EP2524071B1 - Werkzeug zur galvanischen beschichtung von gleitlagern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a tool for the galvanic coating of plain bearings.
- the typical structure of a plain bearing from the material group of the plain bearing to be plated consists of a steel backing with a lead-containing or lead-free composite layer.
- the galvanic sliding layer applied in the running surface of the sliding bearing is a multifunctional material and performs various tasks. This coating takes place in a box-shaped tool, which is also referred to as recording.
- those surfaces on which the bearing shells are divided (partial surface) preferably not coated.
- no coating is desired for the bearing back, ie the cylindrical outer surface of the bearing shells.
- so-called robber cathodes or elements are provided in the area of the bearing back, which are switched in a suitable manner such that the bearing back remains largely free of a coating.
- one or more “towers” or columns of bearing shells are constructed one above the other in such a way that the axial directions of the individual bearing shells coincide. In this axial direction, the bearing shells are clamped by means of a spring pressure.
- this structure is relatively unstable, so that the bearing shell columns often collapse, are heavily coated on the faces and results in a significant proportion of rejects.
- dummy shells made of steel are used.
- the blind shell at the beginning of the bearing shell pillar to be coated covers the transition region between the air and the electrolyte.
- the lower dummy shell serves to stabilize the column and to limit the tolerance of the deposited layer within the bearing shell column.
- the above-mentioned robber cathode is fixed in the tool.
- Such a tool is from the publication GB 1 239 222 known.
- the invention has for its object to provide a tool with the help of plain bearing shells can be galvanically coated efficiently.
- the tool according to the invention has at least one cover on which a robber cathode is mounted.
- the robber cathode is integrated in the lid, which leads to the particular advantages that it can be removed during the process. This differs from the previous fixed in the tool cathodes.
- the possibility of removing the raid cathode during the coating process offers the following advantage.
- the tread will usually be after the "main" coating provided with a binary or ternary lead-free sliding layer.
- the steel back must then be provided with a so-called flash. This flash, for example, based on tin has the function of corrosion protection and is primarily applied to the bearing back of steel to protect the reactive steel from oxidation with the air (rust).
- This corrosion protection is thus primarily applied to the bearing back.
- this area is not coated in the presence of the robber cathode. Consequently, while in the context of the main coating, the current, before it is conducted to the bearing shells to be coated, is passed over a resistance of, for example, 0.001 ohms to 0.02 ohms, in particular 0.003 ohms to 0.0095 ohms, by a potential difference between the robber cathode and make the cups to prevent the coating to the back, this potential difference is removed by removing the burglar cathode, and the bearing backs can be provided in an advantageous manner with the desired corrosion protection.
- the tool according to the invention further comprises at least one holder, which is characterized in that it has at least one strip which is suitable for mechanically fixing and / or electrically contacting a plurality of bearing shells.
- the mechanical fixation optionally in cooperation with a portion, for example a wall of the tool, prevents the bearing cup column from collapsing.
- the holder presses namely with the at least one bar the bearing shell column, for example, against a wall of the tool, so that there is a much lower risk of collapse of the bearing shell column, eliminating the collapse of the bearing shell column and the coating of the Part surface is avoided. This significantly reduces the reject rate. In particular, it was found in initial tests that the scrap can be reduced to zero due to collapsed bearing shells. Furthermore, the undesired coating of the partial surfaces can be prevented by pressing against the tool wall.
- the holder according to the invention By contacting a plurality of bearing shells at their respective back several, preferably all to be coated cups are contacted by the holder according to the invention.
- the dispersion within a bearing shell column with the holder according to the invention is only about 2 .mu.m to 3 .mu.m and the coating of the partial surface is avoided, whereas in the previous procedure, in which only the end faces of the bearing shell pillar were contacted, a scatter of 6 Up to 7 microns occurred and the partial surface was coated with up to 20 microns.
- the scrap could be significantly reduced as a result of considerable scattering of the coating density.
- the holder described can also be referred to as back contact. This constitutes an independent aspect of the present application, which, although independent of the features described above or below, has its advantages, but can be combined with them.
- the bracing can take place in such a way that the bearing backs contact particularly well and / or the partial surfaces of the bearing shells are pressed particularly firmly against a wall of the tool, so that a coating is advantageously prevented here.
- the tool according to the invention further comprises at least one plastic block, which is arranged above the bearing shell pillar, in particular to ensure at the upper end of the bearing shell pillar that all bearing shells are below the surface of the electrolyte bath and coated reliably.
- the dummy shell at the lower end is eliminated, resulting in an increase in productivity.
- the in Fig. 1 shown holder 10, which may also be referred to as profile gleichleiter has, in the illustrated embodiment, four substantially parallel rails or strips 12, which are made of metal, to contact in pairs (not shown) bearing shells.
- the metallic strips are embedded in the embodiment shown in slightly wider plastic strips, which are connected via numerous cross braces 14 with each other and with a central plastic strip 16.
- the holder 10 is made of plastic with the exception of the metal rails 12. This also applies in particular to those bolts 18 which are present in triplicate in the embodiment shown and in the embodiment shown in each case have a radially continuous slot which extends approximately in the direction of the strips 12, 16.
- the holder shown is used in such a way that the bearing shells to be coated are built up in a columnar structure.
- two columns are constructed in parallel and each contacted by the two lying on one side or the other of the central strip 16 metal strips 12. This contacting takes place particularly reliably and securely, including a mechanical fixation on the tool, when the three bolts 18 have been inserted through a wall of the tool, and respective, preferably wedge-shaped strips or pins have been inserted and clamped in the described slots of the bolt in such a way that the holder 10 is pressed against the tool wall, so that the bearing shells arranged therebetween are mechanically fixed as well as electrically contacted by the metal strips 12.
- the wedges 22 to be inserted into the slots of the bolts 18 may be provided on a plate 20 having a recess 24 surrounding each of the wedges on three sides.
- the plate for example, by inserting the bolt 18 in the recess 24 below each wedge 22 and subsequent displacement of the plate 20 such that each of the wedges 22 enters the respective slot, are braced.
- the plate 20 moves with respect to the bolt, in the Fig. 2 shown embodiment, wherein the bolts are received in the laterally arranged by the wedges 22 portions of the recesses 24.
- Fig. 3 It is shown that the metal rails 12 are brought together in a particular upper area by a transverse connection 26 and connected to a power connection 28. In this area, the metal rails 12 are no longer embedded in the plastic of the receptacle 10. Furthermore, in Fig. 3 a plastic block 30 is shown, which on the one hand has recesses for the upper end regions of the rails 12 and on the other serves to axially clamp the constructed bearing shells 32. Furthermore, the distance to the air above the electrolyte bath is compensated by the plastic block 30, so that in other words it is ensured that all the bearing shells 32 are reliably below the surface of the electrolyte bath.
- a tool cover 34 is shown, in which the so-called robber cathode 36 is integrated in an advantageous manner.
- These are in the embodiment shown a few interconnected rods, in the range of (in Fig. 3 directed to the viewer) bearing back to make a potential difference to the bearing back, which ensures that they are not coated.
- a power connection 38 is provided for the Räuberkathode 36 to produce the described potential difference.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur galvanischen Beschichtung von Gleitlagern.
- Der typische Aufbau eines Gleitlagers aus der Werkstoffgruppe der zu galvanisierenden Gleitlager besteht aus einem Stahlrücken mit einem bleihaltigen oder bleifreien Schichtverbundstoff. Die in der Lauffläche des Gleitlagers aufgebrachte galvanische Gleitschicht ist ein multifunktionaler Werkstoff und übernimmt verschiedene Aufgaben. Diese Beschichtung erfolgt in einem kastenförmigen Werkzeug, das auch als Aufnahme bezeichnet wird. Bei der Beschichtung ist ferner zu beachten, dass diejenigen Flächen, an denen die Lagerschalen geteilt sind (Teilfläche), vorzugsweise nicht beschichtet sind. Ferner ist für den Lagerrücken, d.h. die zylindrische Außenfläche der Lagerschalen, keine Beschichtung gewünscht. Zu diesem Zweck sind im Bereich des Lagerrückens sogenannte Räuberkathoden oder -elemente vorgesehen, die in geeigneter Weise derart geschaltet werden, dass der Lagerrücken von einer Beschichtung weitgehend frei bleibt.
- Bislang werden ein oder mehrere "Türme" oder Säulen von Lagerschalen derart übereinander aufgebaut, dass die Axialrichtungen der einzelnen Lagerschalen zusammenfallen. In dieser Axialrichtung werden die Lagerschalen mit Hilfe eines Federdruckes verspannt. Dieser Aufbau ist jedoch vergleichsweise instabil, so dass die Lagerschalensäulen nicht selten einstürzen, auf den Teilflächen stark beschichtet sind und sich ein erheblicher Anteil an Ausschuss ergibt. Am Anfang und am Ende der jeweiligen Säule werden sogenannte Blindschalen aus Stahl eingesetzt. Die Blindschale am Anfang der zu beschichtenden Lagerschalensäule deckt den Übergangsbereich zwischen der Luft und dem Elektrolyten ab. Die untere Blindschale dient der Säulenstabilisierung und zur Toleranzeingrenzung der abgeschiedenen Schicht innerhalb der Lagerschalensäule. Die oben erwähnte Räuberkathode ist in dem Werkzeug fixiert.
- Ein derartiges Werkzeug ist von der Druckschrift
GB 1 239 222 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, mit dessen Hilfe Gleitlagerschalen galvanisch effizient beschichtet werden können.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im Anspruch 1 beschriebene Werkzeug.
- Demzufolge weist das erfindungsgemäße Werkzeug zumindest einen Deckel auf, an dem eine Räuberkathode angebracht ist. Mit anderen Worten ist die Räuberkathode in den Deckel integriert, was zu den besonderen Vorteilen führt, dass diese während des Prozesses entfernt werden kann. Dies unterscheidet sich von den bisherigen im Werkzeug fixierten Kathoden. Die Möglichkeit der Entnahme der Räuberkathode während des Beschichtungsprozesses bietet den folgenden Vorteil. Die Lauffläche wird üblicherweise nach der "Haupt"-Beschichtung mit einer binären oder ternären bleifreien Gleitschicht versehen. Der Stahlrücken muss anschließend mit einem sogenannten Flash versehen werden. Dieser Flash beispielsweise auf Zinnbasis hat die Funktion eines Korrosionsschutzes und ist vorrangig auf dem Lagerrücken aus Stahl aufzubringen, um den reaktionsfreudigen Stahl vor Oxidationen mit der Luft (Rost) zu schützen. Dieser Korrosionsschutz ist somit vorrangig auf den Lagerrücken aufzubringen. Jedoch wird dieser Bereich bei Anwesenheit der Räuberkathode nicht beschichtet. Während folglich im Rahmen der Hauptbeschichtung der Strom, bevor er zu den zu beschichtenden Lagerschalen geleitet wird, über einen Widerstand von beispielsweise 0,001 Ohm bis 0,02 Ohm, insbesondere 0,003 Ohm bis 0,0095 Ohm geleitet wird, um einen Potentialunterschied zwischen der Räuberkathode und den Lagerschalen herzustellen, um die Beschichtung an den Rücken zu verhindern, wird dieser Potentialunterschied durch Entfernen der Räuberkathode aufgehoben, und die Lagerrücken können in vorteilhafter Weise mit dem gewünschten Korrosionsschutz versehen werden.
- Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
- Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Werkzeug ferner zumindest einen Halter auf, der sich dadurch auszeichnet, dass er zumindest eine Leiste aufweist, die dafür geeignet ist, mehrere Lagerschalen mechanisch zu fixieren und/oder elektrisch zu kontaktieren. Durch die mechanische Fixierung gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einem Abschnitt, beispielsweise einer Wand des Werkzeugs, wird verhindert, dass die Lagerschalensäule einstürzt. Der Halter drückt nämlich mit der zumindest einen Leiste die Lagerschalensäule beispielsweise gegen eine Wand des Werkzeugs, so dass eine wesentlich geringere Gefahr des Einstürzens der Lagerschalensäule besteht, das Zusammenbrechen der Lagerschalensäule eliminiert und die Beschichtung der Teilfläche vermieden wird. Dadurch verringert sich der Ausschussanteil deutlich. Insbesondere konnte bei ersten Versuchen festgestellt werden, dass sich der Ausschuss infolge von zusammengebrochenen Lagerschalen auf Null reduzieren lässt. Ferner kann durch das Andrücken an die Werkzeugwand die ungewünschte Beschichtung der Teilflächen verhindert werden.
- Durch die Kontaktierung mehrerer Lagerschalen an deren jeweiligem Rücken werden durch den erfindungsgemäßen Halter mehrere, bevorzugt sämtliche zu beschichtende Lagerschalen kontaktiert. Hierdurch verringert sich der Widerstand innerhalb der Lagerschalensäule, und die Gleitfläche der Lagerschale kann mit einer deutlich verringerten Streuung der Beschichtungsdicke beschichtet werden. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Streuung innerhalb einer Lagerschalensäule mit dem erfindungsgemäßen Halter etwa nur 2 µm bis 3 µm beträgt und die Beschichtung der Teilfläche vermieden wird, während bei der bisherigen Vorgehensweise, bei der nur die Stirnseiten der Lagerschalensäule kontaktiert wurden, eine Streuung von 6 µm bis 7 µm auftrat und die Teilfläche mit bis zu 20 µm beschichtet wurde. Somit konnte der Ausschuss infolge erheblicher Streuung der Beschichtungsdichte deutlich reduziert werden. Der beschriebene Halter kann aufgrund seiner Funktion auch als Rückenkontaktierung bezeichnet werden. Dies stellt einen eigenständigen Gesichtspunkt der vorliegenden Anmeldung dar, der unabhängig von den vorangehend oder nachfolgend beschriebenen Merkmalen seine Vorteile entfaltet, jedoch mit diesen kombiniert werden kann.
- Insbesondere für die Stabilität im Hinblick auf die mechanische Fixierung haben sich mehrere, insbesondere eine gerade Anzahl von weitgehend parallelen Leisten als vorteilhaft erwiesen. Zusammen mit dem Andrücken gegen eine Wand des Werkzeugs kann beispielsweise durch zwei parallele Leisten eine statisch bestimmte Fixierung geschaffen werden. Ferner ist es für die Effizienz bei der Beschichtung mehrerer, insbesondere vergleichsweise kleiner Lagerschalen günstig, wenn zwei oder mehr Lagerschalensäulen nebeneinander aufgebaut werden, was für eine mechanisch günstige Fixierung eine gerade Anzahl weitgehend paralleler Leisten bedeutet. Es versteht sich, dass lediglich zwei oder drei derartige Leisten vorhanden sein können, um eine einzige Lagerschalensäule elektrisch zu kontaktieren und mechanisch zu fixieren. Dies kann beispielsweise bei vergleichsweise großen Lagerschalen vorgesehen sein. Ferner ist es grundsätzlich denkbar, einen derartigen Halter für mehr als zwei Lagerschalensäulen vorzusehen. Ein Halter für zwei Lagerschalensäulen hat sich beispielsweise für Lagerschalen mit einem Durchmesser von 28 mm bis 70 mm bewährt, während für größere Lagerschalen ein Halter für eine einzige Lagerschalen vorgesehen werden kann.
- Den spezifischen Anforderungen an die jeweiligen Komponenten kann besonders gut Genüge getan werden, wenn der Halter, wie bevorzugt, selbst aus Kunststoff ausgeführt ist, und die Kontaktleisten oder -schienen aus Metall sind.
- Hierbei ist es für die Erfüllung der an den Halter gestellten Aufgaben günstig, wenn dieser in dem Werkzeug fixierbar und vorzugsweise verspannbar ist. Insbesondere kann das Verspannen derart erfolgen, dass die Lagerrücken besonders gut kontaktiert und/oder die Teilflächen der Lagerschalen besonders fest an eine Wand des Werkzeugs gedrückt werden, so dass hier eine Beschichtung in vorteilhafter Weise verhindert wird.
- Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Werkzeug ferner zumindest einen Kunststoffblock auf, der oberhalb der Lagerschalensäule angeordnet wird, um insbesondere am oberen Ende der Lagerschalensäule sicherzustellen, dass sich sämtliche Lagerschalen unterhalb der Oberfläche des Elektrolytbades befinden und zuverlässig beschichtet werden. Die Blindschale am unteren Ende entfällt, was eine Produktivitätssteigerung zur Folge hat.
- Nachfolgend wird ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Halters;
- Fig. 2
- eine Rückansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit der Darstellung der Verspannung des zugehörigen Halters;
- Fig. 3
- einen Abschnitt des in
Fig. 1 dargestellten Halters mit weiteren Elementen eines Werkzeugs; und - Fig. 4
- einen Werkzeugdeckel.
- Der in
Fig. 1 gezeigte Halter 10, der auch als Rückenkontaktierung bezeichnet werden kann, weist in der gezeigten Ausführungsform vier weitgehend parallele Schienen oder Leisten 12 auf, die aus Metall ausgeführt sind, um jeweils paarweise (nicht dargestellte) Lagerschalen zu kontaktieren. Die metallischen Leisten sind bei der gezeigten Ausführungsform in etwas breitere Kunststoffleisten eingebettet, die über zahlreiche Querstreben 14 miteinander und mit einer zentralen Kunststoffleiste 16 verbunden sind. Insgesamt gilt für die gezeigte Ausführungsform, dass der Halter 10 mit Ausnahme der Metallschienen 12 aus Kunststoff ausgeführt ist. Dies gilt insbesondere auch für diejenigen Bolzen 18, die bei der gezeigten Ausführungsform dreifach vorhanden sind und bei der gezeigten Ausführungsform jeweils einen radial durchgehenden Schlitz aufweisen, der sich in etwa in Richtung der Leisten 12, 16 erstreckt. - Der gezeigte Halter wird derart verwendet, dass daran die zu beschichtenden Lagerschalen säulenförmig aufgebaut werden. Bei der gezeigten Ausführungsform werden zwei Säulen parallel aufgebaut und jeweils durch die beiden auf der einen bzw. der anderen Seite der zentralen Leiste 16 liegenden Metallleisten 12 kontaktiert. Diese Kontaktierung erfolgt einschließlich einer mechanischen Fixierung an dem Werkzeug besonders zuverlässig und sicher dann, wenn die drei Bolzen 18 durch eine Wand des Werkzeugs gesteckt wurden, und in die beschriebenen Schlitze der Bolzen jeweilige, bevorzugt keilförmige Leisten oder Stifte derart eingeführt und verspannt wurden, dass der Halter 10 gegen die Werkzeugwand gedrückt wird, so dass die dazwischen angeordneten Lagerschalen sowohl mechanisch fixiert, als auch durch die Metallleisten 12 elektrisch kontaktiert sind.
- Diese Verspannung des Halters in einem Werkzeug ist in
Fig. 2 gezeigt. Die in die Schlitze der Bolzen 18 einzuführenden Keile 22 können an einer Platte 20 vorgesehen sein, die jeden der Keile an drei Seiten umgebend eine Ausnehmung 24 aufweist. Hierdurch kann die Platte beispielsweise durch Einführen der Bolzen 18 in die Ausnehmung 24 unterhalb eines jeden Keiles 22 und nachfolgendes Verschieben der Platte 20 derart, dass jeder der Keile 22 in den jeweiligen Schlitz eintritt, verspannt werden. Hierbei bewegt sich die Platte 20 bezüglich der Bolzen, in der inFig. 2 gezeigten Ausführungsform nach unten, wobei die Bolzen in den seitlich von den Keilen 22 angeordneten Bereichen der Ausnehmungen 24 aufgenommen sind. - In
Fig. 3 ist gezeigt, dass die Metallschienen 12 in einem insbesondere oberen Bereich durch eine Querverbindung 26 zusammengeführt und mit einem Stromanschluss 28 verbunden sind. In diesem Bereich sind die Metallschienen 12 nicht mehr in dem Kunststoff der Aufnahme 10 eingebettet. Ferner ist inFig. 3 ein Kunststoffblock 30 dargestellt, der zum einen Ausnehmungen für die oberen Endbereiche der Schienen 12 aufweist und zum anderen dazu dient, die aufgebauten Lagerschalen 32 axial zu verspannen. Ferner wird durch den Kunststoffblock 30 die Distanz zur Luft oberhalb des Elektrolytbades ausgeglichen, so dass mit anderen Worten sichergestellt wird, dass sich sämtliche Lagerschalen 32 zuverlässig unterhalb der Oberfläche des Elektrolytbades befinden. - In
Fig. 4 ist schließlich ein Werkzeugdeckel 34 gezeigt, in den in vorteilhafter Weise die sogenannte Räuberkathode 36 integriert ist. Hierbei handelt es sich bei der gezeigten Ausführungsform um einige miteinander verbundene Stäbe, die im Bereich der (inFig. 3 zum Betrachter gerichteten) Lagerrücken angeordnet sind, um einen Potentialunterschied zu dem Lagerrücken herzustellen, was dafür sorgt, dass diese nicht beschichtet werden. Im oberen Bereich des Deckels 34 ist ein Stromanschluss 38 für die Räuberkathode 36 vorgesehen, um den beschriebenen Potentialunterschied herzustellen.
Claims (4)
- Werkzeug zur galvanischen Beschichtung von Gleitlagern mit zumindest einem Deckel (34), an dem eine Räuberkathode (36) angebracht ist, und zumindest einem Halter (10) für mehrere säulenförmig angeordnete und galvanisch zu beschichtende Lagerschalen (32) mit einer geraden Anzahl von parallelen Leisten (12), die dafür geeignet sind, mehrere Lagerschalen (32) mechanisch zu fixieren und/oder elektrisch zu kontaktieren, und Bolzen, die durch eine Wand des Werkzeugs steckbar sind und Schlitze aufweisen, in die Leisten oder Stifte derart einführbar und verspannbar sind, dass der Halter (10) gegen eine Werkzeugwand gedrückt wird, und die Lagerschalen (32) zwischen dem Halter (10) und der Werkzeugwand angeordnet sind.
- Werkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) aus Kunststoff und zumindest eine Leiste (12) aus Metall ist. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) in dem Werkzeug fixierbar und vorzugsweise verspannbar ist. - Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit zumindest einem Kunststoffblock (30).
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