DEP0038989DA - Gleitende Maschinenteile, insbesondere Lager, Kolben o.dgl., mit zusätzlich aufgebrachten Laufschichten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gleitende Maschinenteile, insbesondere auf Lager, vorzugsweise Gleitlager, Lagerbüchsen, Kolben und andere derartige Maschinenelemente, deren Laufschichten aus aufgedampftem Laufmetall bestehen. Bekanntlich sind insbesondere Lager einer Anzahl von Beanspruchungen ausgesetzt, die in idealer Weise nur selten von einem einzigen Metall erfüllt werden können. Neben guten Gleiteigenschaften werden von derartigen Maschinenteilen eine gewisse Notlauffähigkeit, ferner eine hohe mechanische Festigkeit gegenüber Dauerbeanspruchungen und schliesslich eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit zum Abführen der entstehenden Reibungswärme verlangt.

Um diese Forderungen zu erfüllen, sind bei der Durchbildung von Lagern sogenannte Verbundlager entwickelt worden, bei denen eine Stützschale im wesentlichen die Aufnahme der im Lager auftretenden mechanischen Beanspruchungen übernimmt, während die Laufschicht als eigentliche Gleitfläche wirksame wird.

Um solche Verbundlager herzustellen, wurde eine grössere Anzahl von Verfahren entwickelt. So wird z.B. die Laufschicht im Schleudergussverfahren oder durch Plattieren aufgebracht. Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Herstellungsbedingungen nicht immer so einwandfrei überwacht werden können, um mit Sicherheit das Auftreten von Verbindungsfehlern zwischen Stützschale und Laufschicht zu vermeiden, die sich bekanntlich recht verhängnisvoll auswirken können, wenn ein mit solchen Fehlern behaftetes Gleitlager eingebaut wird.

Erfindungsgemäss wird zum Aufbringen der Laufschicht der gleitenden Maschinenteile das an sich bekannte Vakuum- bzw. Hochvakuumverdampfungsverfahren von Metallen oder Metallegierungen angewendet.

Es ist an sich bekannt, nach einem solchen Verfahren Spiegel, Elektroden oder andere Körper mit elektrisch leitenden Schichten herzustellen. Ferner sind auch schon metallische Flächen beliebiger Art mit aufgedampften Metallschichten versehen worden. Bei der Anwendung des Aufdampfverfahrens handelte es sich im wesentlichen jedoch immer nur darum, eine möglichst dünne Metallschicht zu erzeugen. Ueberraschenderweise wurde demgegenüber gefunden, dass die nach dem Vakuumdverdampfungsverfahren hergestellten Laufschichten für gleitende Maschinenteile, wie insbesondere Lager oder Kolben, den Laufflächen, die nach den bisher allgemein üblichen Herstellungsverfahren erzeugt werden, deshalb wesentlich überlegen sind, weil die hierbei erzielbaren Eigenschaften den eingangs erwähnten Anforderungen in weitaus höherem Masse gerecht werden.

Die Stärken durch Verdampfung aufgebrachter Schichten sind tunlichst so gross zu wählen, wie sie die sogenannten Verbundlager aufweisen.

Es hat sich nun aber noch gezeigt, dass unter Anwendung der Vakuumverdampfung von Metallkombinationen, vorzugsweise Metallegierungen, Schichten in einer Stärke und Güte erzeugt werden können, die nach den bisher üblichen Verfahren des Schmelzens, Spritzens oder Sinterns oder auch auf galvanischem Wege nicht zustandegebracht werden konnten.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgebrachten Metallschichten haben weiterhin den Vorteil, dass sie ausserordentlich fest auf ihrer Grundlage haften, und dass die bei anderen, nach bisher allgemein üblichen Verfahren hergestellten Verbundlagern auftretenden Fehler sicher vermieden werden können.

Die gewünschte Schichtzusammensetzung kann dadurch erzielt werden, dass die zu verdampfenden Legierungsbestandteile in an sich bekannter Weise in einen Verdampfungsbehälter eingesetzt werden, in welchem sie auf ein und dieselbe Temperatur erwärmt und dann entsprechend ihren Dampfdrucken verdampft werden. Eine andere Ausführungsart des Verfahrens besteht darin, mehrere Verdampfschalen mit Metall aufzustellen und sie auf Temperaturen zu erwärmen, die den für die Ausbildung der Schicht günstigsten Dampfdrucken der einzelnen Metalle entsprechen. Es ist auch möglich, in mehreren Verdampfungsbehältern ausser reinem Metall auch Legierungen zu verdampfen, vorzugsweise solche, deren Komponenten gleichen oder ähnlichen Dampfdruck haben. Ferner ist es möglich, durch Aenderung sowohl der Tempera- tur als auch des Vakuums während des Aufdampfvorgangs aufgedampfte Schichten von veränderlicher Zusammensetzung zu erzeugen. Schliesslich können auch nichtmetallische Stoffe, wie z.B. Kohlenstoff, mit in die Verdampferschale gebracht und in die Laufschicht in für diese günstiger Weise mit eingedampft werden.

Die nach dem Vakuumverdampfungsverfahren erlangten Laufschichten aus weichem Metall können gegebenenfalls so dünn bemessen sein, dass sie nur vorübergehend als Einlaufschicht dienen, wie beispielsweise bei einer Welle in einer Lagerschale. Nach beendetem Einlaufvorgang sind diese Schichten entweder ganz oder teilweise verbraucht. Im letzteren Falle, woselbst die Stärke der verbleibenden Schicht bis zu etwa 30 (My) beträgt, übernimmt sie bekanntlich zusammen mit der Lagerlegierung die eigentlichen Aufgaben der Lagerlaufschicht mit. Die auf diese Weise hergestellten Einlaufschichten können sowohl auf Verbund- als auch auf Vollwandlager aufgebracht werden.

Claims (7)

1.) Gleitende Maschinenteile, insbesondere Lager, vorzugsweise Gleitlager, Kolben o.dgl. mit zusätzlich aufgebrachten Laufschichten, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schichten unter Verwendung des an sich bekannten Vakuum- bzw. Hochvakuumverdampfungsverfahrens von Metallen und Metallegierungen aufgebracht sind.

2.) Verfahren zur Herstellung der gleitenden Maschinenteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Metalle und/oder eine Metallegierung bzw. mehrere Legierungen verdampft werden.

3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Metalle bzw. Legierungen so erfolgt, dass bei einer bestimmten Verdampfungstemperatur und einem bestimmten Vakuum eine bestimmte Legierungszusammensetzung in der aufgedampften Schicht erreicht wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung der verschiedenen Legierungskomponenten bei gleichem Druck, aber verschiedenen Temperaturen vorgenommen wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck während des Aufdampfens bei gleichbleibender Temperatur verändert wird.

6.) Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Temperatur als auch der

Druck während des Aufdampfvorganges verschieden gross gewählt wird.

7.) Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausser metallischen Komponenten auch Nichtmetalle zur Aufdampfung gelangen.