WO2012012818A1 - Verfahren zum herstellen eines mehrschichtigen gleitlagers - Google Patents

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WO2012012818A1
WO2012012818A1 PCT/AT2011/000320 AT2011000320W WO2012012818A1 WO 2012012818 A1 WO2012012818 A1 WO 2012012818A1 AT 2011000320 W AT2011000320 W AT 2011000320W WO 2012012818 A1 WO2012012818 A1 WO 2012012818A1
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sliding
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substrate
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PCT/AT2011/000320
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Georg Leonardelli
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Miba Gleitlager Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multilayer plain bearing, according to which at least one layer, in particular a sliding layer, is deposited on a substrate surface of a substrate by a spraying method, and a sliding bearing comprising a supporting layer and a sliding layer, wherein the sliding layer in a plane in at least two areas is divided, which consist of a first material and a different second material.
  • Conventional liners of plain bearings are either made of soft materials, e.g. Lead, tin, bismuth, or formed by hard materials, such as alloys of copper, silver or nickel.
  • Soft running layers are characterized by their high embedding capacity against dirt and foreign body particles, but wear out quickly or break under very high loads. Hard running layers have a high level of wear resistance and are highly resilient, but react aggressively to dirt particles.
  • a sliding bearing has been proposed in which the running layer is formed at least by a first partial application layer and a comparatively softer second partial application layer, wherein at least the second partial application layer has a varying layer thickness over a length and / or a width of the tread.
  • EP 0 677 149 B1 describes a composite sliding bearing with opposite end edges, comprising a carrier layer, an intermediate layer made of a material having a certain degree of hardness, and a sliding layer made of a material less hard than that of the intermediate layer wherein the sliding layer is provided on at least a substantial part of the intermediate layer and has an inner side.
  • the intermediate layer has a radially inner surface defined by a pair of surfaces eccentric to the bearing, the surfaces of each pair of surfaces intersecting along a cutting line passing through at least a portion of the circumferential ones
  • the object of the present invention is to provide a plain bearing, which has a good embedding capacity for foreign substances while good wear resistance of the overlay, and to provide a method for its production.
  • the layer is made of at least two mutually different materials, wherein in a first step, one of the materials is sprayed onto the substrate only in defined areas, wherein areas of the substrate surface, with this Material are not to be coated, are protected with a mask before depositing the material, and that in at least a second step, the other areas are coated with at least one of the other materials by spraying, and by a sliding bearing, in which the two areas of the sliding layer are made of material powders, which are applied by means of a spraying process, wherein there is a connection in the boundary regions between the different materials, or by a sliding bearing, wherein the first region by a metallic bearing material and the second region by a lubricating varnish is formed.
  • the advantage here is that by the use of a mask or a template, so that with the first material not to be coated areas of the substrate, ie
  • the plain bearing half shell to cover now a possibility is created that both materials or all materials from which the sliding layer is built, are in direct contact with the same substrate, so it is no longer necessary, with respect to the adhesion of the materials for the sliding layer looking back on each other, since the adhesive strength is achieved via the substrate or the underlying layer of the plain bearing. It is thus possible to use hitherto unusable combinations of materials for sliding bearing layers, in particular for sliding layers, so that sliding bearings can be produced that better meet the conflicting tasks, namely on the one hand the embedding and adaptability and on the other hand the carrying capacity or wear resistance.
  • the efficiency for the production of these plain bearings is improved by the injection process, in particular, thus the use of different materials in the production of the respective layer of the plain bearing is made more economical.
  • powdery materials to produce the regions of the sliding layer of different materials, which are applied by means of a spraying process
  • the advantage is achieved that the coating of the substrate can be made more targeted due to the particle shape of these powders, so that a "bleeding" of
  • the advantage that the spraying process produces a physical or mechanical bond between the materials even in the boundary regions between the materials, whereby the cohesion of the sliding layer can be improved possible that a region of the layer of a plurality of materials is formed by a lubricating varnish, whereby subsequent, in particular mechanical, machining can be carried out in a simpler and tool-preserving manner, so that any besc Errors that can occur, for example, due to over-extensive application of the material, can be corrected easily and inexpensively.
  • the use of a lubricating varnish has the advantage that it can be applied at relatively low temperatures, so that a thermal stress in an already applied sub-layer of the layer of the plurality of materials and thus phase transformations in the metallic layer can be avoided, so that desired property profile is better predefinable.
  • the use of a lubricating varnish has the advantage that it can be applied directly, even without possibly necessary, pretreatments of the substrate and also has a sufficiently high connection with the adjacent metallic areas of the substrate Layer is received. By forming the connections in the boundary regions between the regions of the different materials can also be prevented that one of the materials prematurely wears so far that this material would be lost in the further life cycle of the plain bearing.
  • the at least one further material is initially applied to the substrate over its entire area and the first material is subsequently exposed by mechanical post-processing of the layer. Coating defects, which can occur, for example, if these regions do not completely fill in the first region (s) for the first material, can thereby be better compensated, with the additional advantage that by avoiding a mask for the deposition the further material of the coating process can be made easier in itself.
  • At least one of the materials is applied by a cold gas spraying method or by a high-speed flame spraying method.
  • a cold gas spraying method or by a high-speed flame spraying method.
  • the cold gas spraying process also achieves the advantage that the powdery materials can be applied to the substrate virtually unchanged, with the exception of a possibly resulting surface layer on the powder particles, so that the layer has the properties of Substance powder practically completely reproduces. To a lesser extent, this also applies to the high speed flame spraying process.
  • a material which has a hardness which is at least 20%, in particular at least 25, preferably at least 30%, greater than the hardness of the at least one further is sprayed on as the first material. sprayed material on the one hand to give the sliding bearing on the one hand the necessary adaptability and embedability for dirt particles or for particles from the abrasion and on the other hand the required hardness to improve the wear resistance.
  • the at least one further material is preferably applied exclusively in the region of at least one side edge of the substrate surface. It can thus better avoid the risk of seizing the slide bearing due to excessive edge loads in hard bearing materials, on the other hand after completion of the adjustment of the sliding surface of the sliding bearing to the bearing surface, so if the load is distributed over the entire bearing surface, the sliding bearing the harder middle area still has a sufficiently high strength. Furthermore, there is the possibility that the material, each with a different
  • Spraying be sprayed on, which can be better taken into account the material properties, so that subsequently the adhesive strength of the materials can be improved on the substrate surface.
  • the at least one further material with a greater surface roughness and / or higher porosity can be deposited than the first material. It can thus be achieved that, in the running-in phase of the slide bearing, the oil absorption of the slide bearing is improved by the formed topography of the surface of the region with the at least one further material, whereby the wear of the material in the break-in phase, in particular if this a soft material, can be significantly improved.
  • the first material is applied at least partially in the form of a license plate.
  • the additional effect is achieved that, even after prolonged use of the slide bearing, the mark, after it has been firmly anchored in the layer, is still present, so that the slide bearing can be uniquely assigned and, for example, also demanded during maintenance work a similar warehouse can be carried out more easily.
  • this embodiment also has the advantage that this indicator not only serves the basic recognition of the sliding bearing to see, but also can exercise a tribology of the plain bearing improving function.
  • connection between the regions of the different material powders is produced by a cold-kinetic compression process, so that the material used does not or does not significantly change by thermal stressing due to this joining process during the production of the slide bearing become.
  • the bonded coating is arranged in at least one side region of the sliding layer of the sliding bearing.
  • the at least two regions of the different materials at least partially have a different layer thickness.
  • This can be achieved that in particular the softer material of the two materials, if this is applied with a higher layer thickness, in the break-in phase mainly on the abutment surface, so for example the surface of a wave, is applied, so that the adjustment is mainly on these soft areas and so that wear in the area of the hard areas of the layer of the sliding bearing can be better avoided.
  • the softer material is spent in the surface area of the harder material by abrasion and there can also contribute to the adaptation of the bearing surface to the abutment surface there.
  • the material of the at least two different materials which has a lower hardness than the other material, is applied with a greater layer thickness.
  • the layer thickness difference is preferably between 10% and 30% of the greatest layer thickness. Below 10%, the desired effect described could not be sufficiently observed. Above 30%, the running-in phase of the plain bearing, ie the phase during the adaptation of the two bearing surfaces, is lengthened too much, whereby the plain bearing reaches its full capacity only too late.
  • the layer, in particular the sliding layer, of the sliding bearing with areas of different materials and different height is also achieved, in particular when the two edge regions or side regions of the sliding bearing - viewed in the circumferential direction - have the raised areas that in the middle region of a kind
  • Lubricating or lubricating gap is formed so that in the run-in phase, the wear can be reduced again.
  • the at least two different regions have a different surface roughness, in order to be able to better control or adjust the oil retention capacity in order to reduce wear.
  • the material with the lower hardness has a greater surface roughness than the material with the higher hardness.
  • Figure 1 is a plain bearing in the form of a plain bearing half shell in side view.
  • FIG. 2 shows a device for producing a plain bearing.
  • FIG. 3 shows a variant of a plain bearing in plan view.
  • Fig. 4 shows another embodiment of a sliding bearing in plan view; a variant of a sliding bearing cut in front view.
  • identical parts are provided with the same reference numerals or identical component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to identical parts with the same reference numerals and component names.
  • the position information selected in the description such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation.
  • individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent solutions according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a slide bearing 1 in the form of a slide bearing half-shell with a support element 2 or a support shell, as well as a slide layer 3 directly attached thereto.
  • the support member 2 is usually made of steel, but may of course be made of other materials known in slide bearing technology, such as e.g. Brass, bronzes, etc. By the support element 2, the sliding bearing is given the dimensional stability.
  • a bearing metal layer 4 may be arranged, as shown in broken lines in Figure 1.
  • the bearing metal layer 3 may, in principle, consist of the usual bearing metals known from the prior art for such bearing elements 1.
  • bearing metal layers are: Bearing metals based on aluminum, in particular:
  • Tin-based bearing metals in particular:
  • bearing metals other than the bearing metals based on nickel, silver, iron or chromium alloys.
  • At least one intermediate layer in the form of a bonding layer or diffusion barrier layer between at least individual layers, that is, for example, the support element 2 and the bearing metal layer 4 and / or the bearing metal layer 4 and the sliding layer 4.
  • the bonding layers or diffusion barrier layers may consist of the materials customary for this purpose, for example by an aluminum layer, tin layer, copper layer, nickel layer, silver layer or their alloys, in particular binary alloys.
  • the diffusion barrier layers usually have a small layer thickness of 1 to 3 ⁇ .
  • Tie layers can have a layer thickness of up to 0.3 mm.
  • the bearing metal layer 3 may have a layer thickness selected from a range with a lower limit of 100 ⁇ , preferably 300 ⁇ , and an upper limit of 3 mm, preferably 1 mm
  • the support member 2 may have a layer thickness selected from a range with a lower limit of 1 mm, preferably 2 mm, and an upper limit of 20 mm, preferably 8 mm.
  • the sliding layer 3 of the sliding bearing 1 consists of several, that is at least two, different materials, which are arranged in discrete areas on the substrate, that is, in the simplest case directly on the support member 2.
  • the substrate is accordingly formed by the arrangement of the respective layers one above the other, that is, for example, a support element 2 with bearing metal layer 4 arranged thereon. It should be noted at this point that in the following with regard to the invention, only the sliding layer 3 is treated.
  • FIG. 2 shows a highly schematically simplified coating process of the support element 2 with a first material 5.
  • a mask 6 is placed on the support element 2 - in FIG. 2, the mask 6 is shown spaced from the surface of the support element 2 for reasons of clarity - and the material 5 is deposited by means of a coating device 7 on a first region 8.
  • this first region 8 extends from a central region into the two end edge regions of the support element 2, so that two lateral constrictions of this first region 8 exist in the region of the side edges, viewed in the circumferential direction of the sliding bearing 1.
  • the mask 6 or the template is correspondingly shaped, so that these two constricted further regions 9 are covered and thus are not coated with the material 5 in this first coating step.
  • the mask 6 is held at a slight distance from the surface of the substrate, that is to say the support element 2, by an external holding device, wherein this distance may be selected from a range with a lower limit of 0.5 mm and an upper limit of 20 mm, in particular from a range with a lower limit of 1 mm and an upper limit of 9 mm.
  • the coating device 7 comprises a spray nozzle 10 from which the material 5 emerges.
  • these coating devices of course include various feeders for the material 5, which are not shown in Fig. 2.
  • this first region 8 is coated with the material 5
  • the mask 6 is removed.
  • the two regions 9 are coated with a further material which is different from the material 5.
  • this coating can take place in such a way that the entire surface of the substrate, that is to say of the support element 2, is coated with this further material on the inside, that is to say on the surface to be supported. In other words, therefore, the area 8 which has been previously coated with the material 5, also coated with the other material.
  • a final processing step in particular a mechanical post-processing, for example by fine boring, in which the excess material which has been applied to the area 8, is removed again, so that both areas 8, 9, that is, the material 5 and the other material, visible on the finished slide bearing and can be brought to rest on a component to be stored.
  • a sliding layer 3 of at least two materials of different nature it can also more than two areas 8, 9 are formed on the sliding bearing 1 for the sliding layer 3 as needed, and it is also possible that more than two materials of different nature be used for several areas - wherein the sliding layer 3 forming materials in direct contact with the substrate, so in the present case with the support member 2, are.
  • the area 8 is coated with a hard material and the areas 9 are coated with a softer material in comparison.
  • the material 5 may for example be selected from a group comprising CuSn5Zn, CuPb20Sn, AlZn.
  • the further material for the regions 9 can be selected from a group comprising AlSn20Cu, AlSn40, AlSn40Cu, AlSnlOCu.
  • Preferred combinations of materials are, for example, CuSn5Zn / AlSn20Cu or CuPb20Sn / AlSn40Cu. It should, however, be noted that, in principle, alloys known from the prior art for sliding layers can be used as material 5 or further material.
  • the application of the material 5 and of the at least one further material takes place either by means of cold gas spraying or high-speed flame spraying, wherein combinations of these two methods are also possible, for example, the harder material 5 is applied for the area 8 by means of high-speed flame spraying and the softer material for the areas 9 by means of cold gas spraying.
  • the method of cold gas spraying in the field of plain bearing production is already known.
  • Applicant's WO 2005/033353 A2 describes a method for producing the composite using cold gas spraying.
  • the coating of a slide bearing by means of cold gas spraying is also already known from DE 10 2004 043 914 A1.
  • materials are known to be accelerated to a relatively high speed, in particular pulverulent materials, and consequently impact the surface of the substrate at high speed, during which impact the individual particles are firmly joined together to form a dense layer.
  • HVOF spraying high velocity flame spraying
  • powdered materials are also accelerated at high speed against the substrate surface, again sealing by the impact on the substrate surface Layers arise.
  • higher temperatures are usually used in high-speed flame spraying than is the case with cold gas spraying.
  • both methods offer the advantage that low-oxide layers are formed due to the short residence time of the particles in the spray jet, so that therefore the resulting layers essentially have the composition which the powdered constituents have.
  • cold gas spraying is preferably used for the further material (s) for coating the regions 9, since these materials preferably contain low-melting elements, such as, for example, tin or bismuth.
  • the high impact velocity also ensures that the connection with, i. Adhesion to the substrate surface is relatively high, so that a firm cohesion of
  • Layer structure that is, the composite is achieved.
  • the bond strength of the sliding layer 3 on the substrate, that is the support element 2 be insufficient, it is possible that prior to coating the surface of the substrate, so for example the support member 2, is roughened, for example by mechanical and / or chemical methods, as known from the prior art.
  • Fig. 2 it is shown that an already preformed semi-finished product is coated in the form of a half-shell.
  • the coating it is also possible for the coating to take place on a flat surface and for the mechanical conversion to the plain bearing half shell to be carried out only after the entire coating process has been completed.
  • the material 5 and the at least one, further material are cold-kinetic connected to the surface of the substrate, since thus during the forming process virtually no or only minor changes in the Powder-applied materials are caused, so that, if necessary, no thermal post-treatment after the forming process is required.
  • the speed of the particles during cold gas spraying depends on the sprayed material. Thus, e.g. for soft materials like tin speeds between
  • inert gases such as argon or preferably nitrogen can be used.
  • the amount of powder may be selected depending on the powder size and the desired layer properties such as hardness and porosity, typically it will be between 5 g / min and 50 g / min. Higher levels are chosen for more porous layers, while denser layers require smaller amounts of powder.
  • the parameters are similar, but it comes to the gas type. It may depend on the desired combustion temperature e.g. Acetylene (up to> 3000 ° C) or hydrogen (up to 2800 ° C) or corresponding mixtures, such as. Forming gas, used.
  • desired combustion temperature e.g. Acetylene (up to> 3000 ° C) or hydrogen (up to 2800 ° C) or corresponding mixtures, such as. Forming gas, used.
  • the speed of the particles depends again on the material as above.
  • the residence time of the powder in the jet i.e., the distance of the nozzle from the surface to be coated
  • the residence time of the powder in the jet i.e., the distance of the nozzle from the surface to be coated
  • the sliding layer 3 is constructed exclusively of metallic materials, there is the possibility, in particular those regions 9, which are coated with the softer material from a bonded coating by spraying the lubricating varnish in these areas with or without a mask 9 are produced.
  • regions 9, which are coated with the softer material from a bonded coating by spraying the lubricating varnish in these areas with or without a mask 9 are produced.
  • bonded coatings For example, polytetrafluoroethylene, fluorine-containing resins, such as, for example, perfluoroalkoxy copolymers, polyfluoroalkoxy-polytetrafluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, fluorine-containing resins, can be used as bonded coatings.
  • fluorine-containing resins such as, for example, perfluoroalkoxy copolymers, polyfluoroalkoxy-polytetrafluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, fluorine-containing resins
  • ethylene-propylene copolymers polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, alternating copolymers, random copolymers such as perfluoroethylene propylene, polyester imides, bismaleimides, polyimide resins such as carborane imides, aromatic polyimide resins, hydrogen-free polyimide resins, polytriazo-pyromellithimides, polyamideimides, in particular aromatic, polyaryletherimides optionally modified with isocyanates, polyetherimides, optionally modified with isocyanates, epoxy resins, epoxy resin esters, phenolic resins, polyamide 6, polyamide 66, polyoxymethylene, silicones, polyaryl ethers, polyaryl ketones, polyaryletherketones, polyaryletherketones, polyetheretherketones, polyetherketones, polyvinylidene difluorides, polyethylene sulfides , Allylene sulfide, polytriazo pyromellithimides, polyester im
  • a lubricating varnish consisting in a dry state of 40 wt .-% to 45 wt .-% MoS 2 , 20 wt .-% to 25 wt .-% graphite and 30 wt .- to 40 wt .-% polyamide imide, wherein
  • hard particles such as, for example, oxides, nitrides or carbides, may be present in the bonded coating in a proportion of not more than 20% by weight, which replace a proportion of the solid lubricants.
  • This bonded coating has the advantage that the softer layer regions 9 are effective, in particular, in the inlet chamfer of the sliding bearing 1 during adaptation to the counterpart to be supported and, of course, a certain amount of abrasion arises that this is abradable in the form of relatively small particles, so that they Particles in the sequence neither the surface of the sliding bearing, so the sliding layer 3, disturb, nor disturbing effect in an oil circuit.
  • a material for the area 8 is used, which has a hardness which is greater by at least 20% than the hardness of the other material.
  • the material 5 may have a hardness of Vickers at a test force of 10 Pond, selected from a range with a lower limit of 30 HV and an upper limit of 40 HV and the further material has a hardness selected from a range with a lower limit of 50 HV and an upper limit of 70 HV.
  • the softer, further material is deposited in the areas 9 with a higher surface roughness than the first material 5.
  • this can be achieved by spraying the particles at a lower speed against the substrate to be coated ,
  • the surface roughness may differ by at least 10% between the two regions 8, 9, that is, the region 9 may have an at least 10% higher surface roughness.
  • the maximum roughness profile height Rz according to DIN EN ISO 4287 of region 9 can be selected from a range with a lower limit of Rz 10 and an upper limit of Rz 50.
  • the maximum roughness profile height Rz according to DEN EN ISO 4287 is at most Rz 35.
  • the further material with a higher porosity than the first material 5, for example by increasing the powder throughput per unit of time or by reducing the injection speed.
  • the porosity of the further material may be greater by at least 10%, in particular at least 20%, than that of the first material 5.
  • 3 shows a variant of the sliding bearing 1 in plan view of the sliding layer 3.
  • a sliding bearing 1 is provided, in which the tendency to eat of the hard material 5 is reduced or avoided in the area 8 by high edge load and is also achieved that relative to the material 5 softer material in the areas 9 in Edge area after Completion of the adjustment during the break-in phase still has a sufficient strength, so that the load to be carried on the entire running surface of the sliding bearing 1 is distributed.
  • the hardnesses are designed differently from the preferred, described embodiments, ie, for example, the harder material 5 is applied in the two regions 9 or at least one further region 9 and the softer material in the region 8.
  • a hardness gradient is produced, wherein the gradient is preferably designed such that these regions 9 in the region of the surface, the means in the area of the tread, are soft and the hardness in the direction of the substrate, so for example on the support member 2, increases, so after the break-in these softer areas 9 also have a higher strength and thus improved contribute to load transfer.
  • This hardness gradient can be achieved for example by different particle speeds and / or alloying compositions.
  • Fig. 4 shows a variant of the sliding bearing 1 in plan view of the sliding layer 3, in the area 8 of the sliding layer 3 further areas 9, in the illustrated embodiment in the region of at least one end face of the sliding bearing 1, also another material is applied and
  • a license plate which is shown in Fig. 4, for example in the form of the logo of the manufacturer.
  • the license plate 1 1 need not necessarily be applied in the form of letters, for example, various barcodes, etc. or number codes can be applied.
  • the application of this mark 1 1 again takes place with a mask, wherein also in these areas of the further material of the plate 1 1 with the ground, so for example, the support member 2, is in direct contact.
  • this indicator 1 1 also fulfills a tribological function, due to the material used for the number plate 1 1. It is advantageous if this indicator 1 1 in at least one of the frontal Edge regions of the sliding bearing 1, as shown in Fig. 4, is attached, since in these areas of the dirt entry is increased during operation of the sliding bearing 1 and thus contributes to this characteristic 11 for embedding the foreign particles or the abrasion particles. For the sake of completeness it should be mentioned that in this embodiment variant according to FIG. 4 additional regions 9 are present analogous to embodiments 2, which are coated with a further material, for example the material which is used for the indicator 11.
  • Fig. 5 shows a cross section through a sliding bearing 1 in the direction of the end edge of the sliding bearing 1. Shown again is the substrate, that is, the support member 2 on which the sliding layer 3 is deposited directly, with the first material 5 in the area 8 and the Further material in the two lateral regions 9.
  • the further material for the regions 9 is deposited with a higher layer thickness in comparison to the layer thickness of the material 5 for the region 8. In particular, therefore, that material is deposited with a higher layer thickness, which has the lower hardness.
  • the layer thickness difference can be between 10% and 30% of the largest
  • Be layer thickness ie the layer thickness in the region of the other material of the areas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagers (1), nach dem auf einer Substratoberfläche eines Substrats durch ein Spritzverfahren zumindest eine Schicht, insbesondere eine Gleitschicht (3), abgeschieden wird. Die Schicht wird aus zumindest zwei zueinander verschiedenen Werkstoffen hergestellt, wobei in einem ersten Schritt einer erster Werkstoffe (5) nur in zumindest einem definierten Bereich (8) auf das Substrat aufgespritzt wird, wobei Bereiche der Substratoberfläche, die mit diesem Werkstoff (5) nicht beschichtet werden sollen, mit einer Maske (6) vor dem Abscheiden des Werkstoffes (5) geschützt werden, und dass in zumindest einem zweiten Schritt der oder die weitere(n) Bereich(e) (9) mit zumindest einem der weiteren Werkstoffe durch Spritzen beschichtet werden.

Description

Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagers, nach dem auf einer Substratoberfläche eines Substrats durch ein Spritzverfahren zumindest eine Schicht, insbesondere eine Gleitschicht, abgeschieden wird, sowie ein Gleitlager umfassend eine Stützschicht und eine Gleitschicht, wobei die Gleitschicht in einer Ebene in zumindest zwei Bereiche unterteilt ist, die aus einem ersten Werkstoff und einen dazu unterschiedlichen zweiten Werkstoff bestehen. Herkömmliche Laufschichten von Gleitlagern sind entweder durch weiche Materialien, z.B. Blei, Zinn, Wismut, oder durch harte Werkstoffe, beispielsweise Legierungen von Kupfer, Silber oder Nickel, gebildet. Weiche Laufschichten zeichnen sich durch ihre hohe Einbettungsfähigkeit gegenüber Schmutz und Fremdkörperpartikeln aus, verschleißen aber schnell oder brechen bei sehr hoher Belastung. Harte Laufschichten weisen eine hohe Verschleißbe- ständigkeit auf und sind hochbelastbar, reagieren aber aggressiv auf Schmutzpartikel.
Zur Lösung dieser Gegensätzlichkeit ist in der von der Anmelderin stammenden WO
2009/059344 A2 ein Gleitlager vorgeschlagen worden, bei dem die Laufschicht zumindest durch eine erste Teillaufschicht und eine im Vergleich dazu weichere zweite Teillaufschicht gebildet ist, wobei zumindest die zweite Teillaufschicht über eine Länge und/oder eine Breite der Lauffläche eine variierende Schichtdicke aufweist.
Die EP 0 677 149 Bl beschreibt ein Verbundgleitlager mit gegenüberliegenden Endkanten, das eine Trägerschicht, eine Zwischenschicht, die aus einem Material mit einem bestimmten Härtegrad hergestellt ist, und eine Gleitschicht, die aus einem Material hergestellt ist, das weniger hart ist als das der Zwischenschicht aufweist, wobei die Gleitschicht an wenigstens einem wesentlichen Teil der Zwischenschicht vorgesehen ist und eine Innenseite aufweist. Die Zwischenschicht weist eine radiale Innenfläche auf, die durch ein Paar von zum Lager exzentrischen Oberflächen definiert ist, wobei die Oberflächen eines jeden Paares von Oberflächen sich entlang einer Schnittlinie schneiden, die durch wenigstens eine Teil der umfänglichen
Ausdehnung des Lagers bedeckt und die bezogen auf die gegenüberliegenden Endkanten des Lagers geneigt ist, wobei die Oberflächen ausgehend von der jeweiligen Schnittlinie abfallen, um die Dicke der Zwischenschicht von der Schnittlinie zu reduzieren, und die radiale Innen- fläche der Gleitschicht einen Krümmungsradius aufweist, der im Maximum gleich dem Abstand zwischen der Achse des Lagers und jedem Punkt jeder Schnittlinie ist. Es wird damit ein Gleitlager geschaffen, das eine höhere Belastbarkeit und eine höhere Verschleißbeständigkeit in allen Phasen seiner Standzeit aufweist, wobei es eine angemessene Einbettfähigkeit aufrecht hält, während es die Wellenabnutzung vermindert.
Aus der De 38 16 404 AI ist ein Dreistoffgleitlager bekannt, bei dem die Zwischenschicht aus einem härteren Lagermetall nur in den axialen Randbereichen des Lagers angeordnet ist. In der hochbelasteten Lagermitte wird die Gleitschicht direkt von der Stahlstützschale abgestützt. Es werden damit Durchbrüche in der Lagermitte vermieden.
Weiters wurden im Stand der Technik auch bereits so genannte Rillenlager beschrieben, z.B. in der DE 10 2004 030 017 AI, bei denen die Gleitlegierungsschicht mit einem weichen Material, wie z.B. Zinn, gefüllte Rillen aufweist. Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, ein Gleitlager zu schaffen, das eine gute Einbettfähigkeit für Fremdstoffe bei gleichzeitiger guter Verschleißbeständigkeit der Gleitschicht aufweist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird einerseits durch das eingangs genannte Verfahren gelöst, bei dem die Schicht aus zumindest zwei zueinander verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, wobei in einem ersten Schritt einer der Werkstoffe nur in definierten Bereichen auf das Substrat aufgespritzt wird, wobei Bereiche der Substratoberfläche, die mit diesem Werkstoff nicht beschichtet werden sollen, mit einer Maske vor dem Abscheiden des Werkstoffes geschützt werden, und dass in zumindest einem zweiten Schritt die weiteren Bereiche mit zumindest einem der weiteren Werkstoffe durch Spritzen beschichtet werden, sowie durch ein Gleitlager, bei dem die beiden Bereiche der Gleitschicht aus Werkstoffpulvern hergestellt sind, die mittels eines Spritzverfahrens aufgebracht sind, wobei in den Grenzbereichen zwischen den verschiedenen Werkstoffen eine Verbindung besteht, bzw. durch ein Gleitlager, bei dem der erste Bereich durch einen metallischen Gleitlagerwerkstoff und der zweite Bereich durch einen Gleitlack gebildet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die Verwendung einer Maske bzw. einer Schablone, um damit die mit dem ersten Werkstoff nicht zu beschichtenden Bereiche des Substrates, also beispielsweise der Gleitlagerhalbschale, abzudecken, nunmehr eine Möglichkeit geschaffen wird, dass beide Werkstoffe bzw. sämtliche Werkstoffe, aus denen die Gleitschicht aufgebaut wird, mit demselben Untergrund im direkten Kontakt stehen, wodurch es nicht mehr notwendig ist, hinsichtlich der Haftfestigkeit der Werkstoffe für die Gleitschicht untereinander Rück- sieht zu nehmen, da die Haftfestigkeit über das Substrat bzw. die darunter liegende Schicht des Gleitlagers erreicht wird. Es ist damit möglich, bisher nicht verwendbare Kombinationen von Werkstoffen für Gleitlagerschichten, insbesondere für Gleitschichten, zu verwenden, sodass Gleitlager hergestellt werden können, die den gegensätzlichen Aufgaben, nämlich einerseits der Einbettfähigkeit und Anpassungsfähigkeit und andererseits der Tragfähigkeit bzw. Verschleißbeständigkeit, besser gerecht werden. Darüber hinaus wird durch das Spritzverfahren die Wirtschaftlichkeit zur Herstellung dieser Gleitlager verbessert, insbesondere wird damit auch der Einsatz von verschiedenen Werkstoffen in der Fertigung der jeweiligen Schicht des Gleitlagers wirtschaftlicher gestaltet. Durch die Verwendung von pulverförmigen Werkstoffen zur Erzeugung der Bereiche der Gleitschicht aus unterschiedlichen Werkstoffen, die mittels eines Spritzverfahrens aufgebracht werden, wird einerseits der Vorteil erreicht, dass die Beschichtung des Substrates aufgrund der Partikelförmigkeit dieser Pulver zielgerichteter erfolgen kann, dass also ein„Verlaufen" der Werkstoffe in benachbarte Schichtbereiche vermieden wird, wobei andererseits der Vorteil erreicht wird, dass durch das Spritzverfahren selbst in den Grenzbereichen zwischen den Werkstoffen eine physikalische bzw. mechanische Verbindung zwischen den Werkstoffen entsteht, wodurch der Zusammenhalt der Gleitschicht verbessert werden kann. Andererseits ist es aber auch möglich, dass ein Bereich der Schicht aus mehreren Werkstoffen durch einen Gleitlack gebildet ist, wodurch eine nachfolgende, insbesondere mechanische, Bearbeitung einfacher und werkzeugschonender durchgeführt werden kann, sodass gegebenenfalls vorhandene Beschichtungsfehler, die beispielsweise durch zu großflächiges Auftragen des Werkstoffes entstehen können, einfacher und kostengünstiger behoben werden können. Darüber hinaus hat die Verwendung eines Gleitlackes den Vorteil, dass dieser mit relativ geringen Temperaturen aufgetragen werden kann, sodass eine thermische Beanspruchung in einer bereits aufgetragenen Teilschicht der Schicht aus den mehreren Werkstoffen und damit Phasenumwandlungen in der metallischen Schicht vermie- den werden können, sodass das gewünschte Eigenschaftsprofil besser vordefinierbar ist. Zudem hat die Verwendung eines Gleitlackes den Vorteil, dass dieser direkt, auch ohne möglicherweise erforderliche, Vorbehandlungen des Substrates aufgetragen werden kann und zudem eine ausreichend hohe Verbindung mit den benachbarten, metallischen Bereichen der Schicht eingeht. Durch die Ausbildung der Verbindungen in den Grenzbereichen zwischen den Bereichen aus den unterschiedlichen Werkstoffen kann zudem verhindert werden, dass einer der Werkstoffe frühzeitig soweit verschleißt, dass dieser Werkstoff im weiteren Lebensdauerzyklus des Gleitlagers verloren wäre.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der zumindest eine weitere Werkstoff vorerst vollflächig auf das Substrat aufgebracht wird und der erste Werkstoff danach durch eine mechanische Nachbearbeitung der Schicht freigelegt wird. Es können damit Beschichtungsfehler, die beispielsweise auftreten können, wenn in dem oder den ersten Bereich(en) für den ersten Werkstoff diese Bereiche nicht hundertprozentig ausfüllt, besser ausgeglichen werden, wobei zudem der Vorteil erreicht wird, dass durch die Vermeidung einer Masken für die Abscheidung des weiteren Werkstoffes der Beschichtungsvorgang an sich einfacher gestaltet werden kann. Andererseits besteht die Möglichkeit, dass für die Abscheidung des zumindest einen weiteren Werkstoffes auf dem Substrat ebenfalls eine Maske zur Ausblendung von mit dem ersten Werkstoff bereits beschichteten Bereichen der Substratoberfläche verwendet wird, wodurch die Wirtschaftlichkeit insofern verbessert werden kann, als auf eine nachträgliche, mechanische Nachbearbeitung zur Entfernung von Überschussmaterial verzichtet werden kann und zudem Material zur Beschichtung eingespart werden kann.
In der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird zumindest einer der Werkstoffe nach einem Kaltgasspritzverfahren oder nach einem Hochgeschwindigkeitsflammspritzver- fahren aufgebracht. Die Vorteile beider Varianten sind, dass die Partikel mit sehr hoher Ge- schwindigkeit auf das Substrat aufprallen, wodurch trotz Verwendung von pulverförmigen
Werkstoffen sehr hohe Schichtdichten erreicht werden können bei gleichzeitig niedriger Oxi- dation der Partikel. Zudem kann damit die Haftung der Spritzschicht auf dem Substrat im Vergleich zu anderen Spritzverfahren deutlich verbessert werden, ohne dabei eine zu hohe, thermische Beanspruchung des Substrates selbst zu erhalten. Beim Kaltgasspritzverfahren wird zudem der Vorteil erreicht, dass die pulverförmigen Werkstoffe praktisch unverändert, mit Ausnahme einer möglicherweise entstehenden Randschicht an den Pulverpartikeln, auf das Substrat aufgebracht werden können, sodass also die Schicht die Eigenschaften der Werk- stoffpulver praktisch vollständig wiedergibt. In geringerem Ausmaß trifft dies auch auf das Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren zu.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass als erster Werk- stoff ein Werkstoff aufgespritzt wird, der eine Härte aufweist, die um mindestens 20 %, insbesondere mindestens 25 , bevorzugt mindestens 30 %, größer ist als die Härte des zumindest einen weiteren, aufgespritzten Werkstoffes, um damit dem Gleitlager einerseits die notwendige Anpassungsfähigkeit und Einbettfähigkeit für Schmutzpartikel bzw. für Partikel aus dem Abrieb zu verleihen und andererseits die erforderliche Härte zur Verbesserung der Ver- schleißbeständigkeit.
Bevorzugt wird dabei der zumindest eine weitere Werkstoff ausschließlich im Bereich zumindest einer Seitenkante der Substratoberfläche aufgebracht. Es kann damit die Gefahr des Fressens beim Gleitlager in Folge von zu hohen Kantenbelastungen bei harten Lagermaterialen besser vermieden werden, wobei andererseits nach Abschluss der Anpassung der Gleitfläche des Gleitlagers an die Lagergegenfläche, wenn also die Last auf die gesamte Lagerfläche verteil ist, das Gleitlager durch den härteren Mittelbereich noch eine genügend hohe Festigkeit aufweist. Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Werkstoff mit jeweils einem unterschiedlichen
Spritzverfahren aufgespritzt werden, wodurch auf die Werkstoffeigenschaften besser Rücksicht genommen werden kann, sodass in weiterer Folge die Haftfestigkeit der Werkstoffe auf der Substratoberfläche verbessert werden kann.
Es ist auch möglich, dass der zumindest eine weitere Werkstoff mit einer größeren Oberflä- chenrauigkeit und/oder höheren Porosität abgeschieden wird, als der erste Werkstoff. Es kann damit erreicht werden, dass in der Einlaufphase des Gleitlagers durch die ausgebildete Topo- grafie der Oberfläche des Bereichs mit dem zumindest einem weiteren Werkstoff die Ölauf- nahme des Gleitlagers verbessert wird, wodurch der Verschleiß des Werkstoffes in der Einlaufphase, insbesondere wenn dieser aus einem weichen Material besteht, deutlich verbessert werden kann.
Nach einer besonderen Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Werkstoff zumindest teilweise in Form eines Kennzeichens aufgebracht wird. Neben den funktionsbedingten, voranstehend beschriebenen Vorteilen wird damit der Zusatzeffekt erreicht, dass auch nach längeren Gebrauch des Gleitlagers das Kennzeichen, nachdem dieses fest in der Schicht verankert ist, noch vorhanden ist, sodass also das Gleitlager eindeutig zu- ordenbar ist und beispielsweise auch eine Nachorderung bei Wartungsarbeiten eines gleichar- tigen Lagers einfacher durchgeführt werden kann. Daneben hat diese Ausführungsvariante aber auch den Vorteil, dass dieses Kennzeichen nicht nur der prinzipiellen Erkennung des Gleitlagers an sieht dient, sondern eben auch eine die Tribologie des Gleitlagers verbessernde Funktion ausüben kann. Gemäß einer Ausführungsvariante des Gleitlagers ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen den Bereichen aus den unterschiedlichen Werkstoffpulvern durch einen kaltkinetischen Verdichtungsprozess hergestellt ist, sodass also durch diesen Verbindungsvorgang während der Herstellung des Gleitlagers die verwendeten Werkstoffe hinsichtlich ihrer Eigenschaften nicht bzw. nicht wesentlich durch thermische Beanspruchung verändert werden.
Aus dem bereits voranstehend genannten Gründen ist es von Vorteil, wenn der Gleitlack in zumindest einem Seitenbereich der Gleitschicht des Gleitlagers angeordnet wird.
Es besteht weiters die Möglichkeit, dass die zumindest zwei Bereiche aus den unterschiedli- chen Werkstoffen zumindest teilweise eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen. Damit kann erreicht werden, dass insbesondere der weichere Werkstoff der beiden Werkstoffe, wenn dieser mit einer höheren Schichtdicke aufgetragen ist, in der Einlaufphase hauptsächlich an der Gegenlagerfläche, also beispielsweise der Oberfläche einer Welle, anliegt, sodass die Anpassung vorwiegend über diese weichen Bereiche erfolgt und damit ein Verschleiß im Be- reich der harten Bereiche der Schicht des Gleitlagers besser vermieden werden kann. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, dass in der Einlaufphase das weichere Material in den Ober- flächenbereich des härteren Materials durch Abrieb verbracht wird und dort in der Folge ebenfalls zur Anpassung der Lagerfläche an die Gegenlagerfläche beitragen kann. Wie erwähnt, ist es bevorzugt, wenn der Werkstoff der zumindest zwei unterschiedlichen Werkstoffe, der eine geringere Härte aufweist als der andere Werkstoff, mit einer größeren Schichtdicke aufgetragen ist. Bevorzugt ist der Schichtdickenunterschied zwischen 10 % und 30 % der größten Schichtdicke. Unterhalb von 10 % konnte der gewünschte, beschriebene Effekt nicht ausreichend beobachtet werden. Oberhalb von 30 % wird die Einlaufphase des Gleitlagers, also die Phase während der Anpassung der beiden Lagerflächen, zu sehr verlängert, wodurch das Gleitlager seine volle Leistungsfähigkeit erst zu spät erreicht.
Durch die Ausbildung der Schicht, insbesondere der Gleitschicht, des Gleitlagers mit Bereichen unterschiedlicher Werkstoffe und unterschiedlicher Höhe wird zudem erreicht, insbesondere wenn die beiden Kantenbereiche bzw. Seitenbereiche des Gleitlagers - in Umfangs- richtung betrachtet - die erhöhten Bereiche aufweisen, dass im Mittenbereich eine Art
Schmiernut bzw. Schmierspalt ausgebildet wird, sodass in der Einlaufphase der Verschleiß wiederum verringert werden kann.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die zumindest zwei unterschiedlichen Bereiche eine unterschiedliche Oberflächenrauigkeit aufweisen, wiederum um damit das Ölrückhalte- vermögen besser steuern bzw. einstellen zu können, um damit den Verschleiß zu verringern.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff mit der geringeren Härte eine größere Oberflächenrauigkeit aufweist als der Werkstoff mit der höheren Härte.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 ein Gleitlager in Form einer Gleitlagerhalbschale in Seitenansicht;
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gleitlagers;
Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines Gleitlagers in Draufsicht;
Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante eines Gleitlagers in Draufsicht; eine Ausführungsvariante eines Gleitlagers in Stirnansicht geschnitten. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen dar- stellen.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Gleitlagers 1 in Form einer Gleitlagerhalbschale mit einem Stützelement 2 bzw. einer Stützschale, sowie einer direkt darauf angebrachten Gleitschicht 3.
Es sei bereits an dieser Stelle erwähnt, dass die Erfindung nicht auf Gleitlager 1 in Form von Gleitlagerhalbschalen beschränkt ist, sondern vielmehr auch andere Gleitlagers 1 mit umfasst sind, wie z.B. Anlaufringe, Lagerbuchsen (in Fig. 1 strichliert dargestellt), ebenso wie direkt beschichtete Anwendungen, wie z.B. die direkte Beschichtung eines Pleuellager bzw. eines Pleuelauges, insbesondere mit einer Gleitschicht 3.
Das Stützelement 2 besteht üblicherweise aus Stahl, kann aber selbstverständlich auch aus anderen, in der Gleitlagertechnologie bekannten Werkstoffen bestehen, wie z.B. Messing, Bronzen, etc. Durch das Stützelement 2 wird dem Gleitlager die Formstabilität verliehen.
Zwischen der Gleitschicht 3 und dem Stützelement 2 kann eine Lagermetallschicht 4 angeordnet sein, wie dies in Fig.1 strichliert dargestellt ist.
Die Lagermetallschicht 3 kann prinzipiell aus den üblichen, aus dem Stand der Technik bekannten Lagermetallen für derartige Lagerelemente 1 bestehen. Beispiele für Lagermetallschichten sind: Lagermetalle auf Aluminiumbasis, insbesondere:
AlSn6CuNi, AlSn20Cu, AlSi4Cd, AlCd3CuNi, AlSil lCu, AlSn6Cu, AlSn40, AlSn25CuMn, AlSil lCuMgNi; Lagermetalle auf Kupferbasis, insbesondere:
CuSnlO, CuAU0Fe5Ni5, CuZn31Sil, CuPb24Sn2, CuSn8Bil0, CuSn5Zn;
Lagermetalle auf Zinnbasis, insbesondere:
SnSb8Cu4, SnSbl2Cu6Pb.
Es können auch andere als die genannten Lagermetalle auf Basis von Nickel-, Silber-, Eisenoder Chromlegierungen verwendet werden.
Des Weiteren ist es möglich zumindest zwischen einzelnen Schichten, also beispielsweise dem Stützelement 2 und der Lagermetallschicht 4 und/oder der Lagermetallschicht 4 und der Gleitschicht 4 zumindest eine Zwischenschicht in Form einer Bindeschicht oder Diffusionssperrschicht anzuordnen. Die Bindeschichten bzw. Diffusionssperrschichten können aus den hierfür üblichen Werkstoffen bestehen, beispielsweise durch eine Aluminiumschicht, Zinnschicht, Kupferschicht, Nickelschicht, Silbersicht oder deren Legierungen, insbesondere binä- re Legierungen, gebildet werden.
Die Diffusionssperrschichten weisen üblicherweise eine geringe Schichtdicke von 1 bis 3 μπι auf. Bindeschichten können eine Schichtdicke bis zu 0,3 mm haben. Die Lagermetallschicht 3 kann eine Schichtdicke aufweisen, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 100 μπι, vorzugsweise 300 μπι, und einer oberen Grenze von 3 mm, vorzugsweise 1 mm, das Stützelement 2 kann eine Schichtdicke aufweisen, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 mm, vorzugsweise 2 mm, und einer oberen Grenze von 20 mm, vorzugsweise 8 mm.
Erfindungsgemäß besteht die Gleitschicht 3 des Gleitlagers 1 aus mehreren, das heißt zumindest zwei, unterschiedlichen Werkstoffen, die in diskreten Bereichen auf dem Substrat, das heißt im einfachsten Fall direkt auf dem Stützelement 2, angeordnet sind. Sollten Zwischen- schichten zwischen der Gleitschicht 3 und dem Gleitlager 1 vorhanden sein, so wird dementsprechend das Substrat durch die Anordnung der entsprechenden Schichten übereinander, also beispielsweise einem Stützelement 2 mit darauf angeordneter Lagermetallschicht 4, gebildet. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Folgenden hinsichtlich der Erfindung nur mehr die Gleitschicht 3 behandelt wird. Es ist aber im Rahmen der Erfindung aber selbstverständlich möglich, dass auch andere Schichten des Gleitlagers 1, insbesondere die gegebenenfalls vorhandene Lagermetallschicht 4, erfindungsgemäß mit unterschiedlichen, diskreten Bereichen mit unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt wird, wobei auch eine Kombination von Schichten möglich ist, bei der jede dieser Schichten oder zumindest zwei dieser Schichten aus jeweils mehreren, unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Für den Fall, dass die Lagermetallschicht 4 aus zumindest zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, können diese Werkstoffe aus voranstehend genannten Werkstoffen ausgewählt werden, wobei, sofern das Gleitlager 1 mit der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens hergestellt wird, insbe- sondere mittels Kaltgasspritzen oder HVF Spritzen, sämtliche Kombinationen dieser Werkstoffe möglich sind.
Fig. 2 zeigt stark schematisch vereinfacht den Beschichtungsvorgang des Stützelementes 2 mit einem ersten Werkstoff 5. Dazu wird auf das Stützelement 2 eine Maske 6 aufgelegt - in Fig. 2 ist die Maske 6 beabstandet zur Oberfläche des Stützelementes 2 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit dargestellt - und wird der Werkstoff 5 mit Hilfe einer Beschichtungs- einrichtung 7 auf einen ersten Bereich 8 abgeschieden. Dieser erste Bereich 8 erstreckt sich bei dieser Ausführungsvariante 1 von einem Mittenbereich bis in die beiden stirnseitigen Kantenbereiche des Stützelementes 2, sodass also im Bereich der Seitenkanten - in Umfangsrich- tung des Gleitlagers 1 betrachtet - zwei seitliche Einschnürungen dieses ersten Bereiches 8 existieren. Die Maske 6 bzw. die Schablone wird hierzu entsprechend geformt, sodass also diese beiden eingeschnürten, weiteren Bereiche 9 abgedeckt sind und damit in diesem ersten Beschichtungsschritt nicht mit dem Werkstoff 5 beschichtet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Maske 6 in geringem Abstand zur Oberfläche des Substrates, also des Stützelementes 2, von einer externen Halteeinrichtung gehalten wird, wobei dieser Abstand ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 mm und einer oberen Grenze von 20 mm, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 mm und einer oberen Grenze von 9 mm.
Die Beschichtungseinrichtung 7 umfasst eine Sprühdüse 10 aus der der Werkstoff 5 austritt. Weiters umfass diese Beschichtungseinrichtungen selbstverständlich diverse Zuführeinrichtungen für den Werkstoff 5, die jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt sind.
Sobald dieser erste Bereich 8 mit dem Werkstoff 5 beschichtet wird, wird die Maske 6 entfernt. In einem darauf folgenden Beschichtungsschritt werden die beiden Bereiche 9 mit ei- nem weiteren Werkstoff, der unterschiedlich ist zum Werkstoff 5, beschichtet. Diese Be- schichtung kann dabei derart erfolgen, dass die gesamte Oberfläche des Substrats, also des Stützelementes 2, an der Innenseite, das heißt an der einem zu lagernden Bauelemente zuwendbaren Oberfläche, mit diesem weiteren Werkstoff beschichtet wird. Mit anderen Worten wird also auch der Bereich 8 der zuvor mit dem Werkstoff 5 beschichtet worden ist, mit dem weiteren Werkstoff ebenfalls beschichtet. Bei dieser Ausführungsvariante des Verfahrens erfolgt in einem abschließenden Bearbeitungsschritt eine insbesondere mechanische Nachbearbeitung, beispielsweise durch Feinbohren, in dem das überschüssige Material, welches auf den Bereich 8 aufgetragen wurde, wieder entfernt wird, sodass beide Bereiche 8, 9, das heißt der Werkstoff 5 sowie der weitere Werkstoff, am fertigen Gleitlager sichtbar sind und zur Anlage an ein zu lagerndes Bauteil gebracht werden können.
In einer Verfahrensvariante dazu besteht die Möglichkeit, dass mit einer weiteren Maske der Bereich 8 abgedeckt wird und nur die Bereiche 9 mit dem weiteren Werkstoff beschichtet werden, wiederum mit einer Beschichtungseinrichtung 7.
Es entsteht durch diese Verfahren eine Gleitschicht 3 aus zumindest zwei Werkstoffen unterschiedlicher Natur - es können auch mehr als zwei Bereiche 8, 9 am Gleitlager 1 für die Gleitschicht 3 bei Bedarf ausgebildet werden, und ist es zudem möglich, dass mehr als zwei Werkstoffe unterschiedlicher Natur für mehrere Bereiche verwendet werden - wobei die die Gleitschicht 3 bildenden Werkstoffe in direktem Kontakt mit dem Substrat, also im vorliegenden Fall mit dem Stützelement 2, stehen. Bevorzugt wird der Bereich 8 mit einem harten Werkstoff beschichtet und werden die Bereiche 9 mit einem im Vergleich dazu weicheren Werkstoff beschichtet. Der Werkstoff 5 kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend CuSn5Zn, CuPb20Sn, AlZn. Der weitere Werkstoff für die Bereiche 9 kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend AlSn20Cu, AlSn40, AlSn40Cu, AlSnlOCu.
Bevorzugte Kombinationen von Werkstoffen sind zum Beispiel CuSn5Zn/AlSn20Cu oder CuPb20Sn/AlSn40Cu. Es sei jedoch angemerkt, dass prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Legierungen für Gleitschichten als Werkstoff 5 bzw. weiterer Werkstoff eingesetzt werden können.
In einer bevorzugten Ausführung erfolgt der Auftrag des Werkstoffes 5 sowie des zumindest einen weiteren Werkstoffes entweder mittels Kaltgasspritzen oder mittels Hochgeschwindig- keitsflammspritzen, wobei auch Kombinationen dieser beiden Verfahren möglich sind, dass beispielsweise der härtere Werkstoff 5 für den Bereich 8 mittels Hochgeschwindigkeits- flammspritzen aufgebracht wird und der weichere Werkstoff für die Bereiche 9 mittels Kaltgasspritzens. Prinzipiell ist das Verfahren des Kaltgasspritzens im Bereich der Gleitlagerherstellung bereits bekannt. So beschreibt zum Beispiel die von der Anmelderin stammende WO 2005/033353 A2 ein Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffes unter Anwendung des Kaltgasspritzens. Auch aus der DE 10 2004 043 914 AI ist die Beschichtung eines Gleitlagers mittels Kaltgasspritzens bereits bekannt.
Beim Kaltgasspritzen werden bekanntlich Werkstoffe auf eine relativ hohe Geschwindigkeit beschleunigt, insbesondere pulverförmige Werkstoffe, und prallen in der Folge mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Substrats, wobei bei diesem Aufprall die einzelnen Partikel fest miteinander verbunden werden, sodass eine dichte Schicht entsteht.
Ähnlich dazu werden beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF-Spritzen) ebenfalls pulverförmige Werkstoffe mit hoher Geschwindigkeit gegen die Substratoberfläche beschleunigt, wodurch ebenfalls durch den Aufprall auf die Substratoberfläche wiederum dichte Schichten entstehen. Allerdings werden beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen üblicherweise höhere Temperaturen angewandt als dies beim Kaltgasspritzen der Fall ist. Beide Verfahren bieten jedoch denn Vorteil, dass oxidarme Schichten entstehen aufgrund der kurzen Verweilzeit der Partikel im Sprühstrahl, sodass also die entstehenden Schichten im Wesentli- chen die Zusammensetzung aufweisen, welche die pulverförmigen Bestandteile haben.
Aufgrund der niedrigeren Temperatur wird bevorzugt das Kaltgasspritzen für den oder die weiteren Werkstoff(e) zum Beschichten der Bereiche 9 verwendet, da diese Werkstoffe vorzugsweise niedrig schmelzende Elemente, wie beispielsweise Zinn oder Wismut, enthalten.
Durch die hohe Geschwindigkeit mit der die pulverförmigen Werkstoffe auf die Substratoberfläche aufgebracht werden, erfolgt ein kaltkinetischer Verdichtungsprozess, sodass in den Grenzbereichen zwischen den Bereichen 8 und 9, dort wo die beiden unterschiedlichen Werkstoffe aneinander anliegen, durch diese kaltkinetische Verdichtung eine Verbindung dieser beiden Werkstoffe, obwohl sie eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen, erzeugt werden kann, sodass also die aus den unterschiedlichen Werkstoffen bestehende Gleitschicht 3 in der Schicht trotz unterschiedlicher Werkstoffe eine hohe Bindefestigkeit aufweist.
Durch die hohe Aufprallgeschwindigkeit wird zudem erreicht, dass die Verbindung mit, d.h. Anhaftung an der Substratoberfläche relativ hoch ist, sodass ein fester Zusammenhalt des
Schichtaufbaus, das heißt des Verbundwerkstoffes, erreicht wird. Sollte jedoch die Bindefestigkeit der Gleitschicht 3 auf dem Substrat, das heißt dem Stützelement 2, nicht ausreichend sein, so besteht die Möglichkeit, dass vor dem Beschichten die Oberfläche des Substrates, also beispielsweise des Stützelementes 2, aufgeraut wird, beispielsweise durch mechanische und/oder chemische Methoden, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind.
In Fig. 2 ist gezeigt, dass ein bereits vorgeformtes Halbfertigfabrikat in Form einer Halbschale beschichtet wird. Es besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit, dass die Beschichtung auf einer ebenen Oberfläche erfolgt und die mechanische Umformung zur Gleitlagerhalbschale erst in weiterer Folge nach Beendigung des gesamten Beschichtungsvor- ganges durchgeführt wird. Dabei ist von Vorteil, dass der Werkstoff 5 und der zumindest eine, weitere Werkstoff kaltkinetisch mit der Oberfläche des Substrats verbunden sind, da damit während des Umformvorganges praktisch keine bzw. nur geringfügige Veränderungen in den pulverförmig aufgebrachten Werkstoffen hervorgerufen werden, sodass also gegebenenfalls keine thermische Nachbehandlung nach dem Umformvorgang erforderlich ist.
Die Geschwindigkeit der Partikel beim Kaltgasspritzen richtet sich nach dem versprühten Material. So können z.B. für weiche Werkstoffe wie Zinn Geschwindigkeiten zwischen
150m/s und 350m/s nötig sein, für Kupfer hingegen 400m/s bis 1100m/s. Harte Werkstoffe können noch höhere Geschwindigkeiten erfordern.
Als Trägergas können Inertgase wie Argon oder bevorzugt Stickstoff verwendet werden.
Die Pulvermenge kann in Abhängigkeit von der Pulvergröße und den gewünschten Schichteigenschaften wie Härte und Porosität gewählt werden, typischerweise wird sie zwischen 5 g/min und 50 g/min liegen. Für porösere Schichten werden höhere Werte gewählt, während dichtere Schichten geringere Pulvermengen erfordern.
Für das HVOF-Spritzen sind die Parameter ähnlich, es kommt aber noch die Gasart dazu. Es kann abhängig von der gewünschten Verbrennungstemperatur z.B. Acetylen (bis >3000°C) oder Wasserstoff (bis 2800°C) oder entsprechende Gemische, wie z.B. Formiergas, verwendet werden.
Die Geschwindigkeit der Partikel richtet sich wieder wie oben nach dem Werkstoff. Zusätzlich ist noch die Verweildauer des Pulvers im Strahl (d.h. der Abstand der Düse von der zu beschichtenden Oberfläche) zu berücksichtigen, da die Oberfläche der Partikeln kontrolliert oxidiert werden soll.
Neben der Ausführungsvariante, dass die Gleitschicht 3 ausschließlich aus metallischen Werkstoffen aufgebaut wird, besteht gemäß einer Ausführungsvariante die Möglichkeit, dass insbesondere jene Bereiche 9, die mit dem weicheren Werkstoff beschichtet werden, aus einem Gleitlack durch Aufsprühen des Gleitlackes in diese Bereiche mit oder ohne Maske 9 hergestellt werden. Prinzipiell sind sämtliche im Bereich der Gleitlagertechnik bekannten
Gleitlacke einsetzbar. Als Gleitlacke können zum Beispiel verwendet werden Polytetrafluo- rethylen, fluorhältige Harze, wie z.B. Perfluoralkoxy-Copolymere, Polyfluoralkoxy- Polytetrafluorethylen-Copolymere, Ethylen-tetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, fluo- rierte Ethylen-Propylen Copolymere, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, alternierende Copolymere, statistische Copolymere, wie z.B. Perfluorethylenpropylen, Polyesterimide, Bismaleimide, Polyimidharze, wie z.B. Carboranimide, aromatische Polyimidharze, wasserstofffreie Polyimidharze, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyamidimide, insbesondere aroma- tische, Polyaryletherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten, Polyetherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten,Epoxyharze, Epoxyharzester, Phenolharze, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyoxymethylen, Silikone, Polyarylether, Polyarylketone, Polyaryletherke- tone, Polyarylether-etherketone, Polyetheretherketone, Polyetherketone, Polyvinylidendiflou- ride, Polyethylensulfide, Allylensulfid, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyesterimide, Polya- rylsulfide, Polyvinylensulfide, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polya- rylsulfone, Polyaryloxide, Polyarylsulfide, sowie Copolymere daraus.
Bevorzugt wird ein Gleitlack der in trockenem Zustand aus 40 Gew.-% bis 45 Gew.-% MoS2, 20 Gew.-% bis 25 Gew.-% Graphit und 30 Gew.- bis 40 Gew.-% Polyamidimid besteht, wobei gegebenenfalls noch Hartpartikel, wie z.B. Oxide, Nitride oder Carbide, im dem Gleitlack in einem Anteil von in Summe maximal 20 Gew.-% enthalten sein können, die einen Anteil der Festschmierstoffe ersetzen. Dieser Gleitlack hat den Vorteil, nachdem die weicheren Schichtbereiche 9 insbesondere auch in der Einlauffase des Gleitlagers 1 während der Anpassung an das zu lagernde Gegenstück wirksam sind und dabei naturgemäß ein gewisser Abrieb entsteht, dass dieser in Form von relativ kleinen Partikeln abreibbar ist, sodass diese Partikel in der Folge weder die Oberfläche des Gleitlagers, also die Gleitschicht 3, stören, noch sich störend in einem Ölkreislauf auswirken.
Bevorzugt wird für die Herstellung der Gleitschicht 3 ein Werkstoff für den Bereich 8 ver- wendet, der eine Härte aufweist, die um mindestens 20 % größer ist als die Härte des weiteren Werkstoffes. Beispielsweise kann der Werkstoff 5 eine Härte nach Vickers bei einer Prüfkraft von 10 Pond aufweisen, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 HV und einer oberen Grenze von 40 HV aufweisen und der weitere Werkstoff eine Härte ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 HV und einer oberen Grenze von 70 HV.
Prinzipiell besteht bei sämtlichen Verfahren auch die Möglichkeit, dass der weichere, weitere Werkstoff, sofern dieser vollflächig wie voranstehend beschrieben auch ohne Maske 6 aufge- tragen wurde, nicht oder nicht zur Gänze entfernt wird und somit als so genannte Einlaufschicht zur Verfügung steht.
Es besteht weiters die Möglichkeit, dass insbesondere der weichere, weitere Werkstoff in den Bereichen 9 mit einer höheren Oberflächenrauigkeit abgeschieden wird als der erste Werkstoff 5. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass die Partikel mit einer geringeren Geschwindigkeit gegen das zu beschichtende Substrat gespritzt werden. Dabei kann sich die Oberflächenrauigkeit um mindestens 10 % zwischen den beiden Bereichen 8, 9 unterscheiden, also der Bereich 9 eine um mindestens 10 % höhere Oberflächenrauigkeit aufwei- sen. Die maximale Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 des Bereiches 9 kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von Rz 10 und einer oberen Grenze von Rz 50. Vorzugsweise beträgt die maximale Rauheitsprofilhöhe Rz nach DEN EN ISO 4287 maximal Rz 35. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, den weiteren Werkstoff mit einer im Vergleich zum ersten Werkstoff 5 höheren Porosität abzuscheiden, beispielsweise durch Erhöhen des Pulverdurchsatzes pro Zeiteinheit bzw. durch Reduktion der Spritzgeschwindigkeit. Die Porosität des weiteren Werkstoffes kann dabei um zumindest 10 % größere sein, insbesondere zumindest 20 %, als jene des ersten Werkstoffes 5.
Es sei erwähnt, dass es prinzipiell auch möglich ist, dass die Verhältnisse bzgl. der Oberflächenrauhigkeit und der Porosität auch umgekehrt als in der bevorzugten Ausführungsvariante sein können. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante des Gleitlagers 1 in Draufsicht auf die Gleitschicht 3. Dabei sind die Bereiche 9 im Seitenkantenbereich - in Umfangsrichtung des Gleitlagers 1 betrachtet - durchgehend mit dem weiteren, weicheren Werkstoff versehen, wobei die Grenzfläche zwischen den beiden Werkstoffen, das heißt dem Werkstoff 5 und dem weiteren Werkstoff, geradlinig verläuft. Mit dieser Ausführungsvariante der Erfindung wird ein Gleitlager 1 zur Verfügung gestellt, bei dem die Fressneigung des harten Werkstoffes 5 im Bereich 8 durch hohe Kantenbelastung verringert bzw. vermieden wird und wird zudem erreicht, dass das relativ zum Werkstoff 5 weichere Material in den Bereichen 9 im Kantenbereich nach Abschluss der Anpassung während der Einlaufphase noch eine genügende Festigkeit aufweist, sodass die zu tragende Last auf die gesamte Lauffläche des Gleitlagers 1 verteilt wird.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass es im Rahmen der Erfindung möglich ist, die Bereiche 8, 9 hinsichtlich ihrer Geometrie auch anderwärtig zu gestalten.
Prinzipiell ist es weiters möglich, dass die Härten unterschiedlich zu den bevorzugten, beschriebenen Ausführungsvarianten gestaltet werden, also beispielsweise der härtere Werkstoff 5 in den beiden Bereichen 9 bzw. zumindest einem weiteren Bereich 9 und der weichere Werkstoff im Bereich 8 aufgetragen wird.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass mittels der Sprühverfahren in der Gleitschicht 3, insbesondere in den mit den weicheren Werkstoff versehenen Bereichen 9, mit einem Härtegradienten hergestellt werden, wobei der Gradient vorzugsweise so gestaltet wird, dass diese Bereiche 9 im Bereich der Oberfläche, das heißt im Bereich der Lauffläche, weich ausgeführt sind und die Härte in Richtung auf das Substrat, also beispielsweise auf das Stützelement 2, zunimmt, sodass nach der Einlaufphase diese weicheren Bereiche 9 ebenfalls eine höhere Festigkeit aufweisen und somit verbessert zum Lastabtrag beitragen können. Dieser Härtegradient kann beispielsweise durch unterschiedliche Partikelgeschwindigkeiten und/oder Legie- rungszusammensetzungen erreicht werden.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante des Gleitlagers 1 in Draufsicht auf die Gleitschicht 3, bei der im Bereich 8 der Gleitschicht 3 weitere Bereiche 9, in der dargestellten Ausführungsvariante im Bereich zumindest einer Stirnseite des Gleitlagers 1 , ebenfalls ein weiterer Werk- stoff aufgetragen ist und zwar in Form eines Kennzeichens, das in Fig. 4 beispielsweise in Form des Logos der Herstellerfirma abgebildet ist. Das Kennzeichen 1 1 muss aber nicht zwingend in Form von Buchstaben aufgebracht sein, beispielsweise können auch diverse Barcodes, etc. oder Zifferncodes aufgebracht werden. Das Aufbringen dieses Kennzeichens 1 1 erfolgt wiederum mit einer Maske, wobei auch in diesen Bereichen der weitere Werkstoff des Kennzeichens 1 1 mit dem Untergrund, also beispielsweise dem Stützelement 2, in direktem Kontakt steht. Neben der reinen Kennzeichenfunktion erfüllt dabei dieses Kennzeichen 1 1 auch eine tribologische Funktion, bedingt durch den verwendeten Werkstoff für das Kennzeichen 1 1. Von Vorteil ist es dabei, wenn dieses Kennzeichen 1 1 in zumindest einem der Stirn- kantenbereiche des Gleitlagers 1, wie in Fig. 4 dargestellt, angebracht ist, da in diesen Bereichen der Schmutzeintrag während des Betriebes des Gleitlagers 1 erhöht ist und somit dieses Kennzeichen 11 zur Einbettung der Fremdpartikel bzw. der Abriebpartikel beiträgt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch bei dieser Ausführungsvariante nach Fig. 4 zusätzliche Bereiche 9 analog zu Ausführungen 2 vorhanden sind, die mit einem weiteren Werkstoff beschichtet sind, beispielsweise dem Werkstoff, welcher für das Kennzeichen 1 1 verwendet wird.
Um die Kennzeichenkraft des Kennzeichens 11 weiter zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, dass dieses aus einem Werkstoff hergestellt wird, der zum Werkstoff der Lauffläche, das heißt des Werkstoffes 5 des Bereiches 8 andersfarbig ist.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Gleitlager 1 in Blickrichtung auf die Stirnkante des Gleitlagers 1. Dargestellt ist wiederum das Substrat, das heißt das Stützelement 2, auf dem direkt die Gleitschicht 3 abgeschieden ist, mit dem ersten Werkstoff 5 im Bereich 8 sowie dem weiteren Werkstoff in den beiden seitlichen Bereichen 9. Bei dieser Ausführungsvariante wird der weitere Werkstoff für die Bereiche 9 mit einer höheren Schichtdicke im Vergleich zur Schichtdicke des Werkstoffes 5 für den Bereich 8 abgeschieden. Insbesondere wird also jener Werkstoff mit einer höheren Schichtdicke abgeschieden, welcher die geringere Härte aufweist. Der Schichtdickenunterschied kann dabei zwischen 10 % und 30 % der größten
Schichtdicke betragen, also der Schichtdicke im Bereich des weiteren Werkstoffes der Bereiche 9.
In folgender Tabelle sind einige ausgewählte Beispiele von Materialkombinationen für die Bereiche 8 und 9 der Gleitschicht 3 in Zusammenhang mit deren bevorzugten Verwendung angegeben. Diese Beispiele sollen aber in Hinblick auf den Schutzbereich der Anmeldung keinen einschränkenden Charakter aufweisen, solange für die Gleitschicht 3 Bereiche 8, 9 vorgesehen werden, die miteinander verglichen eine unterschiedliche Härte aufweisen, wobei der oder die Bereich(e) im Vergleich zu dem oder den Bereich(en) 9 härter sind. Es sind also auch andere Hart/Weich- Kombinationen im Rahmen der Erfindung möglich.
Nr. Bereich 8 Bereich 9 Anwendung
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Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Gleitlagers 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der ein- zelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang im Rahmen der Ansprüche mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Gleitlagers 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden.
Bezugszeichenaufstellung
Gleitlager
Stützelement
Gleitschicht
Lagermetallschicht
Werkstoff
Maske
Beschichtungseinrichtun;
Bereich
Bereich
Sprühdüse
Kennzeichen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagers (1), nach dem auf einer Substratoberfläche eines Substrats durch ein Spritzverfahren zumindest eine Schicht, insbesondere eine Gleitschicht (3), abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schicht aus zumindest zwei zueinander verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, wobei in einem ersten Schritt einer erster Werkstoffe (5) nur in zumindest einem definierten Bereich (8) auf das Substrat aufgespritzt wird, wobei Bereiche der Substratoberfläche, die mit diesem Werkstoff (5) nicht beschichtet werden sollen, mit einer Maske (6) vor dem Abscheiden des Werkstoffes (5) geschützt werden, und dass in zumindest einem zweiten Schritt der oder die weitere(n) Bereich(e) (9) mit zumindest einem der weiteren Werkstoffe durch Spritzen beschichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Werkstoff vorerst vollflächig auf das Substrat aufgebracht wird und der erste Werkstoff (5) danach durch eine mechanische Nachbearbeitung der Schicht freigelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abscheidung des zumindest einen weiteren Werkstoffes auf dem Substrat ebenfalls eine Maske (6) zur Ausblendung von dem mit dem ersten Werkstoff (5) bereits beschichteten Bereich (8) der Substratoberfläche verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Werkstoffe nach einem Kaltgasspritzverfahren oder nach einem Hochge- schwindigkeitsflammspritzverfahren aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Werkstoff (5) ein Werkstoff aufgespritzt wird, der eine Härte aufweist, die um mindestens 20 % größer ist als die Härte des zumindest einen weiteren aufgespritzten Werkstoffes.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Werkstoff ausschließlich im Bereich zumindest einer Seitenkante der Substratoberfläche aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Werkstoffe mit jeweils einem unterschiedlichen Spritzverfahren aufgespritzt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere Werkstoff mit einer größeren Oberflächenrauigkeit und/oder höheren Porosität abgeschieden wird als der erste Werkstoff (5).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Werkstoff (5) zumindest teilweise in Form eines Kennzeichens aufgebracht wird.
10. Gleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2) und eine Gleitschicht (3), wobei die Gleitschicht (3) in einer Ebene in zumindest zwei Bereiche (8, 9) unterteilt ist, die aus einem ersten Werkstoff (5) und einem dazu unterschiedlichen zweiten Werkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bereiche aus Werkstoffpulvern bestehen, die mittels eines Spritzverfahrens aufgebracht sind, wobei in den Grenzbereichen zwischen den Werkstoffen eine Verbindung besteht.
1 1. Gleitlager (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch einen kaltkinetischen Verdichtungsprozess hergestellt ist.
12. Gleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2) und eine Gleitschicht (3), wobei die Gleitschicht (3) in einer Ebene in zumindest zwei Bereiche (8, 9) unterteilt ist, die aus einem ersten Werkstoff (5) und einen dazu unterschiedlichen zweiten Werkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Bereich (8) ein metallischer Gleitlagerwerkstoff und im zweiten Bereich (9) ein Gleitlack aufgetragen ist.
13. Gleitlager (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack in zumindest einem Seitenbereich der Gleitschicht (3) angeordnet ist.
14. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bereiche (8, 9) zumindest teilweise eine unterschiedliche Schichtdicke aufweisen.
15. Gleitlager (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere
Werkstoff der zumindest zwei unterschiedlichen Werkstoffe der eine geringere Härte aufweist als der erste Werkstoff (5) eine größere Schichtdicke aufweist.
16. Gleitlager (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtdickenunterschied zwischen 10 % und 30 % der größten Schichtdicke beträgt.
17. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei unterschiedlichen Bereiche (8, 9) eine unterschiedliche Oberflächen- rauigkeit aufweisen.
18. Gleitlager (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff mit der geringeren Härte eine größere Oberflächenrauigkeit aufweist.
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