Verfahren zum Auskleiden von Hohlkörpern, wie Lagerschalen, Lagerbüchsen, Pleuelköpfen und dergleichen mit Metall, sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auskleiden von Hohlkörpern, wie La gerschalen, Lagerbüchsen, Pleuelköpfen und dergleichen, mit Metall, z. B. Lagerweiss metall, Bleibronze oder dergleichen, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung desselben. Die Erfindung ist unter Mitarbeit des Herrn Dr. Max Armbruster in Schierstein bei Wies baden entstanden.
Erfindungsgemäss erfolgt das Auskleiden eines Hohlkörpers, z. B. einer Lagerschale, einer Lagerbüchse, eines Pleuelkopfes oder dergleichen, mit Metall, z. B. Lagerweiss metall, Bleibronze oder dergleichen, derart, dass der auszukleidende Hohlkörper am un tern Ende einer vertikalen Welle befestigt und in ein flüssiges Metallbad bis zur Er reichung der gleichen oder annähernd glei chen Temperatur desselben eingetaucht wird.
Dabei erfolgt, unter Vermeidung von Oxyd- bildengen an der Verbindungsfläche durch Diffusion eine innige, spannungsfreie Bin dung zwischen Hohlkörper und Ausklei- dungsmetall. Darauf wird der Hohlkörper zum Zwecke einer von aussen nach innen fort schreitenden Abkühlung des Ganzen ein schliesslich der Auskleidung wieder ausge tauscht.
Dem eigentlichen Auskleidungsmetallbarl können ein oder auch mehrere Vorberei tungsbäder vorgeschaltet sein, die zur Reini gung (z. B. Säurebäder), zur Erzielung eines feinen metallischen Überzuges (z. B. Zinn bad), zur Reduktion (z. B. Salze oder Me talle) dienen. Ebenso können nach dem Aus kleidungsmetallbad noch. Nachbehandlungs bäder, z. B. Kühlmittelbäder, vorgesehen sein. Alle diese Bäder können entweder hin tereinander auf einer Kreisbahn oder auf sonstwie verlaufendem Weg, z. B. einer Ge- raden, angeordnet sein, oder auch, bis auf das Kühlmittelbad, übereinander.
Bei Hin tereinanderschaltung kann das Ein- und Aus tauchen in einem oder mehreren Räumen mit reduzierenden Eigenschaften zur Beseitigung von Oxyden oder zur Verhinderung der Oxydbildung erfolgen. Die Übereinander anordnung der Bäder kann in einfacher WTeise durch Übereinanderschichten von Sub stanzen jeweils geringeren spezifischen Ge wichtes, Benutzung von Materialien mit ge ringer und gegebenenfalls nicht nachteiliger, chemischer Affinität oder Ausnutzung ver schiedener physikalischer-Zustände, wie flüs sig und gasförmig, erfolgen, und zwar stets so, dass eine Mischung der einzelnen über einander geschichteten Bäder vermieden ist.
Die Beseitigung von anhaftenden Oxyden kann dabei beispielsweise beim Durchtauchen des Hohlkörpers durch eine auf dem Aus gussbad schwimmende Schicht Borax erfol gen. Zweckmässigerweise erfolgt die Tempe <B>l</B> schon im Vorbereitungsbad, aus dem der Hohlkörper (z.
B. eine Lagerschale) bei Hintereinanderscha.ltung der Bäder durch rasches Umtauchen ins eigentliche Ausklei- dungsmetallbad gelangt, oder bei Übereinan- derschaltung der Bäder durch jeweils tiefe res Eintauchen (Durchtauchen) derselbe Zweck erreicht wird.
Der Hohlkörper (z. B. eine Lagerschale) bleibt während der Durchführung des Ver fahrens an der Aufspannvorrichtung der ver- tikalen Welle und kann zusammen mit die ser zur Erzielung einer Schleuderkra.ftwir- kung in Rotation versetzt werden. Zweck mässigerweise soll die Rotation erst einige Zeit nach dem Eintauchen in das Metallbad erfolgen.
Nach erfolgtem Austauchen und dem zur Vermeidung von Lunkerbildungen von aussen nach innen fortschreitenden, zen tripetalen Abkühlungsverlauf des Hohlkör pers zusammen mit seiner Auskleidung an der Luft oder im Kühlmittelbad bei still stehendem oder auch rotierendem Hohlkör per kann dieser zusammen mit der eigent lichen Auskleidung noch einem beliebigen Vergütungsprozess unterworfen werden.
Statt die vertikale Welle mit der Aufspannvor- richtung samt dem eingespannten Hohlkör per zur Herbeiführung .des Tauchvorganges bei feststehenden Bädern zu heben und zu senken, kann man auch in umgekehrter Weise verfahren und die Bäder bewegen, also diese heben und senken. Bei Hinter- einanderschaltung der Bäder kann man ent weder die Bäder selbst oder aber auch die vertikale Welle mit der Aufspannvorrich- tung bewegen. Statt nur einer, können auch mehrere Wellen mit Aufspannvorrichtungen hintereinander vorgesehen sein.
Die Schal tung .der verschiedenen Bewegungsvorgänge, wie sie zur Reinigung, Reduktion, zum Er wärmen, Auskleiden und Abkühlen notwen dig sind, kann von Hand oder auf mecha nische Art und im letzteren Falle halb- oder vollautomatisch erfolgen, z. B. durch Ver wendung von Kurvenscheiben, Zahnstangen, Zahnrädern oder dergleichen, und zwar wäh rend des Umlaufens von die vertikalen Wel len mit den Aufspannvorrichtungen tragen den Armen um ihre Tragsäule, wobei die vertikalen Wellen mit den Aufspannvorrich- tungen unabhängig hiervon um sich selbst rotieren können.
Jede Aufspannvorrichtung für den Hohl körper kann in einfacher Ausführung aus einer am untern Ende der vertikalen Welle festen Platte bezw. einem Teller mit Be festigungsmitteln für diesen bestehen. Sie kann auch aus zwei achsial gegeneinander verschiebbaren und festspannbaren Tellern bestehen, derart, dass diese beiden Teller den eigentlichen Auskleidungsraum für den Hohlkörper nach oben und unten begrenzen.
Der untere von ihnen ist hierbei mit einer Öffnung oder auch mehreren Öffnungen für den Zutritt des flüssigen Auskleidungsmetal- les versehen, die verschliessbar sein können.
Wo erforderlich, kann innerhalb des Hohl körpers noch ein Giessdorn mit Mantel abstand von diesem vorgesehen sein, der den auszugiessenden Ringraum, also auch die auf den Hohlkörper aufzubringende Metall schicht bezw. die Auskleidung selbst, innen- seitig begrenzt und gleichzeitig den von aussen nach innen fortschreitenden, zentripe talen Abkühlungsverlauf gewährleistet; da durch wird das sonst häufig vorkommende L & en der Auskleidung vom Hohlkörper in folge von 3#lateria.lschwindung vermieden.
Diese Giessdorne können unabhängig von der Aufspannvorrichtung vertikal verschiebbar sein und so gleichzeitig als Abschlussorgan für die im untern Teller der Aufspannvor- richtung vorgesehenen Durchtrittsöffnungen für das fliissige Metall dienen. An Stelle des acbsial beweglichen Giessdornes kann für die sen Zweck eine besondere, diesen durchdrin gende und sich in ihm führende Stange mit Abschlussteller Verwendung finden, wobei dann der eigentliche Giessdorn selbst nicht achsial verschiebbar zu sein braucht.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Beispiele der zur Ausführung des Verfahrens verwendbaren Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anzahl in einer geschlossenen Kreisbahn angeordnete Eintauchbäder mit an einer zen tral dazu angeordneten Säule gelagertem Armstern, der mit den an seinen freien Arm- end < ,ri vorgesehenen Aufspannvorrichtungen für die Hohlkörper über den Bädern um die Säule drehbar ist;
Fig. n zeigt eine Ausführung mit in -inem über feststehenden Eintauchbädern in <B>-</B> und absteigender Bewegung fahrbaren <B>i</B> auf n n Wagen gelagerter und mit der Aufspannvor- richtung, sowie direktem Motorantrieb ver- ehener grelle. einem an einer Säule gelenkig aufgehängtem Lenkarm für den 'Vagen und in der Längsrichtung wellenförmig geboge nen Laufschienen für diesen (Bad, Hohlkör per und Aufspannvorrichtung im Schnitt);
Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit an einer Säule auf- und niederbewegbarem, starrem Arm, sowie direktem Motorenantrieb für die mit der Aufspannvorrichtung versehene Welle und fahrbaren Eintauchbädern, bei eingetauchtem Hohlkörper (Bad, Hohlkörper und Aufspannvorrichtung im Schnitt);
Fig. 4 zeigt eine Aufspannvorrichtung mit vertikaler, auf- und abbewegbarer Welle und einen unabhängig hiervon, ebenfalls auf- und abbewegbaren Giessdorn zum Abschluss der im untern Aufspannteller für den Ein tritt des flüssigen Metalles vorgesehenen Öffnungen im Schnitt. (Die verschiedenen '#Ärellen sind hier teleskopartig übereinander geschoben.)
In Fig. 1 bezeichnet a eine zentrale .Säule mit drehbar darauf gelagertem Armstern und im greise -darum angeordneten Eintauch- bädern b. Jeder Arm c des drehbaren Ster nes trägt an seinem freien, bis über die Ein tauchbäder ragenden Ende eine vertikale, heb- und senkbare Welle d mit Antriebs motor e. Am untern Ende der Wellen d be finden sich Aufspannvorrichtungen für die Hohlkörper. In Fig. 2 bezeichnet a eine zen trale Säule mit darauf drehbarem Arm c.
L ist ein feststehendes Auskleidungsmetall- bad. f sind Laufschienen, die in der Längs richtung wellenförmig gebogen sind, und g ein mit Rollen h versehener und auf diesem laufender Wagen. Dieser trägt die von einem Motor e antreibbare, vertikale Welle d mit einer am untern freien Ende festen Auf- spannvorrichtung für den Hohlkörper.
Die Aufspannvorrichtung besteht hier aus einem 'l oller i mit .durchbohrtem Kopf zum Auf stecken auf das mit Gewinde und Befesti- gungsmutter versehene freie Ende der Welle d. Der Aufspannteller i besitzt einen Rand mit Innengewinde, in welches der am obern Ende ein kurzes Stück mit Aussengewinde versehene Hohlkörper 7e eingeschraubt wird. Dieser besitzt eine Bodenöffnung Z für den Eintritt des flüssigen Metallos.
Mit k' ist in strichpunktierten Linien die auf die Innen seite des Hohlkörpers aufzubringende Aus kleidungsschicht bezeichnet, deren Stärke durch die Grösse der Bodenöffnung bestimmt ist. n ist ein mit einem Ende an einem Zap fen n des Armes c und mit seinem andern Ende in Schlitzführung an einem Zapfen o des Wagens g aufgehängter Lenker, der während des Drehens des Armes c um die Säule ca den Wagen g mit Motor e, Welle d,
Aufspannvorrichtung und Hohlkörper über die in der Längsrichtung wellenförmig ge bogenen Schienen hinwegführt und dabei den letzteren in die im greise angeordneten Bä der automatisch ein- und austauchen lässt.
In Fig. 3 bezeichnet a wieder .die zen trale Säule und c den hier nicht drehbaren, sondern mit Hilfe eines Handrades r unter Vermittlung von Zahnrad und Zahnstange nur auf- und niederbewegbaren Arm als Trä ger der durch einen Motor e antreibbaren, vertikalen Welle d mit der Aufspannvor- richtung für den Hohlkörper k.
Die Auf spannvorrichtung besteht hier aus zwei Plat ten bezw. Tellern<I>i</I> und i', von denen der untere, i1, am freien Ende der Welle d ab nehmbar befestigt, sowie mit Öffnungen s für den Eintritt des flüssigen Auskleidungs- metalles in den eigentlichen auszufüllenden Raum versehen ist und der obere mit Hilfe einer geeigneten Festklemmvorrichtung t auf der Welle d verschiebbar und gegen den un tern einstellbar ist.
Zwischen beiden Tellern <I>i</I> und i' erfolgt dann die Einspannung des' Hohlkörpers, indem dieser, nach vorheriger Abnahme des Tellers i1 über die Welle d ge schoben, dann der Teller i' am freien Wel lenende wieder befestigt, der Hohlkörper auf denselben aufgesetzt und der obere Teller i dagegen gedrückt und mit Hilfe des Klemm hebels<I>t</I> festgespannt wird. k' deutet in strichpunktierten Linien wieder die auf die Innenseite des Hohlkörpers aufzubringende Auskleidungsschicht an, deren Stärke hier ebenfalls durch .die Lage der Bödenöffnungen s bestimmt ist.
Mit b ist ein Auskleidungs- inetallbad bezeichnet, das hier mit Laufrol len versehen und auf Schienen fahrbar ist, wenn der Arm c an der Säule a nach oben verschoben und die Aufspannvorrichtung aus demselben ausgehoben ist, sich also ausserhalb desselben befindet. Im Kreise oder auch in einer andern Bahn hintereinander angeord nete Bäder können bei dieser Anordnung nacheinander unter die eigentliche Tauchvor richtung gefahren werden, wenn .diese aus getaucht ist.
In Fig. 4 bezeichnet b ein Auskleidungsmetallbad. Die Aufspannvor- richtung <I>i,</I> i' für den Hohlkörper k ist hier etwas anders ausgebildet und das Bewegen ihres obern .Spanntellers i erfolgt mit Hilfe eines mit Innengewinde versehenen Hand-. rades i' auf einer mit entsprechendem Aussen gewinde versehenen Hohlwelle v.
In letzte rer ist achsial verschiebbar eine zweite Hohl welle w und in dieser schliesslich die an ihrem freien Ende den untern Teller i' der Auf- spannvorriehtung tragende Welle d angeord net. Am untern Ende der Hohlwelle w ist ein besonderer Giessdorn x befestigt, der un abhängig von der Welle d gehoben und ge senkt werden, also zum (Offnen und Schlie ssen der im untern Spannteller i' vorgese henen Eintrittsöffnungen s Verwendung fin den kann. Alle drei Wellen<I>d,</I> v und<I>w</I> sind zum Beispiel mit Hilfe eines durchgesteck ten Keils gekuppelt.
Process for lining hollow bodies, such as bearing shells, bearing bushes, connecting rod heads and the like with metal, as well as apparatus for carrying out the process. The invention relates to a method for lining hollow bodies, such as La gerschalen, bearing bushes, connecting rod heads and the like, with metal, for. B. Lagerweiss metal, lead bronze or the like, and a device for executing the same. The invention was made with the collaboration of Dr. Max Armbruster in Schierstein near Wiesbaden.
According to the invention, the lining of a hollow body, for. B. a bearing shell, a bearing bush, a connecting rod head or the like, with metal, for. B. Lagerweiss metal, lead bronze or the like, such that the hollow body to be lined is attached to the un tern end of a vertical shaft and immersed in a liquid metal bath until reaching the same or approximately the same temperature.
In this case, an intimate, tension-free bond between the hollow body and the lining metal takes place by avoiding the formation of oxide on the connecting surface by diffusion. The hollow body is then exchanged again for the purpose of cooling the whole thing progressively from the outside inwards, including the lining.
The actual lining metal bar can be preceded by one or more preparatory baths, which are used for cleaning (e.g. acid baths), to achieve a fine metallic coating (e.g. tin bath), for reduction (e.g. salts or Me talle) serve. Likewise, after the metal bath from the clothing. Post-treatment baths, e.g. B. coolant baths may be provided. All these baths can either one behind the other on a circular path or on some other way running, z. B. a straight line, or, except for the coolant bath, one above the other.
When connected in series, immersion and extraction can take place in one or more rooms with reducing properties to remove oxides or to prevent the formation of oxides. The baths can be arranged on top of each other simply by layering substances with a lower specific weight, using materials with low and possibly non-disadvantageous chemical affinity or using different physical states, such as liquid and gaseous, and always in such a way that a mixture of the individual baths layered on top of one another is avoided.
Adhering oxides can be removed, for example, when the hollow body is dipped through a layer of borax floating on the pouring bath. The temperature is expediently already carried out in the preparatory bath from which the hollow body (e.g.
B. a bearing shell) when the baths are connected one behind the other by rapid immersion in the actual lining metal bath, or when the baths are connected one above the other, the same purpose is achieved by dipping deeper in each case.
The hollow body (eg a bearing shell) remains on the clamping device of the vertical shaft while the method is being carried out and can be set in rotation together with this to achieve a centrifugal force effect. It is advisable that the rotation should take place some time after immersion in the metal bath.
After dipping and the zen tripetal cooling process of the Hohlkör pers, which progresses from the outside to the inside to avoid the formation of cavities, together with its lining in the air or in the coolant bath when the hollow body is stationary or rotating, this can still be any one together with the actual lining Compensation process are subject to.
Instead of raising and lowering the vertical shaft with the clamping device including the clamped hollow body to bring about the immersion process in stationary baths, one can also move in the opposite way and move the baths, i.e. raise and lower them. When the baths are connected one behind the other, either the baths themselves or the vertical shaft with the clamping device can be moved. Instead of just one, several shafts with clamping devices can be provided one behind the other.
The scarf device .der the various movement processes, such as those required for cleaning, reduction, warming up, undressing and cooling down, can be done by hand or in a mechanical manner, and in the latter case semi- or fully automatically, eg. B. by using cams, racks, gears or the like, and that during the rotation of the vertical Wel len with the fixtures carry the arms around their support column, the vertical shafts with the fixtures rotate around themselves independently can.
Each jig for the hollow body can BEZW in a simple design from a fixed at the lower end of the vertical shaft plate. a plate with Be fasteners exist for this. It can also consist of two plates which can be axially displaced and clamped against one another in such a way that these two plates delimit the actual lining space for the hollow body at the top and bottom.
The lower of them is provided with an opening or also several openings for the access of the liquid lining metal, which can be closable.
Where necessary, a casting mandrel with a jacket distance from this can be provided within the hollow body, which layer BEZW of the annular space to be poured, so also the metal to be applied to the hollow body. the lining itself, delimited on the inside and at the same time ensures the centripetal cooling process that progresses from the outside to the inside; this avoids the otherwise frequent loosening of the lining from the hollow body as a result of 3 # laterial shrinkage.
These casting mandrels can be vertically displaceable independently of the clamping device and thus simultaneously serve as a closing element for the passage openings for the liquid metal provided in the lower plate of the clamping device. Instead of the acbsial movable casting mandrel can be used for this purpose, a special, this penetrating and leading in him rod with end plate use, in which case the actual casting mandrel itself need not be axially displaceable.
The drawing illustrates some examples of the apparatus that can be used to carry out the method.
1 shows a schematic representation of a number of immersion baths arranged in a closed circular path with an arm star mounted on a column arranged centrally for this purpose, which can be rotated around the column with the clamping devices for the hollow bodies provided at its free arm end is;
Fig. N shows an embodiment with in -inem over fixed immersion baths in <B> - </B> and descending movement movable <B> i </B> on nn carriages and with the clamping device, as well as direct motor drive. rather glaring. one on a column articulated steering arm for the 'Vagen and in the longitudinal direction wave-shaped bent NEN running rails for this (bath, Hohlkör by and jig in section);
3 shows an embodiment with a rigid arm that can be moved up and down on a column, as well as a direct motor drive for the shaft provided with the jig and mobile immersion baths, with the hollow body submerged (bath, hollow body and jig in section);
4 shows a jig with a vertical shaft that can be moved up and down and a casting mandrel that can also be moved up and down independently of this to complete the openings provided in the lower clamping plate for the liquid metal to occur. (The different '# arelles are telescoped on top of each other here.)
In Fig. 1, a denotes a central .Säule with a rotatably mounted arm star and in the old immersion baths b arranged around it. Each arm c of the rotatable star carries on its free end protruding beyond the immersion baths a vertical, raised and lowered shaft d with drive motor e. At the lower end of the shafts there are jigs for the hollow bodies. In Fig. 2, a denotes a zen tral column with a rotatable arm c.
L is a fixed metal lining bath. f are rails that are curved in the longitudinal direction undulating, and g is provided with rollers h and running on this carriage. This carries the vertical shaft d, which can be driven by a motor e, with a clamping device for the hollow body fixed at the lower free end.
The clamping device here consists of a roller with a through-drilled head to be slipped onto the free end of the shaft, which is provided with a thread and a fastening nut. The clamping plate i has an edge with an internal thread into which the hollow body 7e, which is provided with a short piece of external thread at the upper end, is screwed. This has a bottom opening Z for the entry of the liquid metal lot.
With k 'in dash-dotted lines the to be applied to the inside of the hollow body from the clothing layer is referred to, the thickness of which is determined by the size of the floor opening. n is a handlebar suspended with one end on a pin n of the arm c and with its other end in a slot guide on a pin o of the carriage g, which during the rotation of the arm c around the column ca the carriage g with motor e, shaft d,
Clamping device and hollow body leads away over the rails, which are curved in a wave-like shape in the longitudinal direction, and the latter automatically plunges into and out of the baths arranged in the aged.
In Fig. 3, a again .die zen tral column and c denotes the not rotatable, but with the help of a handwheel r with the mediation of gear and rack only up and down movable arm as Trä ger the driven by a motor e, vertical shaft d with the clamping device for the hollow body k.
The jig consists of two plat ten respectively. Disks <I> i </I> and i ', of which the lower one, i1, is removably attached to the free end of the shaft d and is provided with openings s for the entry of the liquid lining metal into the actual space to be filled and the upper one can be slid on the shaft d with the aid of a suitable clamping device t and can be adjusted against the lower one.
The 'hollow body is then clamped between the two plates <I> i </I> and i' by sliding it over the shaft d after removing the plate i1, then reattaching the plate i 'to the free end of the shaft. the hollow body is placed on it and the upper plate i is pressed against it and clamped with the help of the clamping lever <I> t </I>. k 'again indicates in dash-dotted lines the lining layer to be applied to the inside of the hollow body, the thickness of which is also determined here by the position of the floor openings s.
A metal lining bath is denoted by b, which is provided with rollers here and can be moved on rails when the arm c is moved upwards on the column a and the jig is lifted out of the same, ie is located outside the same. With this arrangement, baths arranged one behind the other in a circle or in another path can be moved one after the other under the actual Tauchvor direction if .this is dipped.
In Fig. 4, b denotes a lining metal bath. The clamping device <I> i, </I> i 'for the hollow body k is configured somewhat differently here, and the movement of its upper clamping plate i takes place with the aid of a hand-held device with an internal thread. rades i 'on a hollow shaft provided with a corresponding external thread v.
In the latter, a second hollow shaft w is axially displaceable and in this finally the shaft d carrying the lower plate i 'of the clamping device at its free end is arranged. A special casting mandrel x is attached to the lower end of the hollow shaft w, which can be raised and lowered independently of the shaft d, i.e. for opening and closing the inlet openings s provided in the lower clamping plate i '. All three Shafts <I> d, </I> v and <I> w </I> are coupled, for example, with the aid of a wedge inserted through them.