NO127976B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av smøremidler fra et ikke-smørende fluidum og anordning ved apparat for

utførelse av fremgangsmåten.

Et smøremiddel for grenseflaten mellom motstående overflater som beveger seg 1 forhold til hverandre, som ved glidning, gniing og rulling etc., bor for å virke perfekt fullstendig skille overflatene.-Denne betingelse er kjent som helfilms- eller hydrodynamisk smoring. Helfilmssmoring skiller fysikalsk de to glidende overflater fra hverandre med en forholdsvis tykk, kontinuerlig film av smoremiddel . med selvinnstillende trykk uten at det forekommer noen direkte metall-metallkontakt. Dette er teknisk den foretrukne form for smoring da den gir den laveste friksjonskoeffisient.og den minste .slitasje.'

Når de to glidende overflater gnis mot hverandre i nærvær av en meget tynn smoremiddelfilm som hefter til begge overflater, ,er denne-., tilstand kjent som en fullstendig grensesmbring. Dersom smoremidlet ikke periodevis fornyes, odelegges den tynne film til slutt og det oppstår en tett metall-metallkontakt med torrgang, og dette bevirker at det dannes riper og sår i metallene.og at bevegelsen til slutt stanser.

Et overgangsområde som er kjent som blandet filmsmoring, er en kombinasjon av hydrodynamisk smoring og grenselagssmoring. Under denne betingelse bæres en del av den samlede belastning som påfores den motstående metalloverflate, av enkelte belastningsbærende områder av smoremiddel med selvinnstillende trykk og den ovrige belastning av den meget tynne film som er forbundet med grenselagssmoring.

Under helfilmbetingelser er fluidumets friksjonskoeffisient tilnærmet proporsjonal med viskositeten og hastigheten og omvendt proporsjonal med belastningen. Dersom det foreligger en virkelig grenselagssmoring, er friksjonskoeffisienten uavhengig av viskositeten Qg gnidningshastigheten. Således, holder friksjonskoeffisienten seg i det vesentlige konstant for små verdier av ZN/p, hvor Z er viskositeten til det tilforte fluidum, N er omdreiningshastigheten og p er lagertrykket eller belastningen. Mellom områdene for grenselagssmoring og helfilmsmoring er det et område hvor.friksjonskoeffisienten oker sterkt med synkende ZN/p. Undersøkelser har tydet på at det i dette område foreligger en kombinasjon av fluidumfriksjon og grenselagssmoring, dvs. blandet filmsmoring.

Når hastigheten (N) og viskositeten (Z) er lave, må den belastning som kan påfores overflatene uten at dette bevirker for hoye friksjonskoeffisienter og de derav folgende katastrofale virk-ninger, nødvendigvis være meget lav. Bruk av fluida med lav viskositet som smoremidler er derfor utelukket for de fleste industrielle anvendelser da deres bruk sterkt begrenser den belastningsbærende kapasitet.

Det har ved smoring av de motstående overflater til pakninger, gear, lågere og stempler derfor vært nødvendig å anvende materialer med hoy viskositet, som hydrocarbonoljer, syntetiske oljer og konsistensfett. Disse smoremidler har foruten at de ikke kan tolereres ved visse anvendelser fordi de forer til forurensninger under pro-sessen, også andre ulemper. Når disse smoremidler anvendes kontinuerlig i lengre tid ved hoye trykk og temperaturer, er de til-bøyelige til å nedbrytes. Slam er tilbøyelig til å dannes i smore-midlene på grunn av oxydasjon, polymerisering eller andre grunner. Disse slan nedsetter smore midlets stnoreegenskaper og bevirker ofte en s ammenfestning avdalar som beveger seg i forhold til hverandre. Dessuten er organiske syrer tilboyelige til å dannes i smoremidlet under anvendelse av dette, til-synelatende på grunn av oxydasjon av oljen ved de forhoyede temperaturer som oljen utsettes for, og organiske syrer forårsaker korrosjon.

Det forekommer ytterligere ulemper dersom det for drift av motorer er nodvendig å blande oljen med brenslet, som f.eks. i to-takts-motorer og.epitrokoidale roterende motorer. -Rok, tilsmussing av tennplugger, fastbrenning av stempelringer og carbonavsetninger oppstår ved bruk av slike blandinger.

Det er klart at det kan oppnås store fordeler dersom prosessfluidumet, f.eks. bensin i innvendige forbrenningsmotorer, selv kunne anvendes for smoring av motstående déler. Foruten å eliminere be-hovet for hjelpesystemer for håndtering av smoremiddel kan bruk av poosessfluidumet for smoring fore til en bedre pålitelighet og ned-settelse av apparatets storrelse, vekt og omkostninger. Dessuten vil forurensninger på grunn av slike ting som slamdannelse nedsettes til et minimum dersom disse fluida kontinuerlig forbrukes under driften av den spesielle prosess.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av smoremidler fra et ikke-smbrende ' fluidum slik at rulleelementlagere, pakninger, glideskovler, stempler, stempelringer og gear etc. som beveger seg mot motstående overflater, kan holdes igang i nærvær av organiske midler med lav viskositet ved omdannelse in situ av et organisk fluidum med lav viskositet, f.eks. bensindamp eller væske, som er uegnet som smoremiddel i upolymerisett tilstand, til et polymert materiale med en hoyere viskositet som er særpreget ved dets evne til å opprettholde en tilstand av grenselagssmoring eller helfilmsmoring under drifts-perioden. Det tas dessuten sikte på å tilveiebringe en smoremiddelproduserende anordning ved et apparat, som motorer og pumper etc., for å unngå de problemer som skriver seg fra vanlig bruk av smoremidler.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av smoremidler fra et ikke-smbrende fluidum, og fremgangsmåten er særpreget ved at det som ikke-smbrende fluidum anvendes petroleumshydro-car-boner med et sluttkokepunkt ikke over 3<1>+5°C, alifatiske alkoholer med 1-12 carbonatomer eller alifatiske aldehyder med M--9 carbonå tomer, som bringes i kontakt med og under trykk utsettes for glidevirkningen av to delers A og B motstående og i forhold til hverandre bevegelige overflater, hvorav delens A- motstående overflate består'av de i og for seg kjente legeringer (a) en legering med 11-15 atomprosent carbon, 1,5-3 atomprosent silicium og resten jern og med et Vickers-hardhetstall av minst 150, (b) en legering med minst 80 atomprosent jern, minst 1 atomprosent

carbon og med et Vickers-hardhetstall av minst 200 eller

(c) en legering med 50-79 atomprosent jern, minst 1 atomprosent carbon og med et Vickers-hardhetstall av minst ^00,

idet summen av eventuelt kobolt og nikkel i legeringene (b) og (c) er under 6 atomprosent og minst halvparten av vekten av resten av legeringene (b) og (c) består av krom, molybden, mangan eller wolfram som foreligger som carbider eller i en fullstendig'herdet fast opplosning, pg delens B motstående overflate består av en legering med minst 6 atomprosent molybden eller wolfram og minst 10 volumprosent av legeringen utgjores av en intermetallisk forbindelse av molybden eller wolfram med et Vickers-hardhetstall av 550-1800, og en eventuelt tilstedeværende grunnmasse av legeringen inneholdende den intermetalliske forbindelse har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse, og idet koeffisienten for torr friksjon mellom delens B overflate og delens A overflate ikke er over 0,25 og legeringene for delens A overflate har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse i delens B overflate.

Oppfinnelsen angår også en anordning av den i krav 2 beskrevne type, som er særpreget ved de i krav 2's karakteriserende del angitte trekk.

Anordningen ifolge oppfinnelsen kan mer spesielt være

slik utformet at den tilfredsstiller de betingelser som er angitt i det ovenstående avsnitt, hvor delens B relativt bevegelige, motstående overflate omfatter en legering av 6 - 85, fortrinnsvis 19 - 25 atomprosent molybden, k- - 56, fortrinnsvis h - 22, atomprosent ailicium og resten i det vesentlige 10-- 90 atomprosent av jern, kobolt, eller nikkel, fortrinnsvis 53 - 77 atomprosent kobolt, og delens A relativt bevegelige motstående overflate omfatter en legering av 1 - 7 atomprosent carbon, inntil 13 atomprosent krom og resten i det vesentlige 80 - 98 atomprosent jern. Dersom delens B relativt bevegelige, motstående overflate omfatter en wolframlegering, kan det være vanske-lig å innfore mer enn 25 atomprosent wolfram i legeringen på grunn av wolframs hoye smeltepunkt.

Det bor bemerkes at foruten molybden og wolfram i delens B motstående overflate og jern i delens A motstående overflate kan andre grunnstoffer enn de ovenfor angitte anvendes i begge overflater, forutsatt at betingelsene for Vickers-hardhets-tallene, den intermetalliske forbindelse og-koeffisienten for torr friksjon tilfredsstilles som angitt ovenfor. Det er også mulig å innfore mindre mengder ildfaste metalloxyder i legeringene, som de oxyder som er beskrevet i US patent nr. 3-317-285. Ved anvendelse av anordningen ifolge oppfinnelsen for glideelementer kan virkningen forbedres ytterligere ved å optimalisere topografien, sporene og klaringen til begge overflater av de to glideelementer.

"Koeffisienten for torr friksjon" som anvendt heri,

måles i luft som folger:

Den i det vesentlige flate metallkontaktoverflate til delen, som regel delen B, med det laveste Vickers-hardhetstall poleres metallografisk og vaskes med aceton for å sikre en jevn, ren overflate. En h, 67 mm kule av det samme materiale som den hardere del, som regel del A, eller alternativt en gjenstand med en sfærisk overflate med en radius av 2,38 mm nær dens kontakt-punkt med den flate overflate og som også består av samme materiale som den hardere del, renses ved å poleres med en 600 kornstor-relse smergelduk. Provestykket av den flate del monteres på en bevegelig skinne og fores med en hastighet av 0,001 cm/s i kontakt med kulen av den annen del. En belastning av 1000 g påfores kulen. Friksjonsbremsekraften som oppstår på grunn av at proven av den flate del beveges i kontakt med kulen, måles med en tangen-sial-spenningsmåler. Verdien for den torre friksjon er den tangensialkraft som er nodvendig for å bevege provestykket, dividert med normalkraften som i dette tilfelle er 1000 g.

For enkelhets skyld og for klarere å beskrive de kri-tiske trekk ifolge oppfinnelsen, er beskrivelsen av denne delt i fblgende tre avdelinger: 1. Metallkontakt- eller den motstående overflate til delen B som også er betegnet som den smoremiddelproduserende (SP) legeringsoverflate. 2. Metallkontakt- eller den motstående overflate til delen A som også betegnes som den tilpassede overflate.

3- Omgivende medium som også betegnes som prosess-fluidum, bærende fluidum eller ganske enkelt som fluidum.

1. Smoremiddelproduserende legeringsoverflate

De viktigste betingelser for valget av denne lege-, ring ligger innen de folgende tre adskilte områder: kjemisk sammensetning, fysikalsk struktur og fysikalske egenskaper. Hva gjelder den kjemiske sammensetning skal legeringen inneholde minst 6 atomprosent molybden eller wolfram. Hva gjelder den fysikalske struktur skal den være sammensatt av minst 10 volumprosent av en intermetallisk forbindelse med molybden eller wolfram som en bestanddel. De fysikalske egenskaper skal være slik at legeringen har en koeffisient for torr friksjon i kontakt med den tilpassede overflate av ikke over 0,25, at den intermetalliske forbindelse av legeringen har et Vickers-hardhetstall av 550 - l800 og at en eventuelt tilstedeværende grunnmasse inneholdende den intermetalliske forbindelse har et Vickers-hardhetstall som er mindre enn den intermetalliske forbindelses.

Ved den foreliggende fremgangsmåte er de ovennevnte legeringer istand til å produsere smoremiddel når de utsettes for glidevirkning i nærvær av et fluidum som er istand til å omdannes til et materiale med smoreegenskaper. Mer spesielt er den samlede slitasje av både smoremiddelproduserende legering (provestykke) og tilpassede overflate (referansering) mindre enn 0,1016 mm/100 timer målt ved mikrometer- eller vektmålinger når de utsettes for 1071 PV (belastning i kg/cm 2 x hastighet av 5^,86 m/min eller hoyere) i belastningsmåleren vist på fig. 1, og friksjonskoeffisienten er mindre enn 0,2. Denne undersøkelses-metode som vil bli nærmere beskrevet, ble utviklet slik at arbeids-betingelsene forte til en smoretilstand under helfluidumsområdet, hvorved det ble oppnådd en metall-metallpåvirkning. På denne måte kan metallkombinasjonenes forenlighet og evne til å produsere smoremiddel måles. Det antaes at smoremidlet ikke produseres kontinuerlig i anordningen ifolge oppfinnelsen, men at ytterligere smoremiddel i steden bare produseres etter at det opprinnelig

dannede smoremiddel er forbrukt.

Fig. 1 viser skjematisk den for bestemmelse av slitasjen anvendte slitasjemåler. Den er anvendbar for lågere av endetrykk-typen og er nyttig som en utvelgende anordning for bestemmelse av legeringssystemer. Provestykket 12 av delen A som skal undersbkes, omdreies med en likestrbmsmotor 10. Friksjonen mellom ringen 11 av delen B og provestykket 12 av delen A danner et fnidningsmoment i akselen 13. Dennes dreiebevegelse hindres av vektstangarmen 14 som er forbundet med en deformasjonsmåler 15* Deformasjonsmålerspenningen overfores kontinuerlig til en skriver. Denne spenning omdannes til kilogram trekk i overensstemmelse med en på forhånd utfcirt kalibrering. Ut fra systemets geometri beregnes tangensialkraften på provestykket. Friksjonskoeffisienten er lik tangensialkraften dividert med det normale belastningstrykk som skyver provestykket og slitasjeringen sammen. Slitasjen bestemmes ut fra vekttapet og også ved mikrometermålinger. Forsok-ene utfores ved å rotere provestykket med en hastighet av 54,86 m/min ved.forskjellige belastninger. PV bestemmes ved å multipli-sere belastningen i kg/cm , basert på den virkelige kontaktflate, med hastigheten i m/min.

Provestykket 12 og ringen 11 maskinslipes for å oppnå parallelle flater og håndslipes så på et 400 korn papir, vakuum-tbrkes ved 100° C i minst 1 time og veies så til 0,0001 g og måles til 0,00254 mm. De blir så montert i det på fig. 1 viste prbve-apparat, og koppen 16 fylles med bensin eller et annet fluidum 17. Koppen 16 er foret med kjolespiraler for å gjore fordampningen så lav som mulig. Prbveapparatet omdreies med en hastighet av 650 omdr. pr. min. 6or å gi en hastighet av 54,86 m/min i 1 - 2 minutter under anvendelse av bare vekten av akselen 13 og vektstangen 14. Etter denne tid påfbres den på forhånd valgte forsbksbelastning, og forsbket utfbres kontinuerlig i 18 - 20 timer. På grunn av fordampning må ytterligere brensel tilsettes hver 4-6 time.

Etter 18 - 20 timer blir igjen provestykket 12 og ringen 11 vakuum-tbrket, veid og målt. Forsbksapparatet kan også belastes delvis med en vekt av 9,07 kg mens det omdreies med den ovenfor angitte hastighet. Forsbksapparatet kan anvendes i 30 minutter for hver trinnvis tilsatt vekt inntil sVikt oppstår.

I eksemplene ble en rekke legeringer undersbkt i det på fijg. 1 viste apparat. Resultatene viser betydningen av de ovennevnte betingelser for den smoremiddelproduserende legeringsoverflate.

Eksempel 1- 10

Prøvestykkene ble fremstilt fra de i tabell I-A og I-B angitte grunnstoffer ved blanding, smelting og stoping av disse

til skiver med en diameter av 38,1 mm og en tykkelse av 9,525 mm. Skivene ble maskinbehandlet for tilpasning til det på fig* 1 viste slitasjemåleapparat. Alle skiver, bortsett fra skiven med sammen-setningen ifolge eksempel 7, ble undersbkt under anvendelse av "Elastuf 44" stål bestående av 2,1 atomprosent carbon, 1 atomprosent krom, 0,3 atomprosent molybden, 0,4 atomprosent silicium, 0,9 atomprosent svovel og resten 93,6 atomprosent.jern i ringen og med flytende bensin som fluidum. Ringen ifolge eksempel 7 besto av en legering av 95,7 atomprosent jern og 4,3 atomprosent carbon herdet til et Vickers-hardhetstall av 510.

De resultater som ble oppnådd for legeringene ifolge

eksemplene, er vist i tabell I-A, og resultatene for 11 kontrOll-prbvestykker, kontrollene A - K, er for sammenligningsskyld gjengitt i tabell I-B. Det bor bemerkes at selvom de materialer som ble anvendt i kontrollene C - J inneholdt minst 6 atomprosent molybden sammen med mdnst et annet grunnstoff hvorav enkelte danner intermetallinske forbindelser med molybden, inneholdt ikke disse materialer minst 10 volumprosent av en eventuell intermetallinsk forbindelse..

Eksempel 11 - 14

I disse eksempler ble wolfram anvendt istedenfor molybden. Prøvestykkene ble fremstilt og undersbkt ved å anvende samme fremgangsmåte som angitt i eksempel 1-10. De oppnådde resultater er i tabell II sammenlignet med de med fire kontroller oppnådde resultater.

Det fremgår av disse eksempler og kontrollene at tilstedeværelsen av minst 10 volumprosent av en intermetallinsk forbindelse av molybden eller wolfram i kontaktovefflaten til del B er avgjør-ende for oppfinnelsen. Disse intermetallinske forbindelser forekommer i de fleste tilfeller som en intermediær eller sekundær fase i den faste opplbsning eller grunnmassefase. De varierer i mengde og stbrrelse og er-av forskjellige typer. Mengden og typen bestemmes av slike faktorer som de spesielle kjemiske egenskaper til de metaller som legeres, tiden for utsettelsen av legeringen for spesielle temperaturbetingelser og avkjblingshastigheten. De intermetallinske forbindelser som finnes i de legeringer som kan anvendes ifolge oppfinnelsen, omfatter 1) de topologisk tettpakkede (TTP) strukturer omfattende C-, x-, v-- og Laves-fasene, 2) semicarbidene av typen MgC og ^ i^ d °8 3) forbindelser av typen Mo Si2« Tilstede-\eerelsen og mengden av intermetallinske forbindelser kan bestemmes enten ved rbntgendifraksjon eller metallografisk analyse. Det er f.eks. i materialet ifolge eksempel 6 (Co/Mo/Si - 77/19/4) tilstede 20 volumprosent Laves-fase som er en intermetallinsk forbindelse. Materialet ifolge eksempel 9 er den rene intermetallinske forbindelse MoSi2 uten grunnmasse.

Dersom den forholdsvis myke grunnmasse er tilstede, er

det blitt iakttatt at denne grunnmassedel slites preferensielt, og den frigjorte, hårde, intermetallinske forbindelse blir igjen. Det antas at fluidumet og det dannede smoremiddel oppsamles i mikrohul-rom som er tilstrekkelig tette til at det fåes en sterkt forbedret smbring av de områder av del B som glir eller ruller mot de motstående områder av delen A.

De intermetallinske forbindelser av Laves-fasestrukturer som er særpreget ved de ternaere fasesystemer Co-Mo-Si, Ni-Mo-Si, Co-W-Si og Ni-W-Si, er av stor interesse for oppfinnelsen. Disse Legeringer er beskrevet i U.S. patent nr. 3 257 178 og er de mest foretrukne legeringer for anvendelse som den motstående metalloverflate til delen B. Disee legeringer er i patentet mer spesielt blitt beskrevet som bestående i det vesentlige av en vesentlig mengde av minst ett metall A og en vesentlig mengde av minst ett metall B og ailicium, idet metallet A er molybden eller wolfram og metallet B cobolt eller nikkel. Summen av mengden av metallene A

og B er minst 60 atomprosent av legeringen, og mengden av silicium °g de forholdsvise mengder av metallene A og B er slik at det fåes 30 - 85 volumprosent av legeringen i Laves-fasen som er fordelt i en

forholdsvis myk grunnmasse av de bvrige 70 - 15 volumprosent av legeringen.

Nødvendigheten av å ha den nbdvendige mengde intermetallinsk forbindelse tilstede, fremgår tydelig ved en sammenligning av materialet ifblge eksempel 2 med kontroll E. 9 atomprosent molybden var tilstede i begge legeringer sammen med jern som hovedbe-standdel. For en aksepterbar legering ifblge eksempel 2 er imidlertid også 10 atomprosent silicium tilstede. Siliciumet som sammen med vanadium, niob og tantal er en kjent promotor eller stabili-seringsmiddel for intermetallinske forbindelser i metallegeringer, danner en ternær intermetallinsk forbindelse i en mengde av over 10 volumprosent. På lignende måte inneholder den binære jern-molybdenlegering med de for kontrollene B og C angitte atomforhold ikke den nbdvendige mengde av en intermetallinsk forbindelse. En sammenligning av de oppnådde resultater viser at den binære legering til kontrollene ga en hby tbrrfriksjonskoeffisient og festet seg mot den tilpassede overflate i slitasjemåleapparatet, mens den ternære forbindelse ifblge eksempel 2 var en tilfredsstillende smoremiddelproduserende legering selvom den inneholdt samme mengde molybden. På lignende måte danner de ternære Mo-Co-Si-legeringer ifblge eksemplene 6 og 7 intermetallinske forbindelser med Laves-fase i en mengde av over 10 volumprosent mens den binære molybden-coboltlegering i kontrollen J ikke inneholdt minst 10 volumprosent av en intermetallinsk forbindelse.

Kontrollen L ifblge tabell II danner Imidlertid en unn-tagelse fra det ovennevnte. Wolframcarbid som her betegnes som en intermetallinsk forbindelse, har ingen virkning ved foreliggende oppfinnelse. Selvom dette materiale har en meget hby slitasjemot-stand, er det også særpreget ved et Vickers-hardhetstall av over 2500. Denne hardhet forer til en meget sterk slitasje av det tilpassede materiale del A istedenfor ■mbring.

Det bor også bemerkes at kontrollene G og 1 som er hen-holdsvis Hastelloy B og C, og kontrollen D har lignende kjemisk sammensetning som de anvendbare sammensetninger ifblge oppfinnelsen. Da imidlertid Hastelloy B og C er beregnet for korrosjonsresistens og kontrollen D for anvendelse ved hby temperatur, holdes molyb-denet og wolframet opplbst i grunnmassefasen istedenfor i forbindelser. Som behandlet av Streicher i Corrosion, 19, nr. 8, august 1963, s. 272 - 284, er dannelsen av molybden- eller wolframforbind-elser, f.eks. Laves- eller Glaser, tilbbyelig til & påskynde korrosjonen-, og, som beskrevet av Simms i Journal of Metals, oktober 1966, s. 1119 - 1130, er dannelsen av disse forbindelser ubnsket for anvendelse ved hby temperatur. Disse materialer virker ikke ifolge foreliggende oppfinnelse da det ikke dannes intermetallinske forbindelser.

2. Tilpasset overflate

De viktige betingelser for valget av materialet for delens A tilpassede overflate ligger innen de to adskilte områder: kjemisk sammensetning og fysikalske egenskaper. De spesielle materialer kan oppdeles i tre grupper hvorav de fbrste to foretrekkes.

Den fbrste gruppe omfatter grafittholdig stopejern som

er de grå stopejern og formbare stopejern. Carboninnholdet er 11 - 15 atomprosent og eiliciuminnholdet 1,5-3 atomprosent med resten jern og spormengder av andre metaller. Hardheten kan være så lav som Vickers-hardhetstall av 150. Det antas at tilstedeværelsen av carbonet som grafitt opphever virkningen av mykhet. Disse legeringer er nyttige som stempelringer, sylindervegger og for andre anvendelser hvor det er dårlig smoring.

Den annen gruppe består av jernlegeringer inneholdende minst 80 atomprosent jern, minst 1 atomprosent carbon og med Vickers-hardhetstall av minst 200. Denne gruppe omfatter de hvite stopejern, carbonstål, de fleste verkstbystål og den nedre del av området for martensitiske rustfrie stål. Det foretrekkes at stål-ene i denne gruppe har et Vickers-hardhetstall av over 270.

Den tredje gruppe består av legeringer på jernbasis inneholdende 50-79 atomprosent jern, minst 1 atomprosent carbon og med Vickers-hardhetstall av minst 400. De ferritiske rustfrie stål og de fleste av de austenitiske rustfrie stål er også anvendbare. Det kan imidlertid være mulig å anvende fastnede lav-nikkelleger-inger av austenitiske rustfrie stål.

Hovedlegeringselementene for den annen og tredje gruppe er krom, mangan, molybden og wolfram. Disse elementer utgjør minst halvparten av vekten av de bvrige legeringselementer ikke med-regnet jern og carbon, og er tilstede som utfelte carbider eller i en fullstendig herdet fast opplbsning, f.eks. jernets martensitfase. Nikkel og cobolt er ubnskede, og summen av disse i legeringen er mindre enn 6 atomprosent.

En rekke tilpassede overflater ble i de fblgende eksempler undersbkt med det på fig. 1 viste apparat. Resultatene viser betydningen av dé ovenfor angitte betingelser for den tilpassede overflate.

Eksempel 15- 20

Prøvestykkene ble fremstilt og undersbkt ved samme fremgangsmåte som angitt i eksemplene 1-10. Legeringen^ ifblge eksempel 7 og som inneholdt 56 atomprosent cobolt, 22 atomprosent molybden og 22 atomprosent «ilicium, ble anvendt som den smoremiddelproduserende legeting. De oppnådde resultater er i tabell III sammenlignet med de resultater som ble oppnådd for fire kontroller .

Eksempel 21 - 23

Prøvestykkene ble fremstilt og undersbkt ved samme fremgangsmåte som angitt i eksempel 1-10. Legeringen ifblge eksempel 6 og inneholdende 77 atomprosent cobolt, 19 atomprosent molybden og

4 atomprosent silicium ble anvendt som den smoremiddelproduserende legering. De oppnådde resultater er i tabell IV sammenlignet med de resultater som ble oppnådd for to kontroller.

Det fremgår av disse eksempler og kontroller at det er nbdvendig med et Vickers-hardhetstall av minst 200 dersom minst 80 atomprosent jern er tilstede i den tilpassede overflate. En sammenligning av kontrollene B - F med legeringene ifblge eksemplene 18 og 19 viser betydningen av tilstedeværelsen av et minste innhold av jern i den tilpassede overflate. Resultatene for kontroll A viser at forholdsvis myke materialer svikter.

3. Omgivende medium

Den viktigste fordel ved systemet ifblge oppfinnelsen er dets evne til å polymeriseré visse fluida under dannelse av smoremidler in situ. hvorved unngås nbdvendigheten av å anvende et ut-vendig materiale som ikke er nbdvendig for virkningen av systemet, som tunge petroleumsprodukter, f.eks. motoroljer, smbreoljer og konsistensfett. På grunn av at de er av kommersiell interesse angår oppfinnelsen hovedsakelig anvendelse av petroleums-hydrocarbonbrensler som omgivende medium. Således er bensin for bil-ymarine- og flymotorer, kerosen og jetbrensler for moderne jet-fly og dieselbrensler for dieselmotorer spesielt anvendelige ifblge oppfinnelsen. Disse fluida kan klassifiseres som petroleumhydro-carboner med et sluttkokepunkt av ikke over 345° C.

Bensin ble i eksemplene 1-23 anvendt som det omgivende medium, idet den anvendte bensin var representativ for petroleum-hydrocarboner med et sluttkokepunkt av ikke over 345° C. I eksemplene 24 - 30 ble andre fluida av mindre kommersiell interesse undersbkt ved anvendelse av den i de ovenstående eksempler angitte fremgangsmåte. En kombinasjon av legeringer anvendt i eksemplene 7 og 15 ble anvendt, d.v.s. 56 atomprosent cobolt, 22 atomprosent molybden og 22 atomprosent ailicium som den smoremiddelproduserende legering og 95,7 atomprosent jern og 4,3 atomprosent carbon som den tilpassede overflatelegering. De oppnådde resultater er gjengitt i tabell V.

Det bor bemerkes i forbindelse med eksemplene 29 og 30 at så lite som 10 vekt?» av et fluidum som kan anvendes ifblge oppfinnelsen, sammen med 90 vekt7» av et ikke anvendelig fluidum eller kontrollfluidum kan anvendes med god virkning.

Det bor også bemerkes at anordningen ifblge oppfinnelsen virker i nærvær av vanlige smoremidler i fast

form eller som fluidum, og av hydrauliske fluida og derved gjor det mulig å anvende mindre mengder av slikt tilsatt smoremiddel. Dessuten kan det ved anordningen ifblge oppfinnelsen anvendes blandinger eller dispersjoner av de angitte hydrocarboner, alkoholer og aldehyder med slike fluida som triklorethylen, og vann etc. som

ikke i alminnelighet betraktes som smoremidler. Bruken av anordningen ifblge oppfinnelsen gjor det mulig å anvende hydrauliske fluida med en forholdsvis lav viskositet. Under drift er viskositeten til det smbremiddel som fremstilles fra disse fluida, tilstrekkelig hby til å gi smbrevirkning. Det hydrauliske fluidums

viskositet er under drift i kaldt vær tilstrekkelig lav slik at det ikke er nbdvendig med den ellers som regel nbdvendige oppvarming i forbindelse med fluida med en hbyere viskositet for å opprettholde flytbarhet.

Selvom de i eksemplene anvendte fluida var flytende» er det også blitt anvendt fluida i dampform. Ved en fremgangsmåte for å oppnå resultatene ifblge oppfinnelsen sprbytes bensindamp inn i kammeret inneholdende de i relativ bevegelse motstående overflater.

Eksempel 31 og 32

Fig. 2 viser et apparat som ble anvendt for å undersbke virkningen av <jtt.sse lagertyper beregnet for kommersiell anvendelse. Ved det på tegningen viste apparat bevirker friksjonen mellom akselen 21 og det lager 22 som skal undersbkes, at et tverrstykke 23 roterer ved anvendelse av en belastning 24. Ved rotasjonen av tverrstykket påfores en kraft på en vridningsmomentoverfbrer 25

via momentarmen 26. Den tangensialkraft som virker på grenseflaten mellom lager og akselen, beregnes ut fra vridningsmomentet som skrives ned av en ikke vist kartskriver, og friksjonskoeffisienten fåes ved å dividere tangensialkraften med den anvendte belastning. Overfbreren kalibreres fbr hvert forsbk. Prosessfluidumet som i dette tilfelle er bensin, innfores i lagersystemet gjennom åpnin-gen 27.

Ved undersøkelsen bkes bensinstrbmmen til 0,4536 kg pr. time ved ingen belastning og deretter bkes akselens omdreining til den bnskede hastighet. Belastningen påfores i trinn av 9,07 kg,

og apparatet anvendes i 30 minutter til 1 time for hvert trinn.

De to lagertyper som ble undersbkt, var rullelagere med indre og ytre baner i eksempel 31 og bærelagere i eksempel 32.

Eksempel 31

Indre og ytre baner for rullelagere ble fremstilt ved sentrifugalstbping av én legering av 77 atomprosent cobolt, 19 atomprosent molybden og 4 atomprosent silicium til nominelle dimensjoner. Sluttoleransene ble oppnådd ved sliping.

Rullelagerforsbket ble utfort ved anvendelse av de stbpte indre og ytre spor og kommersielt tilgjengelige ruller av herdet SAE 52100x stål. Den ytre banes nominelle innvendige diameter var 22,885 mm og den indre banes ytre diameter 18,847 mm. Rullene hadde en diameter av 1,981 mm og en lengde av 15,545 mm. Resultatene for undersøkelsene av det ovennevnte rullelager og av undersøkel-sene for en kontroll under anvendelse av rullelagere med indre og ytre baner av herdet SAE 52100 stål er gjengitt i tabell VI. Det fremgår av denne tabell åt stål-stålrullelagersystemet sviktet ved 3600 omdr. pr. min. og en belastning av 272 kg mens systemet ifblge eksempel 31 fremdeles virket godt ved en belastning åv 456 kg. Det fremgår dessuten at selv ved mindre belastninger var friksjonskoeffisienten for systemet ifblge eksempel 31 betraktelig mindre enn for stålhanene.

Eksempel 32

Bærelagere ble fremstilt ved sentrifugalstbpning av en legering av 56 atomprosent cobolt, 22 atomprosent molybflen og 22 atomprosent silicium. Bærelagrenes nominelle stbrrelse var 19,1 mm, og akselen av herdet SAR 52lOOx stål hadde en understbrrelse av 0,051 mm for å gi den anbefalte klaring for denne stbrrelse av bærelågere. Akseltappene ble grovbehandlet med maskin* under anvendelse av carbidverktby til innen 0,254 mm av Élutttoleransene og deretter ferdigslipt.

Undersbkelser ble utfort med en akselhastighet av 1200 omdr. pr. min. i forbindelse med det stbpte CoMoSi under anvendelse av lagerprbveapparatet på den ovenfor beskrevne måte. Et bærelager med de samme dimensjoner ble fremstilt fra bronse SAE 660 xx og undersbkt som kontroll under samme betingelser. Resultatene for de to lågere er gjengitt i tabell VII.

Det fremgår av tabellen at bronselageret kjbrte seg fast ved den fbrste bkning av belastningen. Det stbpte CoMoSi-lager ble belastet inntil en PV av 2142 uten at det kjbrte seg fast.

xSAE 52100 - 93,2 atomprosent Fe, 4,4 atomprosent C, 1,5 atomprosent Cr, 0,6 atomprosent Si, 03 atomprosent Mn xxbronse SAE 660 - 90 atomprosent Cu, 4 atomprosent Sn, 4 atomprosent Zn, 2 atomprosent Pb

Eksempel 33

Stbpt CM 5535x ble med slitasjemåleapparatet ifblge fig.

1 sammenlignet med lagerbronse SAE 660xx og grått stbpejern, som alle var tilpasset mot Elastuff 44xxx, i vann inneholdende forskjellige konsentrasjoner av en emulgerbar petroleumgrunnolje. Forsbksrekken ble ved en omdreining av 1000 omdr. pr. min. og en

PV av 2999 påbegynt ved en fortynning av 200 volumdeler vann til

1 del olje. Bronsen kjbrte seg fast ved denne konsentrasjon. Det gråe stbpejern fikk en noe ujevn gang ved en fortynning av 800 til 1 og kjbrte seg fast ved 1600 til 1. Legeringen CM 5535 greide seg gddt utover en fortynning av 1600 til 1 og kjbrte seg fast ved 3200 til 1.

xCM 5535 - 56,4 atomprosent Co, 22,1 atomprosent Mo, 21,5 atom% Si xxSAE 660 - 90 atomprosent Cu, 4 atomprosent Sn, 4 atomprosent Zn,

2 atomprosent Pb

xxxElastuff 44 - 93,6 atomprosent Fe, 2,1 atomprosent C, 1 atom% Cr,

0,9 atomprosent S, 0,4 atomprosent Si, 0,3 atomprosent Mo

Anordningen ifblge oppfinnelsen kan anvendes i alle motor-typer som 2- og 4-takts frem- og tilbakegående motorer, 2- og 4-takts roterende motorer omfattende de epitrokoidale, elliptiske, kileformede og bladformede stempeltyper, fristempel-gassutviklende motorer, turbojetmotorer.standard jetmotorer og gassturbinmotorer. Således kan i en 2-takts frem- og tilbakegående motor lagerover-flatene og pakningene bestå av eller være belagt med den heri angitte legering av molybden eller wolfram som legering for delen B, mens de motstående overflater, omfattende veivakselen og stempel-syl inder veggen etc, kan bestå av den heri angitte jernlegering som legering for delen A. VQd et forsbk utfort med en slik motor og hvor det forbindende stavinger hadde en ytre bane av CM 7028x, en settherdet aksel av AISI E-4615xx som den indre bane og AISI 1090xxx stålnåler herdet til en Rockwell hardhet over 55> var det ingen målbar slitasje.

Montasjens er også ny&fcige for brenselpumper og brensel-injektorer. For anvendelse i brensel injektorer kan således legeringen for delen B anvendes som overflatebelegg for stangstemplet som glir gjennom et kammer av delen A, eller delen B kan anvendes som belegg for sylinderkammeret som et stangstempel av eller belagt med delen A glir gjennom. I en brenselpumpe kan bladene være belagt med eller bestå av legeringen for delen B som kommer i kontakt med et kammer av delen A eller vise versa. Dette gjor at det kan anvendes brensel med lav viskositet, som bensin eller kerosen, og åpner Muligheten for å drive dieselmotorer med brensler med lavere viskositet enn de nu anvendte.

En spesielt interessant anvendelse av anordningen ifblge oppfinnelsen er i forbindelse med den roterende, innvendige for-brenn ingsmo tor beskrevet i U.S. patent nr. 3 359 953. Dette patent angir spesielle metoder for å overvinne problemet med sidetettin-gen. En belegning av legeringen for delen B

er blitt anvendt på ringpakningens "kontakt"-overflate i sidetet-ningsmontasjen til en slik roterende motor mens "kontakt"-endeveg-gene besto av legeringen for delen A. Det freimgår at legeringen for delen B i anordningen ifblge oppfinnelsen vil være nyttig som

,xCM 7028 - 77 atomprosent Co, 19 atomprosent Mo, 4 atomprosent Si xxAISI 4615 - 97 atomprosent Fe, 1,7 atomprosent Ni, 0,7 atomprosent C, 0,5 atomprosent Mn, 0,1 atomprosent Mo xxxAISI 1090 - 95 atomprosent Fe, 4,1 atomprosent C, 0,7 atomprosent Mn, 0,1 atomprosent P, 0,1 atomprosent S

"kontakt"-overflaten til alle endeflatetetninger med endev.eggenes .

indre overflater bestående av legeringen for delen A.

En annen interessant anvendelse for anordningen : ifolge

oppfinnelsen er i forbindelse med Ibsning av problemet med å oke belastningsbæreevnen til med olje impregnerte, porbse lågere, dvs.

selvsmdrende lågere. Det er nbdvendig med forholdsvis store porer i disse lågere for å slippe gjennom smbremidlet med forholdsvis hby viskositet, og derved nedsettes belastningsbæreevnen. Ved å anvende en forlbper med lav viskositet som danner et smoremiddel med hby viskositet in situ på lageroverflaten, kan mindre porer anvendes.

Dette oker på sin side lagerets belastningsbæreevne. Ved å anvende

legeringen for delen B i lageret sammen med de.i forbindelse med oppfinnelsen angitte bmgivende-media fremstilles konsistensfett med

hbyere viskositet enn vanlige oljer, hvorved belastningsbæreevnen oker.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av smoremidler 'fra et ikke-smbrende fluidum, karakterisert ved at det som ikke-

smbrende fluidum anvendes petroleumshydrocarboner med et sluttkokepunkt ikke over 3i+5°C, alifatiske alkoholer med 1-12 carbonatomer eller ali- fatiske aldehyder med h- 9 carbonatomer, som bringes i kontakt 'med og under trykk utsettes for glidevirkningen av to delers A og B motstå- ende og i forhold til hverandre bevegelige overflater , hvorved delens A motstående overflate består av de i og for seg kjente legeringer (a) en legering med 11-15 atomprosent carbon, 1,5-3 atomprosent silicium og resten jern og med et Vickers-hardhetstall av minst 150, (b) en legering med minst 80 atomprosent jern, minst 1 atomprosent carbon og med et Vickers-hardhetstall av minst 200 eller (c) en legering med 50-79 atomprosent' jern, minst 1 atomprosent car bon og med et Vickers-hardhetstall av minst V00, idet summen av eventuelt kobolt og nikkel i legeringene (b) og (c) er under 6 atomprosent og- minst'halvparten av vekten av resten av legeringene (b) og (?) består av krom, molybden, mangan eller wolfram som foreligger' som carbider eller i en' fullstendig herdet fast opplbs-ning, og delens B motstående overflate består av en legering med minst 6 atomprosent molybden eller wolfram <p>g minst 10 volumprosent av legeringen utgjbres av en intermetallisk forbindelse av molybden eller wolfram med et Vickers-hardhetstall av 550-1800, og en eventuelt tilstede-<v>ærende grunnmasse av legeringen inneholdende den intermetalliske forbindelse har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse, og idet koeffisienten for torr friksjon mellom delens B overflate og delens A overflate ikke er over 0,25 og legeringene for delens A overflate har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse i delens B overflate.

2. Anordning ved et apparat som omfatter minst to deler A' og B med motstående og i forhold til hverandre bevegelige overflater, for utforelse av fremgangsmåten ifolge krav l,karakterisert ved at delens A motstående overflate består av de i og for seg kjente legeringer (a) en legering med 11-15 atomprosent carbon, 1,5-3 atomprosent silicium og resten jern og med et Vickers-hardhetstall av minst 150, (b) en legering med minst 80 atomprosent jern, minst 1 atomprosent carbon og med et Vickers-hardhetstall av minst 200 eller (c) en legering med 50-79 atomprosent jern, minst 1 atomprosent car bon og med et Vickers-hardhetstall av minst k- 00, idet summen av eventuelt kobolt og nikkel i legeringene (b) og (c) er mindre enn 6 atomprosent og minst halvparten av vekten av resten av legeringene (b) og (c) består av krom, molybden, mangan eller wolfram som foreligger som carbider eller i en fullstendig herdet fast opplosning, og delens B motstående overflate består av en legering med minst 6 atomprosent molybden eller wolfram ,og minst 10 volumprosent av legeringen utgjores av en intermetallisk forbindelse av molybden eller wolfram med et Vickers-hardhetstall av 550-1800, og en eventuelt tilstedeværende grunnmasse av legeringen inneholdende den intermetalliske forbindelse har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse, og idet koeffisienten for torr friksjon mellom delens B overflate og delens A overflate ikke er over 0,25 og legeringene for delens A overflate har et Vickers-hardhetstall som er lavere enn for den intermetalliske forbindelse i delens B overflate.

3. Anordning ifolge krav 2,karakterisert ved at delens B motstående overflate i det vesentlige består av en legering med minst 12 atomprosent molybden. h.

Anordning ifblge krav 2,karakterisert v e d at delens B motstående overflate i det vesentlige består av en legering med minst 12 atomprosent wolfram.

5. Anordning ifblge krav 2-V, karakterisert ved at den intermetalliske forbindelse i legeringen for delens B motstående overflate utgjor 20-85 volumprosent av legeringen.

6. Anordning ifblge krav 2,karakterisert ved at delens B motstående overflate i det vesentlige består av en legering av 6-85 atomprosent molybden, U-56 atomprosent silicium og resten jern, kobolt eller nikkel.

7. Anordning ifblge krav 2,karakterisert ved at delens B motstående overflate i det vesentlige består av en legering, av 19-25 atomprosent molybden, <*>+-22 atomprosent silicium /-\ rr CO_r7r7 ri +■ r\ m r-\ T» i"* e? a n +• b-/-\ V\ H +■