AT152806B - Gegenstände, deren Oberfläche der Reibung ausgesetzt ist, wie Lager, Lagerschalen, Stopfbüchsen u. dgl., aus pulverförmigen, durch Druck- und Wärmebehandlung verfestigten Metall-Metalloid-gemischen und Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände. - Google Patents

Description

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  Gegenstände, deren   Oberfläche   der Reibung ausgesetzt ist, wie Lager, Lagerschalen, Stopfbüchsen u. dgl., aus pulverförmigen, durch   Druck-und Wärmebehandlung verfestigten Metall-Metalloid-   gemischen und Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände. 



   Die Erfindung bezieht sich auf Gegenstände, bei welchen zumindest eine Oberfläche im Gebrauch der Reibung ausgesetzt ist. Gegenstände solcher Art erfordern einerseits angemessene Festigkeit, um der Beanspruchung zu widerstehen, der sie im Gebrauch ausgesetzt sind, anderseits muss die der Reibung ausgesetzte Oberfläche geringen Reibungswiderstand und hohe Schmierfähigkeit aufweisen. 



   Es ist schon bekannt, Lager u. dgl. aus niedrig schmelzenden Metallegierungen herzustellen, die als Einlagerung harter intermetallischer Verbindungen in weiche Grundmassen erscheinen. Man hat auch versucht, Gusseisen der verschiedensten Zusammensetzung für Lager zu verwenden, um eine gewisse   Selbstschmierung   durch die im Guss vorhandenen, meist nadeligen Graphitausscheidungen zu erzielen. Andere Vorschläge gehen dahin, poröse Metallkörper zu erzeugen, die nachträglich mit Öl oder sonst einem Schmiermittel getränkt werden. Das Öl soll stets an die Oberfläche des Lagers diffundieren und so eine automatische Schmierung bewirken. Die mechanische Festigkeit solcher Lager ist jedoch äusserst gering.

   Man hat auch versucht, Lager so zu konstruieren, dass man den Lagerkörper mit feinsten Bohrungen und Kanälen durchsetzte, durch die das Schmiermittel an die   Gleitfläche   treten kann. 



   Ein anderer Vorschlag geht dahin, pulverförmige Massen aus Metallen und Graphit unter Anwendung von hohem Druck und hoher Temperatur in einem plastischen oder flüssigen Zustand zu verfestigen. Nach dieser Art und Weise können jedoch nur kleine Mengen eingebracht werden, da sonst die mechanische Festigkeit des Verbundmetalls zu stark herabgesetzt wird. 



   Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil und verwendet die Vereinigung von pulverförmigen Metallen und Metallegierungen verschiedener Härte und Schmelztemperatur mit Metalloiden, wie z. B. Graphit, zu zonen-oder schichtweise aufgebauten Verbundmetallen zu dem Zwecke, dem der Reibung nicht ausgesetzten Lagerinnern hohe mechanische Festigkeit zu erteilen, während die unmittelbar dem Verschleiss ausgesetzte Zone bzw. Zonen aus einem Verbundmetall hoher Schmierfähigkeit bestehen. 



   Bei der Herstellung der Gegenstände gemäss der Erfindung wird zweckmässig in der Weise vorgegangen, dass zwei Gemenge aus Metallpulvern und Nichtmetall, wie z. B. Graphit, verschiedener Konzentration bereitet werden, die nachträglich durch Anwendung von hohem Druck und hoher Temperatur so vereinigt werden, dass das Innere des Warmpresslings bzw. dessen der Reibung im Gebrauch nicht ausgesetzte Zone das graphitarme Gemenge enthält, während die äussere, der Reibung auszusetzende Zone aus einer metalloid-, z. B. graphitreichen Schicht besteht. Hiebei kann der metallkeramische Aufbau des hergestellten Gegenstandes in der Weise erfolgen, dass der Gegenstand, z. B. ein Lager, aus mehreren Schichten bzw. Zonen von unterschiedlicher Konzentration mit nach aussen steigendem Graphitgehalt und nach innen steigender mechanischer Festigkeit besteht. 



   Man kann grundsätzlich die Abstufung des   Metall-Metalloidgehaltes   von Hand aus in einfacher Weise erzielen, indem man z. B. zylindrische oder halbzylindrische, ringförmige oder kugelsegmentförmige Körper aus einzelnen Schichten der gewünschten abgestuften Zusammensetzung in Matrizen formt, erforderlichenfalls unter Verwendung von Trennwänden aus Papier, Blech usw., die vor dem Verfestigen des Körpers wieder entfernt werden. 



   Man kann aber auch, vorzugsweise bei Herstellung von Massenartikeln, insbesondere solchen, die teilweise aus magnetischen Metallpulvern bestehen, wie im Beispiel 2 angeführt, durch Rütteln, 

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 Schwingen oder Schleudern im Magnetfeld die schichtenweise oder allmähliche Anreicherung des Metalls nach einer Richtung hin bewirken. 



   Auch in Fällen, wo keine ferromagnetischen Pulver verwendet werden und die Anwendung eines Magnetfeldes nicht unmittelbar möglich wäre, trotzdem aber auf Anwendung der Rüttel-und Zentrifugierwirkung zum Anreichern der Metallkomponente in der Massenherstellung Wert gelegt wird, kann mit Vorteil in der Weise vorgegangen werden, dass die in Betracht kommenden nicht ferromagnetischen Pulver mit einem dünnen Film aus ferromagnetischen Stoffen überzogen werden, z. B. 



  Kupferpulver galvanisch mit einem hauchdünnen   Nickelüberzug   versehen wird. 



   Für die Herstellung der metallischen Phase kommen vor allem in Betracht : Kupfer, Aluminium, Aluminium-Silizium-Legierungen, Magnesium oder Magnesiumlegierungen, wie Magnalium, Stähle bzw. Stahllegierungen und Hartmetalle, für die Herstellung der Metalloidphase Kohlenstoff in Form von Graphit, praphitierter Kohle und Holzkohle, ferner Silizium und Arsen. 



   Sollen grössere Wärmemengen aus dem hergestellten Gegenstsnd, z. B. dem Lager, abgeführt werden und soll der Gegenstand gegebenenfalls stromführend sein, so empfiehlt es sich, die metallische Komponente aus Pulvern gutleitender Metalle oder Metallegierungen, wie z. B. Kupfer, Silber, Wolfram und Kupfer-Silberlegierungen usw., herzustellen. Haben die Lager hohe mechanische Drücke auszuhalten, so verwendet man zweckmässig gepulverten Stahl oder Metallkarbide und harte, intermetallische Verbindungen enthaltende Legierungen. 



   Die Gewinnung solcher Pulver kann in bekannter Weise erfolgen, wie z. B. durch Feilen, Raspeln, Pulvern und Zerstampfen usw. Die Gewinnung der metallischen Komponente kann selbstverständlich auch aus Pulvern, die aus Metallverbindungen auf chemischem Wege, wie durch Reduktion, Elektrolyse, Dissoziation usw., hergestellt wurden, erfolgen. 



   Da die Schmierfähigkeit der Lager in hohem Masse von der feinen Verteilung der Metall-und Metalloidphase abhängt, ist es ratsam, die Zerkleinerung der Ausgangsstoffe bzw. deren Verteilung sehr weit zu treiben. Durch   Wahl von Mahl Vorrichtungen   mit gehärteter Oberfläche können die Metallpulver und der Graphit bis zu kolloidaler Feinheit vermahlen werden. Bei Anwendung von Flüssigkeitszusätzen werden die Ausgangsstoffe für sich oder gemengt in Form von kolloidalen Suspensionen erzeugt und aus ihnen Feststoffe durch Ausflocken oder Filtrieren gewonnen. 



   Als Beispiele für die Zusammensetzung von erfindungsgemäss hergestellten Gegenständen mögen die folgenden Angaben dienen :
Beispiel1 : Lagerkern : 90 Teile Messingpulver, 8 Teile Nickelpulver, 2 Teile Graphit ; die der Reibung ausgesetzte Aussenzone : 88 Teile Messingpulver, 2 Teile Nickelpulver, 10 Teile Graphit. 



   Beispiele : Lagerkern : 99 Teile Stahl, 1 Teil Graphit ; die der Reibung ausgesetzte Aussenzone : 80 Teile Stahl, 12 Teile Kupfer und 8 Teile Graphit. 



   Beispiel 3 : Lagerkern : 82 Teile Siluminpulver, 10 Teile Stahlpulver, 8 Teile Kohle ; die der Reibung ausgesetzte Aussenzone : 85 Teile Aluminium, 15 Teile Graphit. 



   Beispiel 4 : Lagerkern : 89 Teile Bronze, 10 Teile Silizium, 1 Teil Graphit ; die der Reibung ausgesetzte Aussenzone : 84 Teile Bronze, 10 Teile Silizium und 6 Teile Graphit. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gegenstände, deren Oberfläche der Reibung ausgesetzt ist, wie Lager, Lagerschalen, Stopfbüchsen, Schleifringe, Gleitrollen ud. dgl., aus pulverförmigen, durch Druck-und Wärmebehandlung verfestigten Metall-Metalloidgemischen, u. zw. einerseits z. B. aus Cu,   AI,   Mg oder deren Legierungen, Stahllegierungen, Hartmetallen und anderseits z. B. aus Graphit, graphitierter Kohle, Holzkohle, Si usw., dadurch gekennzeichnet, dass die der Reibung ausgesetzte Aussenzone des Gegenstandes einen höheren Metalloidgehalt und damit eine bessere Schmierfähigkeit aufweist als die der Reibung nicht ausgesetzte Innenzone und die letztere eine höhere Festigkeit besitzt als die erstere.

Claims (1)

1. 2. Gegenstände, nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Körper zwar aus einem qualitativ gleichartig zusammengesetzten Metall-Metalloidgemisch besteht, der Metalloidgehalt aber schichtenweise oder allmählich von innen nach aussen zunimmt, so dass aussen durch den höheren Metalloidgehalt der der Reibung ausgesetzten Zone erhöhte Schmierfähigkeit und innen, d. h. in der der Reibung nicht ausgesetzten Zone durch deren höheren Metallgehalt eine bessere Festigkeit erzielt wird.

   3. Gegenstände nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzungen der Innen-und der Aussenzone sich nicht nur quantitativ, sondern auch qualitativ unterscheiden, indem nebst einem von innen nach aussen zunehmenden Metalloidgehalt für die der Reibung nicht ausgesetzte Innenzone Metalle höherer Festigkeit verwendet werden als für die Aussenzone.

   4. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von Fall zu Fall verschieden gewählten Einzelschichten aus Gemengen von Metallen und Metalloiden getrennt feinst vermahlen und später in der erforderlichen Reihenfolge schichtweise in hochtemperaturbeständige Formen eingebracht und hierauf unter Anwendung von Druck und Hitze verfestigt werden.