PL191011B1 - Łożysko ślizgowe i sposób wytwarzania łożyska ślizgowego - Google Patents

Łożysko ślizgowe i sposób wytwarzania łożyska ślizgowego

Info

Publication number
PL191011B1
PL191011B1 PL333497A PL33349799A PL191011B1 PL 191011 B1 PL191011 B1 PL 191011B1 PL 333497 A PL333497 A PL 333497A PL 33349799 A PL33349799 A PL 33349799A PL 191011 B1 PL191011 B1 PL 191011B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
substrate
coating
plain bearing
raised
parts
Prior art date
Application number
PL333497A
Other languages
English (en)
Other versions
PL333497A1 (en
Inventor
Jens-Peter Heinss
Klaus Goedicke
Christoph Metzner
Gerd Andler
Original Assignee
Federal Mogul Wiesbaden Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Federal Mogul Wiesbaden Gmbh filed Critical Federal Mogul Wiesbaden Gmbh
Publication of PL333497A1 publication Critical patent/PL333497A1/xx
Publication of PL191011B1 publication Critical patent/PL191011B1/pl

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122—Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • F16C2204/22—Alloys based on aluminium with tin as the next major constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/912—Metallic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49643—Rotary bearing
    • Y10T29/49647—Plain bearing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49705—Coating or casting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

1. Lozysko slizgowe zawierajace podloze i co najmniej jedna metalowa powloke nalozona przez naparowanie prózniowe za pomoca wiazki elektronów, znamienne tym, ze powierzchnia powloki (3) zawiera zaokraglone czesci wznie- sione (4) i czesci obnizone (6), przy czym wzgledem poziomej plaszczyzny przekroju (7) czesci wzniesione (4) przykrywaja czesc pola powierzchni wynoszaca 30-50% calego pola powierzchni lozyska slizgowego, zas plaszczy- zna przekroju (7) jest na wysokosci, przy której calkowite pole powierzchni przekroju pionowe- go czesci wzniesionych (4) jest równe calkowi- temu polu powierzchni przekroju pionowego czesci obnizonych (6), a ponadto zaokraglone czesci wzniesione (4) maja srednice D wyno- szaca 3-8 µ m w widoku z góry, przy czym w przypadku czesci wzniesionych (4) i obnizo- nych (6), które w widoku z góry nie sa kolowe, wartosc ta odnosi sie do maksymalnej srednicy, a powierzchnia ma chropowatosc R z = 3-7 µ m. PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest łożysko ślizgowe zawierające podłoże i co najmniej jedną metalową powłokę, która jest nałożona przez naparowywanie próżniowe za pomocą wiązki elektronów, jak również sposób wytwarzania takiego łożyska ślizgowego.
Przykładami łożysk ślizgowych są łożyska poprzeczne, łożyska wzdłużne i łożyska wzdłużnopoprzeczne, przy czym powierzchnia pracująca jest płaska lub krzywoliniowa, a powlekanie przeprowadza się w stanie gotowym lub podczas etapu pośredniego, np. na etapie półwyrobu (listwy lub taśmy o płaskim kształcie).
Zwykle łożyska ślizgowe używane do takich celów zawierają wielowarstwowe systemy kompozytowe o następującej budowie: stalowy człon wsporczy, służący jako materiał podłoża, warstwa metalu łożyskowego z Cu, Al lub białego stopu i tak zwana warstwa ślizgowa lub trzecia warstwa albo powłoka, która może być nakładana albo przez proces nakładania galwanicznego (E. Romer: Three component bearings of GLYCO 40; GLYCO Engineering Report 8/67), albo w procesie napylania katodowego, jak opisano w opisie patentowym EP 0 256 226 B1.
Warstwy nałożone przez powlekanie galwaniczne, które są zwykle oparte na Pb lub Sn, mają często wady polegające na nieodpowiedniej odporności na korozję i małej odporności na ścieranie. Ponadto sam proces powlekania galwanicznego budzi wątpliwości z punktu widzenia ochrony środowiska.
Tam, gdzie powłoki są nakładane metodą napylania, ze względu na małe prędkości powlekania i znaczne skomplikowanie techniczne potrzebnego sprzętu, występują duże koszty w stosunku do samego łożyska ślizgowego.
Z opisu patentowego DE 43 90 686 T1 wiadomo ponadto, że powłoki ze specjalnymi strukturami powierzchniowymi (ostrosłupowo ukształtowane ziarna krystaliczne na powierzchni warstwy Pb osadzonej przez powlekanie galwaniczne) wykazują doskonałe blokowanie i wytrzymałość zmęczeniową. Sytuacja ta może być wynikiem dobrego zatrzymywania oleju oraz rozkładania i zmniejszania przykładanego miejscowo obciążenia przez ostrosłupowo ukształtowane ziarna krystaliczne powierzchni.
Wady tego sposobu polegają na tym, że stosuje się proces powlekania galwanicznego ze wszystkimi właściwymi mu wadami, a proces wytwarzania tej specjalnej struktury powierzchniowej jest bardzo kosztowny, ponieważ jest to proces wielostopniowy z dodatkową obróbką cieplną. Ponadto warstwa powierzchniowa złożona jest ze stopu ołowiu, który jest szkodliwy dla zdrowia.
W opisie patentowym DE 196 08 028 A1 opisano specjalną strukturę powierzchni ślizgowej, która ma dodatni wpływ na właściwości ślizgowe. Wrażliwości powierzchni na korozję przeciwdziałają z jednej strony kryształy metalu w kształcie ostrosłupa o podstawie sześciokątnej w tej powierzchni albo wtrącenie tlenu, fosforu itd., w ścianki ostrosłupów (zjawisko utwardzenia). Sposób ten stosuje się wyłącznie do stopów na bazie żelaza, a specjalnie skonstruowana powierzchnia ślizgowa złożona jest z kryształów Fe. Typowym zastosowaniem jest powlekanie sworzni tłokowych. Ich właściwości trybologiczne czynią takie stopy nieodpowiednimi do stosowania w łożyskach ślizgowych.
Z opisów patentowych DE 195 14 835 A1 i 195 14 836 A1 znane jest również nakładanie powłok na wklęsłe krzywoliniowe łożyska ślizgowe za pomocą naparowywania próżniowego wiązką elektronów. Przy stosowaniu tego sposobu, przez regulację pewnych parametrów procesu, można na obwodzie łożyska ślizgowego wytwarzać profile o specyficznej grubości warstwy. W publikacjach tych nie ma nic o specjalnej topografii powierzchni, którą można wytwarzać tym sposobem. Jednakże dla wielu zastosowań uzyskiwane tym sposobem właściwości trybologiczne są nieodpowiednie.
Z opisu patentowego DE 36 06 529 A1 znany jest sposób wytwarzania materiałów wielowarstwowych lub wyrobów wielowarstwowych przez naparowywanie co najmniej jednego materiału metalicznego na metaliczne podłoże, przy czym do nakładania powłoki stosuje się proces naparowywania za pomocą wiązki elektronów. Sposób ten przeprowadza się w resztkowej atmosferze gazowej pod ciśnieniem 102-103, przy czym materiał jest równocześnie z naparowywaniem utwardzany dyspersyjnie lub wzmacniany dyspersyjnie. Prędkości powlekania są ustawione na około 0,3 pm/s. Podczas naparowywania temperatura podłoża jest utrzymywana w zakresie 200-800°C. Temperatura podłoża wynosi 200-300°C przy naparowywaniu stopów aluminium i 500-700°C przy naparowywaniu stopów miedzi z ołowiem.
Nie wspomina się o topografii powłok wytworzonych za pomocą tego sposobu. Obciążalność warstw wytworzonych tym sposobem jest znacznie lepsza niż w przypadku warstw wytworzonych sposobami metalurgii proszków. W wielu zastosowaniach łożyska ślizgowe wykonane tym sposobem
PL 191 011 B1 nie wykazują zadowalającej odporności na ścieranie. Priorytetem tego zgłoszenia jest wytwarzanie w powłoce twardej fazy o określonej zawartości przez wzmocnienie dyspersyjne, np. przez wytwarzanie tlenków podczas naparowywania. Nie wspomina się o optymalizacji kształtu powierzchni.
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie łożyska ślizgowego, którego powłoka ma właściwości znacznie polepszone pod względem odporności na ścieranie w porównaniu z powłokami nałożonymi przez powlekanie galwaniczne i przez konwencjonalne naparowywanie za pomocą wiązki elektronów. Celem wynalazku jest również opracowanie prostego, ekonomicznego i przyjaznego wobec środowiska sposobu wytwarzania takich łożysk ślizgowych.
Łożysko ślizgowe zawierające podłoże i co najmniej jedną metalową powłokę, nałożoną przez naparowanie próżniowe za pomocą wiązki elektronów, charakteryzuje tym, że powierzchnia powłoki zawiera zaokrąglone części wzniesione i części obniżone, przy czym względem poziomej płaszczyzny przekroju części wzniesione przykrywają część pola powierzchni wynoszącą 30-50% całego pola powierzchni łożyska ślizgowego, zaś płaszczyzna przekroju jest na wysokości, przy której całkowite pole powierzchni przekroju pionowego części wzniesionych jest równe całkowitemu polu powierzchni przekroju pionowego części obniżonych, a ponadto zaokrąglone części wzniesione mają średnicę D wynoszącą 3-8 pm w widoku z góry, przy czym w przypadku części wzniesionych i obniżonych, które w widoku z góry nie są kołowe, wartość ta odnosi się do maksymalnej średnicy, a powierzchnia ma chropowatość Rz = 3-7 pm.
Korzystnie podłoże złożone jest z materiału kompozytowego, który zawiera stalową warstwę podłoża i nałożony na nią przez spiekanie, odlewanie lub powlekanie stop metalu łożyskowego.
Korzystniej powłoka złożona jest ze stopu miedzi lub aluminium.
Sposób wytwarzania łożyska ślizgowego, zawierającego co najmniej jedną powłokę ze stopu metali, która jest nałożona na podłoże za pomocą naparowywania próżniowego wiązką elektronów, charakteryzuje się tym, że stosuje się podłoże, które ma chropowatość Rz < 2 pm, naparowywanie powłoki przeprowadza się pod ciśnieniem < 0,1 Pa, prędkość naparowywania na łożysko ślizgowe prostopadle nad źródłem naparowywania wynosi co najmniej 100 nm/s, a temperatura podłoża, które ma być powlekane, wynosi 75-95% bezwzględnej temperatury topnienia składnika stopu powłoki o najniższej temperaturze topnienia.
Części wzniesione mają korzystnie budowę zaokrągloną do owalnej, przy czym określenie zaokrąglony odnosi się nie tylko do kształtu wzniesionych i obniżonych części w widoku z góry, ale również do pionowego przekroju poprzecznego części wzniesionych i obniżonych.
Okazało się, że części wzniesione, które są zaokrąglone, od początku są korzystniejsze od znanych części wzniesionych w kształcie ostrosłupa, ponieważ w procesie docierania delikatniej dopasowują się do ślizgowych części współpracujących. Powodem tego jest fakt, że obciążenie jednostkowe jest mniejsze w przypadku zaokrąglonych części wzniesionych niż w przypadku ostrosłupowych części wzniesionych, ponieważ większa część pola powierzchni zaokrąglonych części wzniesionych przenosi obciążenie. Zaokrąglone części wzniesione są znacznie trudniej ścierane niż w przypadku części wzniesionych z ostrymi wierzchołkami, na skutek czego głębokość zagłębień zmniejsza się w fazie docierania tylko nieznacznie i w normalnych warunkach działania jest dłużej utrzymywana, przez co również zatrzymywanie oleju w zagłębieniach jest zapewnione przez dłuższy czas. Te pozytywne zjawiska przyczyniają się znacznie do polepszenia odporności na ścieranie.
Dalsze zalety tej topografii polegają na tym, że kiedy łożysko ślizgowe pracuje przy tarciu mieszanym (kontakt pomiędzy ciałami stałymi) straty wskutek tarcia są mniejsze, ponieważ kontakt pomiędzy ciałami stałymi jest tylko w obszarach wzniesionych, a nie na całej powierzchni łożyska. Zaleta ta jest wzmocniona przez fakt, że udział pola powierzchni złożonej z zaokrąglonych części wzniesionych wynosi tylko 30-50%.
Jak wspomniano, podłoże, na które nakładana jest powłoka, korzystnie złożone jest z materiału kompozytowego, który zawiera stalową warstwę podłoża i stop łożyskowy nałożony na tę warstwę przez spiekanie, odlewanie lub powlekanie galwaniczne. Ewentualnie można również zastosować warstwę bariery dyfuzyjnej.
Nieoczekiwanie okazało się, że przez ustawienie parametrów procesu uzyskuje się topografię według wynalazku.
Jeżeli temperatura podłoża jest zwiększona powyżej 95% temperatury topnienia fazy stopu o najniższej temperaturze topnienia, wówczas pojawia się zjawisko zakłócające, ponieważ dyfuzja fazy o najniższej temperaturze topnienia zwiększa się wówczas tak wyraźnie, że następuje wygładzanie powierzchni. Jeżeli temperatura jest poniżej 75% temperatury topnienia fazy stopu o najniższej temperatu4
PL 191 011 B1 rze topnienia, powstaje niepożądana struktura kolumnowa, która powoduje większą prędkość ścierania, ponieważ udział obszarów powierzchni przenoszących obciążenie jest znacznie mniejszy.
Chropowatość materiału podłoża może ewentualnie mieć wpływ na topografię, ponieważ wzniesione części podłoża mogą tworzyć punkty skupienia, które mają wpływ na wzrost powłoki. Wpływ chropowatości członu podłoża jest tym większy, im mniejsza jest grubość powłoki, a w tym kontekście istotnym czynnikiem jest również materiał użyty na podłoże. Powierzchnia podłoża jest korzystnie obrabiana skrawaniem przed nakładaniem powłoki tak, że chropowatość wynosi Rz < 2 pm.
Sposób wytwarzania łożysk ślizgowych nie jest ograniczony do podłoży wykonanych z materiałów kompozytowych stal/CuPbSn. Kompozyty stal/aluminium lub stal/biały metal mogą również być powlekane w taki sam sposób. Przykładami odpowiednich systemów stopów, które mogą być nakładane przez naparowywanie wiązką elektronów są AISnPb lub AISnSi i inne stopy na bazie aluminium. Odpowiednie są również stopy CuPb.
Sposób według wynalazku jest szczególnie ekonomiczny i prostszy niż przykładowo procesy napylania katodowego.
Wynalazek jest dokładniej wyjaśniony przy pomocy rysunków, na których fig. 1 przedstawia wykonaną za pomocą mikroskopu elektronowego mikrofotografię powłoki nałożonej sposobem według wynalazku, fig. 2 przedstawia powłokę z fig. 1 w przekroju z pokazaniem również podłoża, a fig. 3 przedstawia wykres ścieralności materiałów łożyskowych.
Według korzystnego przykładu wykonania stop CuPbSn nakłada się na stalową taśmę (zawartość węgla 0,03-0,3%) przez odlewanie lub spiekanie. Po zastosowaniu różnych znanych procesów wyżarzania i kształtowania z taśmy tej, przez prasowanie jej kawałków o określonej długości, wytwarzane są łożyska ślizgowe z półpanwią. Po obrobieniu skrawaniem powierzchni tych łożysk przez wiercenie lub rozszerzanie, uzyskuje się panewki z warstwą bariery dyfuzyjnej z niklu lub ze stopu niklu przez powlekanie galwaniczne lub proces PVD. Następnie podłoże odtłuszcza się i wprowadza do urządzenia napylania próżniowego.
Dalsze oczyszczanie powierzchni lub aktywacja dokonuje się za pomocą procesów napylania i trawienia. Następnie podłoże jest powlekane przez naparowywanie wiązką elektronów AISn20Cu z tygla parownika za pomocą osiowego działa elektronowego. Grubość osadzonej warstwy AISn20Cu wynosi 16 ± 4 pm.
Aby zapewnić, że warstwa AISn20Cu przyjmie opisaną powyżej szczególnie korzystną topografię powierzchni, trzeba przestrzegać następujących parametrów osadzania podczas procesu naparowywania próżniowego. Ciśnienie w komorze procesu nie może przekroczyć wartości 0,1 Pa podczas naparowywania próżniowego. Temperatura członu podłoża podczas powlekania musi wynosić 190-200°C. Moc działa elektronowego musi być taka, że prędkość osadzania wyniesie co najmniej 100 nm/s. Jeżeli przestrzega się tych parametrów procesu, uzyskuje się powłokę pokazaną na fig. 1 w widoku z góry pod skaningowym mikroskopem elektronowym.
Na figurze 2 przedstawiono schematycznie przekrój przez powłokę 3 z fig. 1, gdzie pokazano również podłoże ze stalową warstwą podłoża 1 i warstwę stopu 2 CuPbSn nałożoną na podłoże 1 w procesie odlewania lub spiekania. Linia przekroju 7 oznacza położenie płaszczyzny poziomej, względem której suma pionowych pól powierzchni części wzniesionych 4, usytuowanych powyżej tej płaszczyzny poziomej jest równa sumie pionowych pól powierzchni części zagłębionych lub obniżonych 6 usytuowanych poniżej tej płaszczyzny.
Linia 5 przedstawia granicę ścieralności części wzniesionych 4, ścieranych podczas procesu docierania. Głębokość T1 części obniżonych 6 maleje od wartości T2, która jednakże jest nadal znacznie większa niż wartość osiągana przy powłokach o strukturze ostrosłupowej.
Na figurze 3 pokazano zużywanie się różnych materiałów łożyskowych określone na stanowisku do prób Underwooda. Liczby I-IV na fig. 3 mają następujące znaczenie:
I CuPbSn PbSn10Cu2 osadzony galwanicznie
II CuPbSn PbSn10Cu5 osadzony galwanicznie
III AISn20Cu0,25 napylony katodowo
IV AISn20Cu0,25 naparowany próżniowo według wynalazku
Jak pokazano na fig. 3, znaczne zużycie następuje w przypadku powłok osadzonych elektrolitycznie (PbSn10Cu2 lub PbSn10Cu5) przy obciążeniach jednostkowych odpowiednio 50 i 65 MPa. Warstwy napylone katodowo wykazują z drugiej strony zużycie liniowe w całym zakresie obciążeń.
PL 191 011 B1
Jak pokazano ponadto na fig. 3, warstwy naparowane próżniowo według wynalazku są znacznie lepsze niż warstwy osadzone galwanicznie, a jedynie nieco gorsze niż warstwy napylone katodowo, jeśli chodzi o odporność na ścieranie, zwłaszcza pod obciążeniami mniejszymi niż 50 MPa.

Claims (4)

1. Łożżskk śllzzowe zawierające podłoże i co najmniej j edną metalową powłokk nałożoną przez naparowanie próżniowe za pomocą wiązki elektronów, znamienne tym, że powierzchnia powłoki (3) zawiera zaokrąglone części wzniesione (4) i części obniżone (6), przy czym względem poziomej płaszczyzny przekroju (7) części wzniesione (4) przykrywają część pola powierzchni wynoszącą 30-50% całego pola powierzchni łożyska ślizgowego, zaś płaszczyzna przekroju (7) jest na wysokości, przy której całkowite pole powierzchni przekroju pionowego części wzniesionych (4) jest równe całkowitemu polu powierzchni przekroju pionowego części obniżonych (6), a ponadto zaokrąglone części wzniesione (4) mają średnicę D wynoszącą 3-8 pm w widoku z góry, przy czym w przypadku części wzniesionych (4) i obniżonych (6), które w widoku z góry nie są kołowe, wartość ta odnosi się do maksymalnej średnicy, a powierzchnia ma chropowatość Rz = 3-7 pm.
2. Łożysko ślizgowe według zastrz. 1, znamienne tym, że podłoże złożone jest z materiału kompozytowego, który zawiera stalową warstwę podłoża (1) i nałożony na nią przez spiekanie, odlewanie lub powlekanie stop (2) metalu łożyskowego.
3. Łożysko według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że powłoka (3) złożona jest ze stopu miedzi lub aluminium.
4. Sposób wytwarzania łożyska ślizgowego, zawierającego co najmniej jedną powłokę ze stopu metali, która jest nałożona na podłoże za pomocą naparowywania próżniowego wiązką elektronów, znamienny tym, że stosuje się podłoże, które ma chropowatość Rz < 2 pm, naparowywanie powłoki przeprowadza się pod ciśnieniem < 0,1 Pa, prędkość naparowywania na łożysko ślizgowe prostopadle nad źródłem naparowywania wynosi, co najmniej 100 nm/s, a temperatura podłoża, które ma być powlekane, wynosi 75-95% bezwzględnej temperatury topnienia składnika stopu powłoki o najniższej temperaturze topnienia.
PL333497A 1998-06-02 1999-06-01 Łożysko ślizgowe i sposób wytwarzania łożyska ślizgowego PL191011B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19824310A DE19824310C1 (de) 1998-06-02 1998-06-02 Gleitlager und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL333497A1 PL333497A1 (en) 1999-12-06
PL191011B1 true PL191011B1 (pl) 2006-03-31

Family

ID=7869457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL333497A PL191011B1 (pl) 1998-06-02 1999-06-01 Łożysko ślizgowe i sposób wytwarzania łożyska ślizgowego

Country Status (14)

Country Link
US (2) US6146019A (pl)
EP (1) EP0962674B1 (pl)
JP (1) JP2000039022A (pl)
KR (1) KR100613017B1 (pl)
CN (1) CN1105833C (pl)
AT (2) AT410580B (pl)
BR (1) BR9901757A (pl)
CZ (1) CZ293778B6 (pl)
DE (2) DE19824310C1 (pl)
ES (1) ES2224493T3 (pl)
PL (1) PL191011B1 (pl)
RU (1) RU2244856C2 (pl)
SK (1) SK285646B6 (pl)
TR (1) TR199901221A2 (pl)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6321712B1 (en) * 2000-04-07 2001-11-27 Dana Corporation Racing engine having trimetal bearings with a thick overlay for high speed and/or high load applications
DE10028951A1 (de) * 2000-06-16 2002-01-03 Grundfos As Axialgleitlager für eine Nasslaufkreiselpumpe
JP3955737B2 (ja) * 2001-03-07 2007-08-08 大同メタル工業株式会社 すべり軸受
US20050049716A1 (en) * 2001-11-23 2005-03-03 Sven Wagener Bearing and composite structure
DE10157316A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-26 Alcove Surfaces Gmbh Lager
JP2003184883A (ja) * 2001-12-20 2003-07-03 Nissan Motor Co Ltd 軸受摺動部材
AT413034B (de) 2003-10-08 2005-10-15 Miba Gleitlager Gmbh Legierung, insbesondere für eine gleitschicht
EP1835175B1 (en) * 2004-12-28 2011-07-13 Taiho Kogyo Co., Ltd Shoe for swash plate compressor
AT501722B1 (de) 2005-07-12 2006-11-15 Miba Gleitlager Gmbh Beschichtungsverfahren
DE102005050374B4 (de) * 2005-08-18 2007-09-13 Daimlerchrysler Ag Gleitschicht mit verschleißmindernden Ausscheidungen und Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitschicht
US7878777B2 (en) * 2006-08-25 2011-02-01 Denso Corporation Scroll compressor having grooved thrust bearing
DE102008045381A1 (de) * 2008-09-02 2010-03-04 Schaeffler Kg Verschleiß- und korrosionshemmender Schichtverbund
WO2012147781A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 千住金属工業株式会社 摺動部材
CN104169599B (zh) * 2012-03-27 2015-08-26 千住金属工业株式会社 滑动构件
DE102013109025A1 (de) * 2013-08-21 2015-02-26 Mag Ias Gmbh Gleitfläche
DE102014200607A1 (de) * 2014-01-15 2015-07-16 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Gleitelement, insbesondere Kolbenring
DE102014005805A1 (de) 2014-04-19 2015-10-22 Cct Composite Coating Technologies Gmbh Gleitelement mit Schichtsystem
AT515701B1 (de) * 2014-08-27 2015-11-15 Miba Gleitlager Gmbh Gleitlagerelement
US11466728B2 (en) 2018-03-21 2022-10-11 Tenneco Inc. Bearing and method of manufacturing permitting high temperature heat treatment
WO2024085782A1 (ru) * 2022-10-19 2024-04-25 Николай Юрьевич ОВЧАРЕНКО Способ производства конструкционной композитной структуры с полимерной поверхностью

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3652325A (en) * 1968-12-13 1972-03-28 Air Reduction Vapor deposition process
JPS556005A (en) * 1978-06-23 1980-01-17 Arai Pump Mfg Co Ltd Bearing
US5053286A (en) * 1986-01-23 1991-10-01 Federal-Mogul Corporation Aluminum-lead engine bearing alloy metallurgical structure and method of making same
US4996025A (en) * 1986-01-23 1991-02-26 Federal-Mogul Corporation Engine bearing alloy composition and method of making same
DE3606529A1 (de) * 1986-02-28 1987-09-03 Glyco Metall Werke Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat
CH671239A5 (pl) * 1986-07-15 1989-08-15 Balzers Hochvakuum
EP0272447B1 (de) * 1986-12-23 1992-09-16 Balzers Aktiengesellschaft Verbundwerkstoff mit einer durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Gleitschicht
DE3813802A1 (de) * 1988-04-23 1989-11-09 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff oder schichtwerkstueck mit einer auf einer traegerschicht angebrachten funktionsschicht, insbesondere gleitschicht mit der struktur einer festen, aber schmelzbaren dispersion
JP2902419B2 (ja) * 1989-10-13 1999-06-07 大豊工業株式会社 すべり軸受
JP2770508B2 (ja) * 1989-12-11 1998-07-02 住友電気工業株式会社 耐摩摺動部材
CA2069988C (en) * 1991-05-31 1997-03-04 Yoshikazu Fujisawa Slide member with surface composed of pyramidal microprojections
JPH07122158B2 (ja) * 1992-02-28 1995-12-25 大同メタル工業株式会社 オーバーレイを有する多層すべり軸受
JPH07190065A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Sutaaraito Kogyo Kk 摺動部材
JP2850941B2 (ja) * 1994-03-18 1999-01-27 大豊工業株式会社 すべり軸受
JP2974042B2 (ja) * 1994-03-18 1999-11-08 大豊工業株式会社 すべり軸受
JPH07259856A (ja) * 1994-03-18 1995-10-09 Taiho Kogyo Co Ltd すべり軸受
JP2795306B2 (ja) * 1994-03-18 1998-09-10 大豊工業株式会社 軸受装置
US5897968A (en) * 1994-04-29 1999-04-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Slide surface construction and process for producing the same
US5882804A (en) * 1995-03-01 1999-03-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Slide surface construction
DE19514835C1 (de) * 1995-04-21 1997-01-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung gleitflächenseitig konkav gekrümmter Gleitelemente
DE19514836C2 (de) * 1995-04-21 2000-06-08 Fraunhofer Ges Forschung Lagerschale
US6012850A (en) * 1997-10-23 2000-01-11 Daido Metal Company Ltd. Sliding bearing assembly

Also Published As

Publication number Publication date
ES2224493T3 (es) 2005-03-01
TR199901221A3 (tr) 2001-01-22
RU2244856C2 (ru) 2005-01-20
AT410580B (de) 2003-06-25
CN1242480A (zh) 2000-01-26
SK285646B6 (sk) 2007-05-03
CZ9901941A3 (cs) 2001-02-14
BR9901757A (pt) 1999-12-28
KR100613017B1 (ko) 2006-08-14
EP0962674A3 (de) 2000-12-06
JP2000039022A (ja) 2000-02-08
DE19824310C1 (de) 1999-08-12
SK72899A3 (en) 1999-12-10
KR20000005819A (ko) 2000-01-25
PL333497A1 (en) 1999-12-06
US6146019A (en) 2000-11-14
CZ293778B6 (cs) 2004-07-14
ATE272803T1 (de) 2004-08-15
CN1105833C (zh) 2003-04-16
EP0962674B1 (de) 2004-08-04
TR199901221A2 (xx) 2001-01-22
US6263575B1 (en) 2001-07-24
ATA94399A (de) 2002-10-15
EP0962674A2 (de) 1999-12-08
DE59910103D1 (de) 2004-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL191011B1 (pl) Łożysko ślizgowe i sposób wytwarzania łożyska ślizgowego
CN1111656C (zh) 轴瓦及其制造方法
EP2005343B1 (en) Edm wire
EP0270670B1 (de) Lagermetallschicht und verfahren zu deren herstellung
KR100816978B1 (ko) 소결 재료 및 복합 소결 슬라이딩 부재
US5643531A (en) Ferrous alloy composition and manufacture and coating methods of mechanical products using the same
EP1805343B1 (en) Bearing materials and method for the production thereof
EP0187695B1 (en) Bearings
EP0892088B1 (en) Method of making iron electroplated aluminium materials
CN103492737A (zh) 轴承衬
JP2005534871A (ja) オーバーレイ合金層を備える平軸受
EP0139732B1 (en) Hard layer formed by incorporating nitrogen into mo or w metal and method for obtaining this layer
DE102006020101A1 (de) Harmetallverschleißschutzschichten für weiche und nicht aushärtbare Metalle
Bidmead Engineering Plating