ES2923854T3 - Placa de cojinete de deslizamiento - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una placa de apoyo deslizante (1) para movimientos deslizantes axiales y lineales en la construcción de herramientas e ingeniería mecánica, dicha placa de apoyo deslizante (1) está hecha de una placa de soporte (10) y al menos una capa de cubierta (20) hecha de un material compuesto portador de fricción, consistiendo dicho material compuesto en una aleación hecha de una combinación de al menos un metal y una combinación de varios metales de transición. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Placa de cojinete de deslizamiento
La invención se refiere a una placa metálica de cojinete liso y un par de placas de cojinete liso sobre las que se aplica un revestimiento en al menos una superficie, para su uso en una herramienta.
Las placas de cojinete liso suelen estar expuestas a cargas mecánicas, térmicas y erosivas y, por ejemplo, realizan la función de una superficie de deslizamiento entre dos componentes de una herramienta.
Se conoce una placa de metal con fases de plomo intermetálicas a partir de la publicación US 6322902 B1, a la que se aplica un material sinterizado que se une al plomo. Se conocen placas de cojinete liso a partir del documento EP 0661 470 A2, en las que se aplican patrones de cojinete liso irregulares a la superficie (según un principio aleatorio).
Especialmente en herramientas para conformado mecánico y/o procesamiento, en el que una parte superior de la herramienta se mueve con respecto a una parte inferior de la herramienta en un plano de guía, se usan placas de cojinete liso.
A partir del documento DE 10124434 A1, se conoce un método para producir un revestimiento y un revestimiento para metales o aleaciones metálicas tales como aceros, metales sinterizados o aleaciones de aluminio de los campos de la construcción de automóviles y la ingeniería mecánica. El objetivo de este revestimiento es proteger los materiales mencionados del desgaste y la corrosión. En este caso, el revestimiento consiste en una fase de matriz inorgánic a. En una realización específica, el revestimiento consiste en una fase de matriz inorgánica hecha de fosfato de aluminio en la que se incrustan materiales como el óxido de aluminio o el grafito. Tales revestimientos se aplican preferentemente al sustrato a revestir a través de geles a base de agua o dispersiones de fosfato de monoaluminio disuelto y materiales funcionales en polvo dispersados en el mismo, secados y cocidos en un horno.
Los plásticos representan una solución adicional, por ejemplo, PTFE. Debido al hecho de que no se requieren lubricantes, el PTFE (o sus compuestos) se usa ampliamente en la industria alimentaria, en la construcción de puentes, en el soporte de sistemas de tuberías y en la construcción pesada. Cuando se añade PTFE a las piezas estructurales que se mueven libremente, estas pueden contraerse o expandirse debido a los cambios de temperatura sin problemas, pero esto es una desventaja en la fabricación de herramientas.
Además, en la fabricación de herramientas se necesitan placas deslizantes de alta resistencia y bajo mantenimiento que tengan una larga vida útil para un gran número de movimientos deslizantes.
Los elementos deslizantes de bajo mantenimiento se usan en la construcción de herramientas y la ingeniería mecánica, donde se producen movimientos deslizantes axiales y lineales. La combinación de materiales de bronce y lubricante sólido proporciona excelentes propiedades de funcionamiento de emergencia. Los depósitos de lubricante sólido forman a continuación una película lubricante entre los elementos de guía durante los movimientos deslizantes, de manera que la abrasión entre los elementos de guía se reduce muchas veces. Una desventaja para ciertas aplicaciones es que, antes de que se usen por primera vez, tales elementos de guía deben tratarse con un lubricante, que luego se agota con el tiempo.
El objeto de la presente invención es superar las desventajas antes mencionadas y proporcionar placas de cojinete liso que requieran poco mantenimiento, tengan buenas propiedades deslizantes y alta resistencia mecánica y erosiva, y que además sean fáciles de producir y manipular y puedan usarse en diferentes aplicaciones.
Este objetivo se logra mediante la combinación de características según la reivindicación 1.
Un concepto básico de la presente invención es proporcionar una estructura de placa de una placa de cojinete liso o una placa deslizante en la que al menos la pista superficial consiste en un material compuesto de cojinete liso que se ha aplicado a una capa base, preferentemente una placa base metálica, más preferentemente una placa de acero.
Para ello se usa preferentemente una capa de conexión específica entre la capa hecha de material compuesto de cojinete liso y la capa base, por un lado para usar las propiedades del material base metálico para fines de conformación y estabilidad y, al mismo tiempo, para usar las propiedades de un material compuesto específico de cojinete liso hecho de una combinación de diferentes metales de transición, que tiene una afinidad de unión a través de una capa de conexión con el material compuesto de cojinete liso.
Para ello, en una realización no reivindicada por la invención, se prevé que el material compuesto de cojinete liso sea una aleación que consiste en una proporción predominante de dos metales que no pertenezcan a los metales alcalinos, alcalinotérreos, de transición, lantánidos o actínidos y el resto consista en una combinación de múltiples metales de transición y/u otras sustancias.
Es especialmente ventajoso que los dos metales sean aluminio (Al) y estaño (Sn). También es ventajoso que aproximadamente del 67 al 74 % en masa sea aluminio y del 15 al 25 % en masa del componente de aleación del material compuesto de cojinete liso sea estaño. El resto respectivo en % en masa es ventajosamente una combinación de metales de transición (máximo 2,5 %), un semimetal y otros componentes. No hace falta decir que la suma de los componentes de aleación seleccionados da como resultado el 100 % en masa.
En otra realización ventajosa de la solución mencionada anteriormente, los metales de transición se seleccionan del grupo 4 de la tabla periódica. Es particularmente ventajoso si estos representan una combinación de Cu, Ti, Ni, Fe, Zn y Mn, en donde cada uno de los metales de transición es para hacer una contribución a la aleación de como máximo 0,9 % en masa.
En otra realización, se prevé que un elemento de aleación represente un semimetal, en donde se usa preferentemente Si o Ge en una proporción de como máximo 1 % en masa.
Todas las combinaciones imaginables del % en masa de los componentes de la aleación enumerados anteriormente pueden usarse como una aleación adecuada para el material compuesto de cojinete liso.
Está previsto según la invención que se aplique una capa de material compuesto de cojinete liso sobre la superficie de un portador metálico por medio de una capa de conexión. Es particularmente adecuado usar una conexión adhesiva para conectar la capa de material compuesto de cojinete liso.
En una realización alternativa de la invención también puede estar previsto que la capa de material compuesto de cojinete liso se introduzca en lo que se denomina bolsillos de lubricante. Además, puede estar previsto que el material compuesto de cojinete liso se aplique según un patrón de aplicación sobre la placa portadora metálica en regiones de adhesión previstas parcialmente para ello.
En una realización alternativa, los bolsillos de lubricación también pueden llenarse con un material compuesto de cojinete liso.
Otra estructura alternativa es el uso de un compuesto de metal-plástico formado por una capa de cojinete liso, una capa de conexión y una placa portadora, en donde la capa de cojinete liso es una combinación de un polímero de fluorocarbono, un fluoroplástico termoplástico, preferentemente un fluoroplástico termoplástico semicristalino en pequeñas proporciones, y una matriz de capa de cojinete liso hecha de una sal de ácido sulfúrico.
Es particularmente adecuada una sal de ácido sulfúrico de un metal alcalinotérreo en una proporción de masa de aproximadamente 15-25 % en masa.
También es ventajoso que la capa de cojinete liso tenga incorporada otra fibra en la matriz polimérica, tal como una fibra de carbono en aproximadamente un 1,5 % a 5 % en masa.
En una realización alternativa de la invención puede preverse que los materiales se apliquen directamente sobre la placa base o sobre una capa portadora porosa o una capa intermedia aplicada a la placa base dentro del alcance de otros métodos de aplicación. El tamaño de los poros y la forma de los poros deben seleccionarse de manera que la capa de cojinete liso que se use pueda incrustarse en los poros y se logre un buen grado de llenado, en donde los poros están abiertos hacia la superficie de deslizamiento efectiva. Una superficie porosa en el sentido de la presente invención puede implementarse mediante una capa sinterizada, en cuyos poros se introduce el material compuesto.
Otros perfeccionamientos ventajosos de la invención están caracterizados en las reivindicaciones dependientes o se describen a continuación más detalladamente junto con la descripción de la realización preferida de la invención sobre la base de las figuras.
En las figuras:
la figura 1 muestra un primer ejemplo de realización de una placa de cojinete liso, que no forma parte de la invención, la figura 2 muestra un ejemplo de realización alternativo de una placa de cojinete liso según la invención, y
la figura 3 muestra una vista superior de una placa portadora.
La invención se explica con más detalle a continuación sobre la base de los siguientes ejemplos de realización y con referencia a las figuras 2 y 3, en donde los mismos números de referencia se refieren a las mismas características estructurales y/o funcionales.
La figura 1 muestra un primer ejemplo de realización de una placa de cojinete liso 1 no perteneciente a la invención para movimientos deslizantes axiales y lineales a lo largo del eje X ilustrado (o un plano de movimiento lineal equivalente) junto con un ejemplo de una placa contraria de cojinete liso 1' como pareja de deslizamiento.
La estructura de la placa de cojinete liso 1 es la siguiente. La placa de cojinete liso 1 consiste en una placa portadora 10 y una pista superficial 20 hecha de un material compuesto específico de cojinete liso. El material compuesto específico
es una aleación hecha de una combinación de al menos una proporción predominante de un metal y una combinación hecha de varios metales de transición o consiste en un material compuesto de metal -plástico.
La placa de soporte 10 es una placa base metálica formada como una placa de acero hecha de una aleación de acero. Se aplica una capa de conexión adhesiva 30 a la placa base metálica 10 en la figura 1, que forma una conexión adhesiva con la pista superficial 20 y la placa base 10. Aquí se usó un adhesivo que tiene una alta fuerza adhesiva y, por lo tanto, una buena adherencia a metales y aleaciones metálicas.
En el ejemplo de realización de la figura 1, se usó una aleación hecha de aluminio y estaño en un % en proporción en masa de aproximadamente 73 % en masa de aluminio y 23 % en masa de estaño, en donde el resto se selecciona de una combinación de cinco metales de transición del 4° grupo de la tabla periódica.
Cada uno de los cinco metales de transición tiene un % en proporción en masa de la aleación de aproximadamente 0,6 % en masa, y el resto consiste en otras sustancias.
En el ejemplo de realización de la figura 2, se fabricó un material compuesto a partir de un polímero de fluorocarbono en aproximadamente un 10 % en masa y un fluoroplástico termoplástico en proporciones de aproximadamente un 65 % en masa, y una matriz de capa de cojinete liso a partir de una sal de ácido sulfúrico.
En la figura 3, el material compuesto de cojinete liso no se aplica a toda la superficie de la placa portadora de metal 10, sino según un patrón de aplicación específico. Pueden usarse bolsillos o aplicaciones 40 para ello. El patrón homogéneo que se muestra es solo un ejemplo y también puede ser completamente diferente, en particular representando un patrón no homogéneo.
La invención no está limitada en su implementación a los ejemplos de realización preferidos especificados anteriormente. Más bien, son concebibles una serie de variantes que hacen uso de la solución mostrada, incluso en el caso de realizaciones fundamentalmente diferentes.
Claims (8)
1. Una placa de cojinete liso (1) para movimientos deslizantes axiales y lineales para la fabricación de herramientas y la ingeniería mecánica, en donde la placa de cojinete liso (1) se compone de una placa portadora (10), una capa de conexión y una pista superficial (20) hecha de un material compuesto de cojinete liso que consiste en un polímero de fluorocarbono y un fluoroplástico termoplástico, así como una matriz de capa de cojinete liso hecha de una sal de ácido sulfúrico, caracterizada por que el fluoroplástico termoplástico es un fluoroplástico termoplástico semicristalino en pequeñas proporciones.
2. La placa de cojinete liso (1) según la reivindicación 1, caracterizada por que la placa portadora es una placa base metálica, más preferentemente una placa de acero hecha de una aleación de acero.
3. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la capa de conexión forma una unión adhesiva con el material compuesto de cojinete liso, teniendo la unión adhesiva tales fuerzas adhesivas que las fuerzas de cizallamiento que se producen debido a un movimiento deslizante con una segunda placa, preferentemente correspondiente, que se somete a un movimiento deslizante axial y/o lineal con la placa de cojinete liso (1) no provoquen ningún desprendimiento de la pista superficial (20) de la placa portadora (10).
4. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el material compuesto de cojinete liso no se aplica sobre toda la superficie de la placa portadora metálica sino según un patrón de aplicación específico.
5. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en la placa portadora (10) o en una capa que está presente en la placa portadora se proporcionan bolsillos de lubricación (40) que se llenan con el material compuesto de cojinete liso.
6. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la sal de ácido sulfúrico consiste en un compuesto de ácido sulfúrico de metal alcalinotérreo que se proporciona en el material compuesto de metal-plástico en una proporción de aproximadamente 15-25 % en masa.
7. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que una fibra, preferentemente una fibra de carbono, se incorpora al material compuesto de metal-plástico en una proporción de aproximadamente 1,5 % a 5 % en masa.
8. La placa de cojinete liso (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la placa base o una capa portadora porosa o una capa intermedia que se aplica sobre la placa base, preferentemente en forma de capa sinterizada, se usa, y el tamaño de poro y la forma de poro se seleccionan de manera que la capa de cojinete liso que se usa se incrusta en los poros.
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