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Verfahren zur Herstellung von Gleitkörpern aus Metallen oder Legierungen
mit nichtmetallischen Zusatzstoffen Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung dient
dazu, Zusatzstoffe verschiedenster Art in Metalle einzubringen, um diese als Werkstoff
für Gleitkörper, vorzugsweise Gleitlager, besonders geeignet zu machen.
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Bringt man z. B. Graphit in Bleilagermetalle, Zinklegierungen, Aluminiumlegierungen
u. dgl. ein, ü so wird die Gleitfähigkeit des Erzeugnisses erhöht. Das Erzeugnis
wird als Lagerwerkstoff betriebssicher, es hält den Schmiermittelfilm gut und erhält
damit eine lange Lebensdauer, weil es dem Verschleiß nur in geringem Maß unterworfen
ist.
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An Stelle von Graphit können in besonderen Fällen noch andere Stoffe,
z. B. Metalloxyde, Zinkoxyd u. dgl., als Zusatzstoff mit Erfolg benutzt werden.
Zinkoxyd besitzt zwar nicht die' hohe Glätte des Graphits, es saugt indessen das
Schmieröl begierig auf. Lagermetalle, in welche geeignete Oxyde, wie Zinkweiß, hineingebracht
werden, halten den Schmiermittelfilm besonders gut und bewirken damit im Gleitlager,
selbst unter schwierigen Betriebsverhältnissen, den Zustand der flüssigen Reibung.
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Es ist bereits bekannt, Zusatzstoffe, z. B. Graphit, in Metalle bzw.
Legierungen hineinzubringen, indem dem Metallpulver, mit dem Zusatzstoff vermischt,
geeignete Hilfsmittel, z. B. Flußmittel oder Bindemittel, hinzugefügt werden, die
Gemische durch Pressen in die Endform gebracht und dann durch Sintern verfestigt
werden.
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Auch ist es bekannt, Mischungen der erwähnten Art, gegebenenfalls
unter Fortlassen der Flußmittel, zu erwärmen und dann durch Pressen ein Zusammenfließen
der metallischen Bestandteile zu bewirken, wobei durch Verwendung geeigneter Formen
der Preßkörper die gewollte Gestaltung erhält.
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Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird das Metall bzw. zweckmäßiger
die Legierung zähflüssig
gemacht und dann durch Abkühlen auf einen
breiigen Zustand gebracht. - In das breiige Metall läßt sich der Zusatzstoff, z.
B. Graphit, dann einrühren. Das breiige Metall wird in entsprechende Formen hineingebracht,
man läßt es darin erkalten, und die- erhaltenen Körper werden auf der Strangpresse
,oder auf einer anderen Preßvorrichtung in die endgültige Gestalt gebracht. Das
somit erhaltene Erzeugnis kann auch erneut geschmolzen werden, wobei ein Teil des
eingebrachten Zusatzstoffes in dem Metall verbleibt, sofern derselbe eine solche
Teilchenfeinheit hat, daß eine kolloide Mischung aus Metall und Graphit entstehen
kann.
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Sodann ist es bekannt, den Zusatzstoff, Graphit und andere Stoffe;
mit Metallsalzen zu beschweren, um auf diese Weise eine kolloide Mischung, bestehend
aus Metall und Zusatzstoff, herzustellen. Die Metallsalze, z. B. Bleizucker, zersetzen
sich beim Einbringen der Zusatzmischung in das flüssige Metall, wodurch ebenfalls
eine kolloide Mischung aus Metall und Zusatzstoffen erreicht wird.
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Schließlich ist -ein Verfahren zur Herstellung kolloidaler Mischungen
aus niedrigschmelzenden Metallen oder Metallegierungen mit Graphit bekannt, wobei
der Graphit in kolloidaler Form mit einem Hilfsstoff, z. B. Wässer, Öl oder Glycerin,
oder mit einer Mischung dieser Stoffe vermischt wird. Diese Graphit-Flüssigkeits-Mischung
wird dann in das flüssige oder breiige Metall eingebracht. Wird eine Mischung aus
Wasser und Graphit hergestellt, so kann diese unter Beachtung verschiedeher Vorsichtsmaßregeln
in eine schmelzflüssige Bleilegierung eingetragen werden. Noch leichter und gefahrloser
ist eine Mischung aus Graphit und Glycerin in eine solche Bleilegierung einzubringen,
weil das Glycerin erst bei 29d° verdampft und eine heftige, gefahrbringende Dampfentwicklung
vermieden werden kann. Wird indessen eine Mischung, bestehend aus Graphit und Wasser
oder auch aus Graphit und Glycerin; in flüssiges Aluminium eingebracht, so erfolgt
eine explosionsartige Dampfentwicklung, durch die nicht nur die eingebrachte Flüssigkeit,
sondern mit dieser auch der eingetragene Graphit aus der Schmelze ausgetrieben wird.
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Nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist es möglich, nichtmetallische
Zusatzstoffe mit Metallen und Legierungen zu kolloidalen Mischungen zu bringen und
die Mängel der bekannten Verfahren zu beseitigen.
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Soll z. B. eine kolloide Mischung, bestehend aus flüssigem Metall
und Zusatzstoff, hergestellt werden, so muß der Zusatzstoff, wie bereits erwähnt,
eine sehr geringe Teilchengröße besitzen, weil er sonst ohne weiteres in dem flüssigen
Metall auftreibt. Eine kolloide Mischung ist indessen nur dann möglich, wenn der
Zusatzstoff durch den Kolloidträger, in vorliegendem .Fall also durch das flüssige
Metall; vollkommen benetzt ist, weil sonst die sogenannten Brownschen. Bewegurigen
ausbleiben und der Zusatzstoff aus. der Mischung ausgeschieden wird. - _ - . , Hier
setzt nun das erfindungsgemäße Verfahren ein. Nach demselben wird in einen geeigneten
Behälter ein Metall eingebracht und durch eine erheb lieh starke Schicht des Zusatzstoffes,
Graphit ode: Metalloxyde, bedeckt. Dann wird das Metall ii dem Behälter derart stark
erhitzt, daß es verdampft Die sich bildenden Metalldämpfe werden auf den Zusatzstoff;
z. B. Graphit, Zinkweiß u. dgl., welche in seinen oberen Zonen eine niedrigere Temperatur
hat; niedergeschlagen. Der Metalldampf dringt aucl in alle Unebenheiten der Zusatzstoffteilchen
ein unc umhüllt die einzelnen Teilchen.
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Die beschriebene Behandlung des Zusatzstoffes kann auch unter Verwendung
zweier Behälter derart erfolgen, daß in dem einen Behälter @ nur das Metall eingebracht
wird, während sich im zweiten Behälter der Zusatzstoff befindet, wobei die Behälter
durch ein beheiztes Rohr aus geeignetem Werkstoff miteinander verbunden sind.
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Mittels einer Rührvorrichtung kann in beiden Fällen der Zusatzstoff
in eine dauernde Bewegung gebracht werden, damit sich der Metalldampf gleichmäßig
auf dem Zusatzstoff niederschlägt und dort erstarrt.
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Wie beschrieben, ist es möglich, ganz erhebliche Mengen des Metalles
auf dem Zusatzstoff niederzuschlagen. Das so erhaltene Erzeugnis kann auf verschiedenste
Art zur Herstellung von Gleitkörpern, Profilstangen oder Röhren verwendet werden.
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Man kann diesem Zusatzstoff, z. B. Zink-Graphit oder Zink-Zinkoxyd,
auch noch andere zerkleinerte, d. h. fein vermahlene Metalle, z. B. Kupfer, beimengen
und_ durch geeignete Warmbehandlung ein Legieren der Metalle, z-. B. des Kupfers
mit dem Zink, erzielen.- In diesem Fall erhält man dann eine Mischung, bestehend
aus dem Zusatzstoff, z. B. Graphit oder Oxyd, und der Legierung Zink-Kupfer. -Außer
Kupfer können auch andere metallische Zusätze, wie z. B. Nickel, Zinn, Blei u. dgl.,
Verwendung finden.
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Die wie zuvor beschrieben erhaltene Mischung kann bei erhöhter Temperatur
durch Pressen, z. B. auf der Spindelpresse, in die Endform gebracht werden. Man
erhält dann sogenannte öllose Lager, d. h. Lagerkörper, welche bei geringen Belastungen
mit einmaliger Schmierung bzw. nach Tränkung mit ÖL verwendet werden. Der Zusatzstoff
kann auch, bevor-die Metalldämpfe auf ihn niedergeschlagen werden, mit einem Metallsalz,
z. B: Bleizucker, vorbehandelt werden, und zwar derart, daß man das Metallsalz im
Wasser oder einer anderen Flüssigkeit auflöst, den Zusatzstoff einmischt, die Flüssigkeit
dann abdampft und die damit fest gewordene Mischung wiederum zerkleinert (pulverisiert)
wird. Bei der nachfolgenden Erwärmung durch den Metalldampf zersetzt sich das Metallsalz,
z. B. der Bleizucker; auf dem Zusatzstoff bleibt reines Blei zurück, welches sich
in bestimmten Grenzen mit dem Zink bzw. mit den weiter zugesetzten Metallteilchen
legiert. Der Zusatzstoff wird damit durch das Blei noch stärker beschwert. Das nunmehr
erhaltene Erzeugnis ist dazu geeignet, mit flüssigem Metall, z. B. einer Aluminiumlegierung,
zu einer kolloiden Mischung vereinigt zu werden.
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Zu diesem Zweck kann der metallisierte Zusatzstoff
auch
noch in warmem Zustand zu brikettartigen Körpern verpreßt werden, worauf diese Körper
nach dem Erkalten in die Metallschmelze eingebracht werden. Die metallischen Bestandteile
der Briketts schmelzen dann, und so erfolgt leicht eine gleichmäßige Verteilung
des Zusatzstoffes im Metall oder der Legierung.
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Um ein Untersinken dieser Körper in der mit dem Zusatzstoff zu versehenden
Schmelze, z. B. einer Aluminiumlegierung, zu bewirken, kann man dem metallisierten,
pulverförmigen Metall ein weiteres Beschwerungsmittel, z. B. Bleichlorid, beimischen,
so daß der aus dieser Mischung gepreßte Körper in der Schmelze zu Boden sinkt, worauf
bei einsetzender Reaktion des Beschwerungsmittels der Zusatzstoff allmählich frei
wird und sich in der Schmelze wirksam verteilt, ohne daß es besonderer :Mischungsmaßnahmen,
wie Einrühren od. dgl., bedarf.
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Rührt man nach den verschiedenen Verfahren einen metallisierten und
pulverisierten Zusatzstoff in eine flüssige Aluminiumlegierung ein und läßt das
Ganze unter ständigem Rühren dann langsam abkühlen, so wird auch die Aluminiumlegierung
pulverförmig oder granuliert. Auch dieses Erzeugnis kann auf Pressen in die Endform
gebracht werden. Diese Körper erhalten eine hohe Festigkeit und sind als Gleitkörper
(Gleitlager, Zahnräder, Schneckenräder u. dgl.) mit erheblichem Nutzen verwendbar.
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Nichtmetallisierter Zusatzstoff in eine flüssige Aluminiumlegierung
eingerührt, ergibt eine starke Oxydbildung, welche besonders in einem als Gleitlager
verwendeten Werkstoff schädlich ist. Durch das Metallisieren, wie beschrieben, ist
daher auch dieser übelstand behoben. Man kann eine Oxydation noch durch zusätzliche
Anwendung indifferenter Gase weiter verhüten.
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Bringt man einen metallisierten Zusatzstoff in eine Legierung ein
und läßt die Mischung durch Temperatursenkung auf einen breiigen Zustand kommen,
so kann man auch aus diesem breiigen Erzeugnis unter Verwendung geeigneter Vorrichtungen
Stangen und Röhren sowie andere Körper pressen.