DE845490C - Verfahren zur Herstellung von Lagern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Lagern Die Erfindung betrifft die Herstellung von Lagern aus dürnnen Metallplatten, die mit einem Lagermetall, wie Kupfer oder Silber, überzogen sind. Um gute Ergebnisse zu erzielen, soll das Kupfer bzw. Silber oxydfrei sein.
• Bei der Herstellung von Lagern, insbesondere von solchen, die im Gebrauch, etwa in Flugzeugmotoren, hohen Drehgeschwindigkeiten und schweren Belastungen ausgesetzt sind, war es üblich, die gewöhnlich aus Stahl bestehende, stützende Lagerschale erst zur Gestalt des Lagers zu formen und danach das Lagermetall aufzubringen, was gewöhnlich durch Guß oder galvanisches Niederschlagen geschah. In Hinsicht auf die Gewährleistung einer gleichmäßig guten Binidung zwischen der Lagerschale und der Lagermetallschicht ergaben sich Schwierigkeiten, insbesondere wenn das Lager über 5-.0° C erhitzt wurde, um die gewünschte Weichheit und Korngröße des Lagermetalls zu erhalten, so daß ein beträchtlicher Prozentsatz der. nach solchen Methoden hergestellten Lager ausgesondert werden mußte, da die Metallschichten schlecht verwunden waren oder andere Fehler in .der Lagerschale oder dem Belag auftraten, die nicht festgestellt werden konnten, bis die Bearbeitung praktisch vollständig durchgeführt worden war. Damit wurde der gesamte, auf ein letzten Endes unbrauchbares Lager verschwendete Arbeitsaufwand vergeudet.
• Verwendet man zur Herstellung von Lageraa Metallplatten, die schon mit dem Lagermetall verseben sind, so kann der Prozentsatz uribrauchbarer Lager wesentlich verringert und der Herstellungspreis wesentlich gesenkt werden. Stahlplatten mit einem festhaftenden Kupfer- oder Silberüberzug mit oder ohne einer zwischen den Schichten liegenden, bindungsverbessernden Schicht eines Metalls bzw. einer Legierung sind auf dem Markt erhältlich. Die Herstellungsverfahren für überzogene Metallplatten umschließen gründlich Säuberung des Grundmetalls und nachfolgende Verbindung oder Verschweißung mit dem Lagermetall. Das wird gewöhnlich in nicht oxydierender Atmosphäre ausgeführt, um eine gute Bindung zu gewährleisten und zu verhindern., daß das Lagermetall durch Aufnahme von Sauerstoff oxydiert und spröde wird. Danach wird das aus MeWlsc'hidhten zusammengesetzte Material gew6hnlioh bis zur gewünschten Stärke ausgewalzt. Der Wälzvorgang wird in Abständen von einer Hitzebehandlung (Anlassen) begleitet und mit einer endgültigen Hitzebehandlung abgeschlossen. Die HitzebehandlurMg sollte aus den obererwähnten Gründen in einer nicht oxydierenden Atmosphäre ausgeführt werden. Dieses Herstellungsverfahren stellt eine erste Prüfung der Eigenschaften der Bindung dar, da dies Material mit schlechter Schichtverbindung beim Walzen und Erhitzen. erkannt werden karm. Das Walzen erhöht außerdem die Bindefestigkeit. Das Material wird vor seiner Verarbeitung zu Lagern sorgfältig untersucht. Wenn die Verbindung der Schichten nicht fest genug oder anderweitig schachhaft ist, wird die Platte ausgesondert; bevor sie durch die Bearbeitung irgendwelche Unkosten bereitet.
• Das vorzugsweise angewandte Verfahren zur Verarbeitung von überzogenen Metallplatten zu Lagern besteht darin, da.ß die Meballplatberr mittels aufeinanderfolgender Ziehvorgänge zu Tassenform in gewünschter Größe gezogen werden, und nach Wunsch gleichzeitig mit einem ebenfalls gezogenen Endflansch versehen werden. Danach wird der Boden der Tasse herausgeschnitten und das Lager zur endgültigen Größe und Gestalt bearbeitet. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Bearbeitung des :Metalls zur Formgebung eine weitere Prüfung der Bindung derstellt und sämtliche Werkstücke mit schlechter Bittdung oder Fehlern und Brüchen im Metall der Lagerschale oder des Belages aufdeckt, so daß diese Lager vor der Bearbeitung ausgesondert werden körnten. Die Behandlung des Metalls bei der Ziehung wird die Kornstruktur verfeinern und die Auflage etwas härten, so daß es vorteilhaft ist, die Lager zwischen den Ziehvorgängen zu erhitzen (Ardassen). Die Erhitzung macht das Lagermetall wesentlich weicher, was sich in besserer Verwendbarkeit auswirkt.
• Nachfolgend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Fig. i ist eine Seitenansicht einer gebräuchlichen, mehrschichtigen Metallplatte, die zur Herstellung von Lagern nach dem beschTiebenen Verfahren verwendbar ist; Fig.2 ist eine Seitenansicht einer etwas geänderten Platte; Fig.3 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung zur Einführung der Metallplatte in die Presse. Ein Blech wind in der Stellung vor dem Arbeitsgang gezeigt; Fig.4 ist eine Darstellung des ersten Ziehvorgangs; Fig. 5, 6, 7, 8, 9 zeigen die Gestalt der Metallplatte nach aufeinanderfolgenden Ziehvorgängen; Fi.g. io zeigt die Gestalt nach dem Arbeitsgang, der die Formgebung der nun tassenförmigen Metallplatte abschließt; Fig. i i zeigt die Gestalt der Platte nach Entfernung des Tassenbodens; Fig. 12 ist ein Längsschnitt durch Glas fertige Lager.
• Die in der Fig. i gezeigte Platte besteht vorzugsweise aus einer Stablgrundplatbe 2o,, die mit eitler Lagermetallschicht 22 aus Kupfer oder Silber überzogen ist. Dieser Metallüberzug katten nach jedem gewünschten Verfa1ren aufgebracht werden. .Zum Beispiel kann eine Sta;hlplatbe nach gründlicher Reinigung vorzugsweise in nicht oxydierender Umgebung durch Wärmewirkung mit einer dünnen Silberschicht verbunden werden. Danach wird die mehrschichtige Platte, wie oben beschrieben, zur gewünschten Stärke ausgewalzt. Auch dieser Arbeitsgang kann nach Wunsch unter einer Schutzatmosphäre ausgeführt wenden.
• In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, zwischen dem Stahl und dem Silber eine die Bindung verbessernde Schicht eines anderen Metalls, z. B. eines Kupfer- oder Silberlötmittels, anzubringen. Das Kupfer kann durch galvanische Abscheidung oder durch Aufguß als dünner Überzug auf den geneigten Stahl aufgebracht werden. Das Silber wird danach auf die gründlich gereinigte Kupferfläche aufgelegt und durch Hitzewirkung und Druck mit ihr verbunden.
• Die mehrschichtige Metallplatte kann auch nach Wunsch aus Stahl mit einem z. B. durch H2-Hartlötung fest gebundenen Kupferüberzug bestehen. Auch hier kann das Kupfer, wenn es verlangt wird, mit Hilfe einer dazwischenliegenden Metall- bzw. Legierungsschicht mit dem Stahl verbunden werden.
• Der Kupfer- oder Silberüberzug soll oxydfrei sein, cia sowohl die Reibungsverhältnisse als auch andere Materialeigenschaften des oxydfreien Metalls denen des oxydierten Metalls überlegen sind. Darüber hinaus wird das oxydhaltige Metall spröde, wenn das Lager der vorzugsweise zur Anwendung kommenden, später beschriebenen Hitzebehandlung in nicht oxydierender Umgebung unterworfen wird.
• Die Erfindung ist in gleicher Weise auf mehrschichtige Metallplatten, wie in Fig. 2, anwendbar. Hier ist der Stahl auf beiden Seiten mit einer Lagermetallschieht 24 überzogen, die in der Zeichnung mittels einer Zwischenschicht 26 mit dem Stahl verbunden ist. Die letztere ist selbstverständlich nicht unbedingt erforderlich.
• In der Draufsicht auf die Ziehvorrichtung der Fig.3 ist die Gesenköffnung mit 28 bezeichnet. Zwischen die Fü'hrungsleistecl 30 wird die kreisförmige Metallplatte eingelegt, so daß sie in die Lage über der öffnung 28 geschoben werden kann. Wie am besten aus der Fig. 4 ersichtlich ist, liegt die Kante der Metallplatte normalerweise in einer Aushöhlung 34 im We.rkstückhalter 36.
• Wenn der Stempel 40 vorgeschoben wird, wird die Metallplatte 32 zur gezeigten Form gezogen. Das Gesünk hat vorzugsweise keinen Boden; ein Auswerfer 42 ist zum Ausstoßen der geformten Metallplatte aus dem Gesenk vorgesehen.
• Die Fig.5, 6, 7, 8 und 9 zeigen aufeinanderfolgende Stadien des Zidhvongangs bzw. Formen der Metallplatte nach den einzelnen Bearbeitungen, während in Fig. io die Gestalt des Blechs nach der endgültigen Bearbeitung dargestellt ist. Sowohl zwischen den Ziehvorgängen als auch nach dem letzten Zug wird das Metall durch Erhitzung, vorzugsweise in nicht oxydierender Umgebung, geglüht, und zwar bei Temperaturen von etwa 675 bis 700° C. Die nicht oxydierende Umgebung ist zum Schutz des Kupfer- oder Silberlagermetalls erforderlich. Sowohl Silber als auch Kupfer werden oxydiert, wenn sie einige Zeit- bei Luftzutritt erhitzt werden, und beide Metalle nehmen bei Erhitzung auf die Glühtemperaturen Sauerstoff auf. .Auf jeden Fall werden die Lagereigenschaften des :1-tetalliil)erzugs ernstlich geschädigt. Bei den Glüh- temperaturen dringt der Sauerstoff bis zu einer Tiefe von 0,25 bis o,38. mm in das Silber ein, so <lall man auch 1>e1 Luftzutritt glühen kann, wenn das durch Sauerstoffaufnahme geschädigte Silber hei der nachfol;g-nden Bearbeitung des Lagers entfernt wird.
• Es ist als wesentlich festgestellt worden, das Ziehen in mehr Einzelvorgänge zu unterteilen, als das bei einer einfachen Metallplatte und gleicher Endform erforderlich wäre. Wenn man den Ziehvorgang in zu wenige Einzelvorgänge zerlegt, besteht die Gefahr, daß die dünne Lagermetallschicht sich ablöst oder reißt.
• Etwa nach dem dritten Ziehvorgang sollten die Ränder der Tasse nach außen umgiebogen werden. Nachdem der entstehende Flansch in seine endgültige Form gebracht worden ist (Feg. io), wird das Lager einer letzten Erhitzung unterworfen, um das Lagermetall weicher zu machen und, die durch die Bearbeitung entstandenen Spannungen auszugleichen. Danach wird der Boden der Tasse abgesägt, -gedreht oder auf ähnlicher Weise entfernt und das Lager auf die endgültigen Abmessungen bearbeitet. Das fertige Lager ist in Fig. 12 dargestellt.
• Zu manchen Verwendungszwecken ist der Gebrauch einer härteren Lagerschale, als bei dem beschriebenen Verfahren erhalten werden kann, wünschenswert. Die Härtung wird durch eine Hitzehe,hundlung ausgeführt, die vorzugsweise nach der ersten rähen Bearbeitung vorgenommen wird. Im Falle einer besonderen Stahlzusammensetzung besteht die Hitzebehandlung in Erwärmung der roh bearbeiteten, mit Silber überzogenen Lager auf etwa 87o° C in einer Schutzatmosphäre, nachfolgender Abschreckung in Öl oder Wasser und Erhitzung bei etwa 200° C über eine Stunde.
• Vorzugsweise wird in die Lageroberfläche eine Vielzahl kleiner Vertiefungen 50 (Feg. 12) eingeprägt, die mit einem weichen Metall angefüllt werden. Das ist in der älteren amerikaarischen Patentschrift USSN. 342 o61 vom 24. Juni 1940 (Alfred W. S c h 1 u ch te r) beschrieben. Diedazu verwendete Legierung kann ans etwa 95 % Blei und 5 0/0 Zinn bestehen. Das Zinn schützt das Blei vor Korrosion. Eine atdiere zur Füllung .der VeTtiefungen in dem Rost verwendbare Legierung besteht aus etwa 93% Blei, 4% Zinn und 3% Antimon. Nach Aufbringen dieser Legierung wird das Lager in Öl oder Luft bei etwa 23o° C einer Hitzehehandlung unterworfen und danach schnell abgeschreckt. Dadurch kann das Antimon in Lösung eneh.alten werden, was ein Anwachsen der Härte der Legierung und damit eine Verlängerung der Lelyens,dauer zur Folge hat. Nach Wunsch können die Vertiefungen auch nur teilweise mit weichem Lagermetall angefüllt werden, oder man überzieht die gesamte Oberfläche, sowohl die Vertiefungen als auch die dazwischenstehenden VorsprüTbge, mit Blei, einer Blei-Zinn-Legierung oder einer anderen korrosion.sw i@derstandsfähigum Bleilegierung.
• In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, das Lager nach der Prägung zu erhitzen, um die durch die Bearbeitung hervorgerufene Härtung aufzuheben, jedoch wurde das bei Anwendung der Verfahren der Erfindung als überflüssig ermittelt.
• In manchen Fällen kann es besser sein, das Blei überhaupt wegzulassen; darin dienern die Vertiefungen als Vorratsbehälter für das Schmiermittel.
• Die Bearbeitung, der das überzogene Metall bei seiner Herstellung und beim Ziehen der Metallplatte zur Lagerform unterworfen wird, bildet eine sehr gute .Prüfung sowohl :der enthaltenen Metalle als auch der Verbindung der Metallschichten miteinander. Die Streckung der überzogenen, Metallplatte zieht eine Trennung der Schichten nach sich, wenn die Bindung nicht fest genug ist. Fehler oder Brüche in der stützenden Lagerschale und der Metallauflage werden irr gleicher Weise offenkundig. Das ist bei Lagern, die in Hoc'hleistuTigsverbrennungskraftmaschinen Verwendung finden, äußerst wichtig, da bei fehlerhaftem Material Unfälle entstehen können. Es ist wichtig, daß jede mögliche Vorsichtsmaßregel getroffen wird, um sicher zu gehen, daß keinerlei Sc'had'haftigkeit vorliegt.
• Dieses Herstellungsverfahren ist reicht nur bei der Verarbeitung von Metallplatten, die auf beiden Seiten mit einer Lagermetallschicht überzogen sind (Feg. 2), anwendbar, sondern auch bei Lagern, bei denen das Lagermetall nur auf eine der Oberflächen aufgelegt worden ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Lagern, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsstufen: Vorbereiten einer mehrschichtiger Metallplatte, die aus einer festen metallenen Grundplatte und einem fest verbundenen Überzug eines Lagermetalls besteht, Ziehen der Metallplatte in die Form einer Tasse, Heraussdhneiden des Tassenhodens und Bearbeitung des Lagers zu den endgültigen Abmessungen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, daKlurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte irr mehreren aufeinanderfolgenden Ziehvorgängen geformt und zwischen diesen Ziehvorgängen erhitzt (angelassen) wird:
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und' 2, dadurch gekennzeichnet, daB beide Seiten der festen Grundplatte mit einem in der Wärme fest aufgebrachten Oberzug eines Lagermetalls versehen werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagermetall Kupfer oder Silber ver%%,endet wird, das Erhitzen (Anlassen) in einer nicht oxydierenden Schutzatmosphäre ausgeführt und das Lager mach dem letzten Zug nochmals erhitzt wird. S. Verfahren nach .Anspruch, r bis 4, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Lager aus einer mit Lagermetall überzogenen, gewalzten Metall-1>latte hergestellt werden und für die Herstellung der festen Grundplatte z. B. Stahl verwendet wird.