DE822746C

DE822746C - Process for the production of metallic plain bearings

Info

Publication number: DE822746C
Application number: DEP2860A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; Dr-Ing Gerhard Schrag
Original assignee: Dr-Ing Gerhard Schrag; Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; GERHARD SCHRAG DR ING; HABIL ERICH GEBHARDT DR ING; SCHRAG GERHARD DR ING
Current assignee: Dr-Ing Gerhard Schrag; Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; GERHARD SCHRAG DR ING; HABIL ERICH GEBHARDT DR ING; SCHRAG GERHARD DR ING
Priority date: 1949-05-10
Filing date: 1949-05-10
Publication date: 1951-11-29

Description

Verfahren zum Herstellen von metallischen Gleitlagern Es ist seit einiger Zeit bekannt, daß das Einlaufen von Gleitlagern, insbesondere von solchen mit Schalen aus Kupfer- oder Eisenlegierungen, wesentlich schneller und gefahrloser erfolgt, wenn die Laufflächen der Schalen mit einer sehr dünnen Schicht eines weichen Metalls, z. B. mit Blei, überzogen werden. Dabei darf angenommen werden, claß diese weiche, duktile Metallschicht ähnlich wirkt wie ein zwischen Lauffläche und Welle eingebrachtes Poliermittel, in dem die bei der Bearbeitung der Lagerelemente übrig gebliebenen Rauhigkeiten beim Anlaufen des Lagers rasch und vollständig geglättet werden. Die Stärke der Metallschicht wird mit etwa 20,u angegeben. Die Aufbringung erfolgt elektrolytisch aus wäßriger Lösung. Daneben sind noch Verfahren bekannt, welche die Aufdampfung einer Metallschicht auf die Lagerschale empfehlen.Process for the manufacture of metallic plain bearings It has been since For some time it has been known that the running-in of plain bearings, especially those with shells made of copper or iron alloys, much faster and safer occurs when the treads of the shells covered with a very thin layer of a soft Metal, e.g. B. with lead, are coated. It can be assumed that this is the case soft, ductile metal layer has a similar effect as one between the running surface and the shaft introduced polishing agent, in which the left over from the machining of the bearing elements Any remaining roughness when starting the bearing is quickly and completely smoothed out will. The thickness of the metal layer is given as about 20 u. The application takes place electrolytically from aqueous solution. Processes are also known who recommend the vapor deposition of a metal layer on the bearing shell.

Die beschriebene Auftragung dünnerMetallschichten auf die Laufflächen führen zwar zu einer sehr erheblichen Verkürzung der Einlaufzeiten, doch haben diese Verfahren keine wesentliche Bedeutung erlangen können, und zwar aus folgenden Gründen i. Die aufgebrachten Metallschichten tragen auf, d. h. die Abmessungen der Lagerschalen werden entsprechend der Schichtdicke verändert, so daß Schale und Welle nicht mehr zusammenpassen und eine Nacharbeit der Welle notwendig ist. Dies trifft insbesondere bei der erwähnten elektrolytischen Auftragung zu, wo größere Schichtstärken erforderlich sind als beim Aufdampfverfahren. Eine vorherige Berücksichtigung dieser Auftragung bei der Herstellung der Lagerelemente ist nur mit großen Schwierigkeiten möglich, die das Verfahren für den praktischen Betrieb unrentabel machen. Da Gleitlager besonders enge Herstellungstoleranzen erfordern, und da die Tragfähigkeit und Lebensdauer in höchstem Maße von der Form- und Maßgenauigkeit der Lager abhängen, verbietet sich eine solche Maßnahme zwangsläufig. Dazu kommt,. daß eine elektrolytische Abscheidung bei einer Reihe von Metallen technisch überhaupt nicht möglich ist.The described application of thin metal layers on the running surfaces lead to a very considerable shortening of the running-in times, but they have Procedures cannot acquire significant importance for the following reasons i. The applied metal layers apply, d. H. the dimensions of the bearing shells are changed according to the layer thickness, so that the shell and shaft no longer exist fit together and reworking of the shaft is necessary. This is particularly true in the above-mentioned electrolytic application, where greater layer thicknesses are required than in the vapor deposition process. A previous one Consideration this application in the manufacture of the bearing elements is only with great difficulty possible, which make the process unprofitable for practical operation. Because plain bearings require particularly tight manufacturing tolerances, and since the load-bearing capacity and service life depend to a high degree on the form and dimensional accuracy of the bearings Such a measure inevitably takes place. In addition. that an electrodeposition is not technically possible at all for a number of metals.

2. Die auf die Lagerschalen aufgebrachten Metallschichten haften nicht genügend fest auf dem Grundwerkstoff und werden beim Lauf des Lagers, insbesondere bei Stoß und Schlag, leicht abgerissen.2. The metal layers applied to the bearing shells do not adhere sufficiently firm on the base material and become particularly important during the running of the bearing easily torn off on impact and blow.

3. Bei der elektrolytischen Auftragung der Metallschichten wirken sich scharfe Kanten an den zu bekleidenden Lagerschalen ungünstig aus, weil dort infolge der hohen Stromdichten die Metallabscheidung zu schnell und stürmisch und daher lose in Form von Dendriten erfolgt. Solche Metallschichten sind für den zur Frage stehenden Zweck unbrauchbar.3. Act in the electrolytic application of the metal layers sharp edges on the bearing shells to be covered are unfavorable because there Due to the high current densities, the metal deposition is too rapid and stormy and therefore takes place loosely in the form of dendrites. Such metal layers are for the The purpose in question is useless.

4. Die Auftragung von Metallschichten nach dem Aufdampfverfahren erfordert sehr kostspielige Einrichtungen, insbesondere wegen der hohen Verdampfungstemperatur der aufzutragenden Metalle und wegen der Notwendigkeit, den Vorgang zur Vermeidung einer Oxydation der Metalldämpfe im Vakuum oder in neutraler Atmosphäre (Wasserstoff, Argon) ablaufen zu lassen.4. Requires the application of metal layers by vapor deposition very expensive equipment, especially because of the high evaporation temperature of the metals to be applied and because of the need to avoid the process an oxidation of the metal vapors in a vacuum or in a neutral atmosphere (hydrogen, Argon) to drain.

Es hat sich nun auf Grund umfangreicher Untersuchungen gezeigt, daß die aufgeführten Nachteile bei voller Wahrung der Vorteile vollständig behoben werden können, wenn die Aufbringung der Metallschichten durch Reaktionen in flüssigen Salzschmelzen erfolgt. Demgemäß wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Verbesserung der Eigenschaften metallischer Gleitlager mittels dünner Schichten aus reinen Metallen oder Legierungen dadurch zu erreichen, daß eines der Lagerelemente, d. h. entweder die Lagerschalen oder die Wellen in eine flüssige Salzschmelze getaucht werden, die das jeweils abzuscheidende Metall bzw. die Komponenten der abzuscheidenden Legierung in Form entsprechender Salze enthält. Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, beide Lagerelemente in flüssige Salzschmelzen zu tauchen, die die jeweils abzuscheidenden Metalle bzw. die Komponenten der abzuscheidenden Legierungen in Form entsprechender Salze enthalten. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, in einer Lagerschale mit harter Oberfläche eine Welle mit weicher Oberfläche laufen zu lassen, falls sich dies für bestimmte Zwecke als notwendig erweisen sollte.It has now been shown on the basis of extensive investigations that the disadvantages listed are completely eliminated while maintaining the advantages can if the application of the metal layers by reactions in molten salt he follows. Accordingly, it is proposed according to the invention to improve the properties metallic plain bearings using thin layers of pure metals or alloys to be achieved in that one of the bearing elements, d. H. either the bearing shells or the shafts are immersed in a liquid molten salt, which is the one to be deposited Metal or the components of the alloy to be deposited in the form of a corresponding one Contains salts. It may be advantageous to have both bearing elements in liquid To dip molten salts, the metals to be deposited or the components of the alloys to be deposited in the form of corresponding salts. To this For example, it is possible in a bearing shell with a hard surface to run a wave with a soft surface, if this is appropriate for certain Purposes should prove necessary.

Der Ablauf der Reaktionen beim Eintauchen der Lagerelemente in die entsprechenden Salzschmelzen erfolgt nach folgendem Schema: Mel + Mem - Salz = Mel - Salz + Mea. Dabei bedeutet Mel Metall des Gleitlagerwerkstoffes, Mea abzuscheidendes Metall.The course of the reactions when the bearing elements are immersed in the corresponding molten salt takes place according to the following scheme: Mel + Mem - Salt = Mel - Salt + Mea. Mel means metal of the plain bearing material, Mea means metal to be deposited.

Es handelt sich also hierbei um Reaktionen, bei denen etwa ebenso viele Meä Atome auf der getauchten Lagerschale abgeschieden werden, als umgekehrt Mei Atome von der Lagerschale in die Salzschmelze übergeführt werden. Dabei ergeben sich folgende Vorteile i. Wahrung absoluter Maßbeständigkeit der behandelten Lagerschalen.So these are reactions that are about the same many Meä atoms are deposited on the submerged bearing shell than vice versa Mei atoms are transferred from the bearing shell into the molten salt. Succeed in this the following advantages i. Maintaining absolute dimensional stability of the treated bearing shells.

2. Das abgeschiedene Metall diffundiert bei der Arbeitstemperatur, die sich nach dem Schmelzpunkt der jeweiligen Salzschmelze richtet, in die getauchte Lagerschale unter Legierungsbildung ein und verbindet somit die oberflächliche Metallschicht äußerst fest mit dem Grundwerkstoff der Schale.2. The deposited metal diffuses at the working temperature, which depends on the melting point of the respective molten salt, into the immersed Bearing shell under alloy formation and thus connects the superficial metal layer extremely solid with the base material of the shell.

3. An sämtlichen Stellen der getauchten Schale, gleichgültig ob Kante, Bohrung oder Fläche, ist die abgeschiedene Metallschicht von gleicher Dicke und gleicher Beschaffenheit.3. At all points of the immersed shell, regardless of whether it is on the edge, Hole or area, the deposited metal layer is of the same thickness and same quality.

4. Die technische Durchführung ist denkbar einfach. Die Tauchdauer beträgt je nach Art der abzuscheidenden und der zu behandelnden Werkstoffe nur etwa 1/2 bis io Minuten. Nacharbeit ist nicht notwendig.4. The technical implementation is very simple. The duration of the dive is only approximately, depending on the type of material to be deposited and the materials to be treated 1/2 to 10 minutes. Rework is not necessary.

Eingehende Lagerprüfungen, die stets unter genau denselben Versuchsbedingungen durchgeführt wurden, zeigten nunmehr, daß derartig behandelte Schalen gegenüber den unbehandelten außerordentliche Vorteile aufweisen. Die schon früher auf Grund der beschriebenen elektrolytischen Auftragung aus wäßriger Lösung oder der Bedampfung festgestellten Verbesserungen des Einlaufverhaltens der Lager konnte vollauf bestätigt werden. Zusätzlich wurde aber noch eine Anzahl weiterer Vorteile festgestellt, die sich vor allem auf eine wesentliche Verbesserung der Tragfähigkeit, des Notlaufes, der Laufspiegelbildung und auf erheblich geringere Erwärmung des Lagers während des Betriebes beziehen.In-depth bearing tests, always under exactly the same test conditions have now shown that dishes treated in this way are compared to the untreated have extraordinary advantages. The ones already on the ground the described electrolytic application from aqueous solution or vapor deposition The improvements in the running-in behavior of the bearings were fully confirmed will. In addition, however, a number of other advantages have been identified above all on a significant improvement in load-bearing capacity, emergency running, the running surface formation and significantly less heating of the bearing during of the company.

Die nach dem beschriebenen Verfahren zu behandelnden Innenflächen der Lagerschalen können vorzugsweise aus folgenden Werkstoffen bestehen (Mel in obiger Gleichung) : Eisen und Eisenlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Zink und Zinklegierungen.The inner surfaces to be treated according to the method described The bearing shells can preferably consist of the following materials (Mel in above equation): iron and iron alloys, copper and copper alloys, zinc and zinc alloys.

Dabei ist es gleichgültig, ob Einstofflager oder Mehrstoffverbundlager vorliegen. Im letzteren Fall ist lediglich erforderlich, daß die innere Schicht der Schale aus einem der genannten Werkstoffe besteht.It does not matter whether it is a single-material store or a multi-material composite store are present. In the latter case it is only necessary that the inner layer the shell is made of one of the materials mentioned.

Zur Abscheidung auf der Lagerschale können hauptsächlich folgende Werkstoffe verwendet werden (Me, in obiger Gleichung) : Zinn, Blei, Wismut, Antimon, Kadmium, Zink, Thallium, Indium, Gallium, Kupfer und die Edelmetalle entweder einzeln oder in beliebiger Kombination. Grundsätzlich können sämtliche Metalle und Legierungen abgeschieden werden, die bei der betreffenden Arbeitstemperatur im Salzbad elektrochemisch edler sind als der Grundwerkstoff. Zwei oder mehrere der aufgeführten Metalle können gleichzeitig als Legierung abgeschieden werden, wenn die Schmelze ein entsprechendes Gemisch aus zwei oder mehreren Metallsalzen enthält.The following can mainly be used for deposition on the bearing shell Materials are used (Me, in the above equation): tin, lead, bismuth, antimony, Cadmium, zinc, thallium, indium, gallium, copper and the precious metals either individually or in any combination. Basically all metals and alloys can are deposited electrochemically at the relevant working temperature in the salt bath are more noble than the base material. Two or more of the metals listed can be deposited as an alloy at the same time, if the melt has a corresponding Contains mixture of two or more metal salts.

In einzelnen Fällen, insbesondere dann, wenn ein zur Abscheidung vorgesehenes Metall bzw. eine Legierung sich schlecht mit dem Lagerwerkstoff legiert, ist es zweckmäßig, zunächst eine Zwischenschicht auf einem anderen Metall oder einer anderen Legierung abzuscheiden, die sich sowohl mit dem Lagerwerkstoff als auch mit der gewünschten Oberflächenschicht leicht legiert. Ein solches Vorgehen ist zweckmäßig, wenn z. B. Blei auf Eisen abgeschieden werden soll. Als Zwischenschicht kann Zinn verwendet werden. Beispiele Eine auf dem Markt befindliche Lagerschale aus Sondermessing wurde durch Eintauchen in eine zinnchlorürhaltige Salzschmelze verzinnt. Außerdem wurde eine gleichartige Lagerschale durch Eintauchen in eine bleichloridhaltige Salzschmelze verbleit. Die Abmessungen der Schalen blieben dabei konstant. Die neu entstandenen Metallschichten waren festhaftend und an allen Stellen völlig gleichartig beschaffen. Ohne weitere Nacharbeit wurden die so behandelten Schalen geprüft. Unter jeweils genau gleichen Untersuchungsbedingungen ergaben sich z. B. bezüglich der Tragfähigkeit der Lager folgende Befunde: Beispiel i Beispiel 2 Sondermessinglager unbehandelt . . etwa ioo kg/cm2 etwa 14o kg/cm2 verzinnt...... - 4oo kg/cm2 - 54o kg/cm2 verbleit ...... - 42o kg/cm2 - 58o kg/cm2 In individual cases, especially when a metal or alloy intended for deposition is poorly alloyed with the bearing material, it is advisable to first deposit an intermediate layer on another metal or another alloy, which is both with the bearing material and with lightly alloyed to the desired surface layer. Such a procedure is useful if, for. B. lead to be deposited on iron. Tin can be used as an intermediate layer. Examples A bearing shell made of special brass that is on the market was tinned by immersion in a molten salt containing tin chloride. In addition, a bearing shell of the same type was leaded by immersion in a molten salt containing lead chloride. The dimensions of the bowls remained constant. The newly created metal layers were firmly adherent and of the same type in all places. The trays treated in this way were tested without further rework. Under exactly the same test conditions, z. B. the following findings regarding the load-bearing capacity of the bearings: Example i Example 2 Special brass bearings untreated. . about 100 kg / cm2 about 14o kg / cm2 tinned ...... - 4oo kg / cm2 - 54o kg / cm2 leaded ...... - 42o kg / cm2 - 58o kg / cm2

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of metallic plain bearings which have a thin layer of pure metals or metal alloys on the sliding surface, characterized in that one of the bearing elements (bearing shell or shaft) is immersed in a liquid, anhydrous molten salt containing the metal or the Contains components of the alloy to be deposited in the form of corresponding salts, and which produces a firmly adhering precipitate on the immersed object by exchanging metal atoms.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the bearing elements are in liquid, anhydrous Salt melts are immersed in each of the several metals or metals to be deposited. of the components of the alloys to be deposited in the form of corresponding salts.

3. The method according to claim i, characterized in that the treads of the untreated Bearing shells initially with one made of metal or a metal alloy Intermediate layer are provided on which then the surface layer of a another metal or another alloy is deposited.

4. Procedure according to Claim i, characterized in that the running surfaces of the untreated shafts initially with an intermediate layer made of metal or a metal alloy are provided, on which then the surface layer of another metal or another alloy is deposited.

5. The method according to claim 2, characterized characterized in that the running surfaces of the untreated bearing shells and the running surfaces of the untreated shafts initially with one made of metal or metal alloy Intermediate layer are provided on which then the surface layer of a another metal or another alloy is deposited.