DE822746C

DE822746C - Verfahren zum Herstellen von metallischen Gleitlagern

Info

Publication number: DE822746C
Application number: DEP2860A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; Dr-Ing Gerhard Schrag
Original assignee: Dr-Ing Gerhard Schrag; Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; GERHARD SCHRAG DR ING; HABIL ERICH GEBHARDT DR ING; SCHRAG GERHARD DR ING
Current assignee: Dr-Ing Gerhard Schrag; Dr-Ing Habil Erich Gebhardt; GERHARD SCHRAG DR ING; HABIL ERICH GEBHARDT DR ING; SCHRAG GERHARD DR ING
Priority date: 1949-05-10
Filing date: 1949-05-10
Publication date: 1951-11-29

Description

Verfahren zum Herstellen von metallischen Gleitlagern Es ist seit einiger Zeit bekannt, daß das Einlaufen von Gleitlagern, insbesondere von solchen mit Schalen aus Kupfer- oder Eisenlegierungen, wesentlich schneller und gefahrloser erfolgt, wenn die Laufflächen der Schalen mit einer sehr dünnen Schicht eines weichen Metalls, z. B. mit Blei, überzogen werden. Dabei darf angenommen werden, claß diese weiche, duktile Metallschicht ähnlich wirkt wie ein zwischen Lauffläche und Welle eingebrachtes Poliermittel, in dem die bei der Bearbeitung der Lagerelemente übrig gebliebenen Rauhigkeiten beim Anlaufen des Lagers rasch und vollständig geglättet werden. Die Stärke der Metallschicht wird mit etwa 20,u angegeben. Die Aufbringung erfolgt elektrolytisch aus wäßriger Lösung. Daneben sind noch Verfahren bekannt, welche die Aufdampfung einer Metallschicht auf die Lagerschale empfehlen.
Die beschriebene Auftragung dünnerMetallschichten auf die Laufflächen führen zwar zu einer sehr erheblichen Verkürzung der Einlaufzeiten, doch haben diese Verfahren keine wesentliche Bedeutung erlangen können, und zwar aus folgenden Gründen i. Die aufgebrachten Metallschichten tragen auf, d. h. die Abmessungen der Lagerschalen werden entsprechend der Schichtdicke verändert, so daß Schale und Welle nicht mehr zusammenpassen und eine Nacharbeit der Welle notwendig ist. Dies trifft insbesondere bei der erwähnten elektrolytischen Auftragung zu, wo größere Schichtstärken erforderlich sind als beim Aufdampfverfahren. Eine vorherige Berücksichtigung dieser Auftragung bei der Herstellung der Lagerelemente ist nur mit großen Schwierigkeiten möglich, die das Verfahren für den praktischen Betrieb unrentabel machen. Da Gleitlager besonders enge Herstellungstoleranzen erfordern, und da die Tragfähigkeit und Lebensdauer in höchstem Maße von der Form- und Maßgenauigkeit der Lager abhängen, verbietet sich eine solche Maßnahme zwangsläufig. Dazu kommt,. daß eine elektrolytische Abscheidung bei einer Reihe von Metallen technisch überhaupt nicht möglich ist.
2. Die auf die Lagerschalen aufgebrachten Metallschichten haften nicht genügend fest auf dem Grundwerkstoff und werden beim Lauf des Lagers, insbesondere bei Stoß und Schlag, leicht abgerissen.
3. Bei der elektrolytischen Auftragung der Metallschichten wirken sich scharfe Kanten an den zu bekleidenden Lagerschalen ungünstig aus, weil dort infolge der hohen Stromdichten die Metallabscheidung zu schnell und stürmisch und daher lose in Form von Dendriten erfolgt. Solche Metallschichten sind für den zur Frage stehenden Zweck unbrauchbar.
4. Die Auftragung von Metallschichten nach dem Aufdampfverfahren erfordert sehr kostspielige Einrichtungen, insbesondere wegen der hohen Verdampfungstemperatur der aufzutragenden Metalle und wegen der Notwendigkeit, den Vorgang zur Vermeidung einer Oxydation der Metalldämpfe im Vakuum oder in neutraler Atmosphäre (Wasserstoff, Argon) ablaufen zu lassen.
Es hat sich nun auf Grund umfangreicher Untersuchungen gezeigt, daß die aufgeführten Nachteile bei voller Wahrung der Vorteile vollständig behoben werden können, wenn die Aufbringung der Metallschichten durch Reaktionen in flüssigen Salzschmelzen erfolgt. Demgemäß wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Verbesserung der Eigenschaften metallischer Gleitlager mittels dünner Schichten aus reinen Metallen oder Legierungen dadurch zu erreichen, daß eines der Lagerelemente, d. h. entweder die Lagerschalen oder die Wellen in eine flüssige Salzschmelze getaucht werden, die das jeweils abzuscheidende Metall bzw. die Komponenten der abzuscheidenden Legierung in Form entsprechender Salze enthält. Gegebenenfalls kann es von Vorteil sein, beide Lagerelemente in flüssige Salzschmelzen zu tauchen, die die jeweils abzuscheidenden Metalle bzw. die Komponenten der abzuscheidenden Legierungen in Form entsprechender Salze enthalten. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, in einer Lagerschale mit harter Oberfläche eine Welle mit weicher Oberfläche laufen zu lassen, falls sich dies für bestimmte Zwecke als notwendig erweisen sollte.
Der Ablauf der Reaktionen beim Eintauchen der Lagerelemente in die entsprechenden Salzschmelzen erfolgt nach folgendem Schema: Mel + Mem - Salz = Mel - Salz + Mea. Dabei bedeutet Mel Metall des Gleitlagerwerkstoffes, Mea abzuscheidendes Metall.
Es handelt sich also hierbei um Reaktionen, bei denen etwa ebenso viele Meä Atome auf der getauchten Lagerschale abgeschieden werden, als umgekehrt Mei Atome von der Lagerschale in die Salzschmelze übergeführt werden. Dabei ergeben sich folgende Vorteile i. Wahrung absoluter Maßbeständigkeit der behandelten Lagerschalen.
2. Das abgeschiedene Metall diffundiert bei der Arbeitstemperatur, die sich nach dem Schmelzpunkt der jeweiligen Salzschmelze richtet, in die getauchte Lagerschale unter Legierungsbildung ein und verbindet somit die oberflächliche Metallschicht äußerst fest mit dem Grundwerkstoff der Schale.
3. An sämtlichen Stellen der getauchten Schale, gleichgültig ob Kante, Bohrung oder Fläche, ist die abgeschiedene Metallschicht von gleicher Dicke und gleicher Beschaffenheit.
4. Die technische Durchführung ist denkbar einfach. Die Tauchdauer beträgt je nach Art der abzuscheidenden und der zu behandelnden Werkstoffe nur etwa 1/2 bis io Minuten. Nacharbeit ist nicht notwendig.
Eingehende Lagerprüfungen, die stets unter genau denselben Versuchsbedingungen durchgeführt wurden, zeigten nunmehr, daß derartig behandelte Schalen gegenüber den unbehandelten außerordentliche Vorteile aufweisen. Die schon früher auf Grund der beschriebenen elektrolytischen Auftragung aus wäßriger Lösung oder der Bedampfung festgestellten Verbesserungen des Einlaufverhaltens der Lager konnte vollauf bestätigt werden. Zusätzlich wurde aber noch eine Anzahl weiterer Vorteile festgestellt, die sich vor allem auf eine wesentliche Verbesserung der Tragfähigkeit, des Notlaufes, der Laufspiegelbildung und auf erheblich geringere Erwärmung des Lagers während des Betriebes beziehen.
Die nach dem beschriebenen Verfahren zu behandelnden Innenflächen der Lagerschalen können vorzugsweise aus folgenden Werkstoffen bestehen (Mel in obiger Gleichung) : Eisen und Eisenlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Zink und Zinklegierungen.
Dabei ist es gleichgültig, ob Einstofflager oder Mehrstoffverbundlager vorliegen. Im letzteren Fall ist lediglich erforderlich, daß die innere Schicht der Schale aus einem der genannten Werkstoffe besteht.
Zur Abscheidung auf der Lagerschale können hauptsächlich folgende Werkstoffe verwendet werden (Me, in obiger Gleichung) : Zinn, Blei, Wismut, Antimon, Kadmium, Zink, Thallium, Indium, Gallium, Kupfer und die Edelmetalle entweder einzeln oder in beliebiger Kombination. Grundsätzlich können sämtliche Metalle und Legierungen abgeschieden werden, die bei der betreffenden Arbeitstemperatur im Salzbad elektrochemisch edler sind als der Grundwerkstoff. Zwei oder mehrere der aufgeführten Metalle können gleichzeitig als Legierung abgeschieden werden, wenn die Schmelze ein entsprechendes Gemisch aus zwei oder mehreren Metallsalzen enthält.
In einzelnen Fällen, insbesondere dann, wenn ein zur Abscheidung vorgesehenes Metall bzw. eine Legierung sich schlecht mit dem Lagerwerkstoff legiert, ist es zweckmäßig, zunächst eine Zwischenschicht auf einem anderen Metall oder einer anderen Legierung abzuscheiden, die sich sowohl mit dem Lagerwerkstoff als auch mit der gewünschten Oberflächenschicht leicht legiert. Ein solches Vorgehen ist zweckmäßig, wenn z. B. Blei auf Eisen abgeschieden werden soll. Als Zwischenschicht kann Zinn verwendet werden. Beispiele Eine auf dem Markt befindliche Lagerschale aus Sondermessing wurde durch Eintauchen in eine zinnchlorürhaltige Salzschmelze verzinnt. Außerdem wurde eine gleichartige Lagerschale durch Eintauchen in eine bleichloridhaltige Salzschmelze verbleit. Die Abmessungen der Schalen blieben dabei konstant. Die neu entstandenen Metallschichten waren festhaftend und an allen Stellen völlig gleichartig beschaffen. Ohne weitere Nacharbeit wurden die so behandelten Schalen geprüft. Unter jeweils genau gleichen Untersuchungsbedingungen ergaben sich z. B. bezüglich der Tragfähigkeit der Lager folgende Befunde:

Beispiel i Beispiel 2

Sondermessinglager

unbehandelt . . etwa ioo kg/cm2 etwa 14o kg/cm2

verzinnt...... - 4oo kg/cm2 - 54o kg/cm2

verbleit ...... - 42o kg/cm2 - 58o kg/cm2

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von metallischen Gleitlagern, die auf der Gleitfläche eine dünne Schicht aus reinen Metallen oder Metallegierungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Lagerelemente (Lagerschale oder Welle) in eine flüssige, wasserfreie Salzschmelze getaucht wird, die das jeweils abzuscheidende Metall bzw. die Komponenten der abzuscheidenden Legierung in Form entsprechender Salze enthält, und die auf den getauchten Gegenstand durch Austausch von Metallatomen einen festhaftenden Niederschlag erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente in flüssige, wasserfreie Salzschmelzen getaucht werden die jeweils mehrere der abzuscheidenden Metalle bzw. der Komponenten der abzuscheidenden Legierungen in Form entsprechender Salze enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der unbehandelten Lagerschalen zunächst mit einer aus Metall oder einer Metallegierung bestehenden Zwischenschicht versehen werden, auf der sodann die Oberflächenschicht aus einem anderen Metall bzw. einer anderen Legierung abgeschieden wird.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der unbehandelten Wellen zunächst mit einer aus Metall oder einer Metallegierung bestehenden Zwischenschicht versehen werden, auf der sodann die Oberflächenschicht aus einem anderen Metall bzw. einer anderen Legierung abgeschieden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der unbehandelten Lagerschalen und die Laufflächen der unbehandelten Wellen zunächst mit einer aus Metall oder Metallegierung bestehenden Zwischenschicht versehen werden, auf der sodann die Oberflächenschicht aus einem anderen Metall bzw. einer anderen Legierung abgeschieden wird.