat. Anschließend läßt man den Block langsam abkühlen, indem man ihn zwecks Vermeidung von Lunkerbildung nach und nach aus wärmeren in kältere Zonen bringt. Ist der Kupferguß erstarrt, so wird der Kupferkern auf beispielsweise 4o mm grasgebohrt und der vorher beschriebene Einschweißungsprozeß mit der Lagerlegierun g wiederholt. Hierbei verwendet man beispielsweise einer etwa io% Zinn enthaltende Legierung, wenn die fertige Auflage 8% Zinn enthalten soll. Der so erhaltene Block wird in Abschnitte, von i 8o mm Länge zerteilt, die nunmehr auf der Strangpresise verpreßt werden,. Dabei wird nicht die bei der Verarbeitung von. Eisen übliche, sondern eine erheblich tiefer liegende Temperatur verwendet. Zweckmäßig wird das Verpressen bei 7oo bis 8oo° durchgeführt. Um die Anwendung einer so, niedrigen Temperatur für die Verarbeitung von Eisen zu ermöglichen, wählt man zweckmäßig ein Eisen, das beispielsweisse einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2% hat und verhältnismäßig geringe Verunreinigungen, beispielsweise weniger als 0,0250/0 Ph, 0,035'10 S, 0,380/0 - Mn und o,a8% Si aufweist. Ein solches Eisens, besitzt eine Festigkeit von weniger als 42 kg/mrn2 urid eine Dehnung von mehr als 20%. Die 1i.=ispi,clsiceise auf 30N35 warn, cOrgePrel3-ten Rohrluppen «-erden dann auf ein geeignetes Fertigmali, beispielsweise ih X 1-2. kalt fertiggezckgcn. Anschließend iverdeii (1i, -rforderlichen Lagerlängen al)etrennt.

Claims (1)

1. PATENTANSPPÜCFIE: i. Lagerschale, die coneinemmitLagermetall gefütterten Rohr aus Eisen oder Stahl abgetrennt ist. dadurch gel.ennzeicllnm, daß das zum Bilden der @a-:rsehale dienende Rohr aus -einer mit Lagermetall sch«-eilil)la.ttiert:n Rohrhippe nahtlos gezogen ist. z. Lagerschale nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund-oder Kernteil aus Eisen von hoher Reinlieit besteht. dessen Kohlenstoffgehalt weniger als o,2 % beträgt und das eine Festigkeit vorn weniger als .1-2 kg/min'= und eine Dehnung von mehr als 20010 ]),-sitzt. 3. Lagerschale nach Anspruch i und 2. gekennzeichnet durch eine Innenauflage aus Lagermetall von 10 bis 30010 und durch eine licisl)iels«-eise dem ILnrrosionssehutz dienende Außenauflage. Von 2 bis ioo/o, bezogen auf die Gesamtwandstärke. .I. Verfahren zur Herstellung von Lagerbüchsen nach Anspruch i bis 3, dadurch @ekennz:ichmet, daP durch:lusgielien mit Auflagemetall und anschließendes I-rhitzen auf Verschweißungstemperatur zunächst eine Doppel- oder Mehrfachmetallrohrluppe Hergestellt und diese hierauf in Abschnitte von geeigneter Länge. 4;ispiels«-eise iSo mm. aufgeteilt wird. ,vorauf die Teile. zweckmäßig hei TeinperaturencOll 700 bis SooI,warm zu Rohreri corgepreßt. sodann auf das ge«-ünschte Rohrniaf halt fertiggezogen und hierauf die erforderlichen Laaerläng-eii al>getreinit «-erden. 3. Verfahren nach Anspruch d., dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eisen- oder Stahlrohling zunächst eine Auflage aus einem höher schmelzenden -]Metall., z. B. Kupfer, und auf diese erst die eigeütliche Lag ermetallauflage aufgeschweißt- wird. Ztir.@hgreilzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht g@zz)<,@.etl «-orden: Deutsche Patetitscliriiten \r. 317281, t101 #;; 3: sch«-cizerische Patentschrift 1r. 158 6o-; britische Patentschrift Nr. 103 273; USA.-Patentschrifteii N r. r .4I1 -i;g, 1 1(-)3 80t).