DE1494079C

DE1494079C - Lagermaterial fur Gleitlager

Info

Publication number: DE1494079C
Authority: DE
Inventors: Francis John Pratt Christopher Alperton Wembley Middle sex McLeish (Großbritannien)
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Publication date: 1971-04-29

Description

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Es sind verschiedene Lagermaterialien auf Basis von Kunststoffen unter Zusatz von Metallpulvern als Füllstoff bereits bekannt. Diese Lagermaterialien können als solche oder aufgebrächt auf metallische Stützlager zur Anwendung gelangen. Man hat auch bereits versucht; die Wärmeabführung aus Lagern dadurch zu verbessern, daß man Metalleinlagen in die wärmeisolierenden Kunststoffmateriälien einführte. ·

Als 'Kunststoffmaterial für Gleitlager wurden bereits die verschiedensten wärmehärtenden Stoffe, wie Phenolharze, angewandt.: FJuorkohlenwasserstoff-Polymerisat und insbesondere Polytetrafluoräthylen sind - · wegen ihrer guten Laufeigenschaften als Gleitlägermaterialien sehr geschätzt.' Es zeigte sich jedoch, daß der Verschleiß und die Lagereigenschaften von Polytetrafluoräthylerimassen durch Zusatz bestimmter Füllstoffe weiter verbessert werden können.

Die Erfindung bringt nun ein verbessertes Lagermaterial für Gleitlager auf der Basis von Polytetrafluoräthylen und anorganischen Füllstoffen; welches durch eine Kombination von zwei Füllstoffen in Form von 5 bis 40 Volumprozent Blei und/oder Bleioxyd und 50 bis 1 Volumprozent Kupfer, Kupferlegierung oder Kupferoxyd gekennzeichnet ist, wobei die Füllstoffmenge 60 Volumprozent der gesamten Masse nicht übersteigt.

Die erfindungsgemäßen Gleitlager enthalten also außer metallischen Füllstoffen auch Metalloxyde, die bekanntlich schlechte Wärmeleiter sind. Diese in dem Kunststoffmaterial vollständig eingebetteten Füllstoffe tragen also im Sinne des Standes der Technik zur Abfuhr der Wärme nichts bei. Es ist sehr überraschend, daß man durch die erfindungsgemäße Kombination außerordentlich dauerhafte, verschleißfeste Lagermaterialien mit hervorragenden Laufeigenschaften aufbauen kann.

Wie in den erfindungsgemäßen Lagermaterialien können die metallischen Füllstoffe als Pulver oder Fasern vorliegen. Zweckmäßigerweise wendet man an Stelle von Kupfer Kupferlegierungen an, also solche, die durch das Legierungselement gehärtet sind, wie Bronzen und Legierungen mit Zink, Aluminium oder Silicium. Ein hervorragendes Lager-, material nach der Erfindung ist aufgebaut aus etwa 60% Polytetrafluoräthylen, 10% Bronze (90% Cu und 10% Zn) und 30% Bleipulver. / \

Die Einbringung der Füllstoffe in den Kunststoff geschieht durch Kneten in noch plastischem Zustand bzw. in Form einer Dispersion des Kunststoffs in einer Flüssigkeit, worauf die Dispersion ausgefällt und das gefüllte Lagermaterial verformt'wird; Das Verformen geschieht auf übliche Weise durch Pressen, Strangpressen, Heißpressen_pder Gießen.

Das erfindungsgemäße Lagermaterial kann man auf einen Metalluntergrund alseigentlicheGleitschicht auftragen. Da es sich bei dem erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Kunststoff um ein wärmehärtendes Material handelt, wird man das Kuriststoffmaterial als Pulver oder Dispersion gegebenenfalls mit einem Härter auf diese Metallunterlage aufbringen und dann durch Einwirkung von Wärme und gleichzeitig Druck das die Gleitschicht bildende Lagermaterial härten. Als Unterlage kann ein poröses Material, welches z.B. durch Sintern erhalten worden ist, dienen. Es kann durch einen Stahlträger in üblicher Weise unterlegt sein. Ein solches kombiniertes Lagermaterial kann als ebenes Lager dienen, aber auch zu Achslagern beliebiger bekannter Form verarbeitet werden.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert: . .

B e i s ρ i e 1 1

50 Volumprozent Polytetrafluoräthylen (Dichte 2,2 g/cm³) + 25 Volumprozent rotes Bleioxyd Pb₃O₄ (d = 9,5 g/cm³) + 25 Volumprozent Kupferoxyd (d = 6,4 g/cm³) wären in der Lagermasse enthalten. Um dieses Lagermaterial zu erhalten, wurden 4550 g Bleioxyd mit 320 g Kupferoxyd bei 80 bis 100° C in iÖOp'cm³ eine:r,wäßrigen 15%igen Dispersion von Polytetrafluoräthylen eingerührt. Die erhaltene Paste wurde getrocknet, gepreßt, wieder aufpulverfein aufgemahlen und schließlich zu dem Lagermaterial geformt und unter einem Druck von ungefähr 1400 kg/cm² rund 360⁰C gesintert.

Beispiel 2

In ähnlicher Weise wie nach Beispiel 1 wurde ein Lagermaterial hergestellt, welches sich aus 60% Polytetrafluoräthylen, 37,5% Pb₃O₄ und 2,5% Bronze (89% Cu + 11% Sn, d = 8,9 g/cm³) zusammensetzte.

Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Lagermaterialien wird an Hand folgender Tabellen gezeigt:

Tabelle I

Vergleichsversuche analoger Lager mit Lagerweite von 1,27 cm und einem Durchmesser von 2,54 cm bei einer Belastung von 7,26 kg und einer Laufgeschwindigkeit von 1290 UpM ohne Wasserkühlung.

Lagermaterial: 60 Volumprozent Polytetrafluoräthylen mit den in der Tabelle I aufgeführten Füllstoffen. Der Verschleiß ist nach einer Laufzeit von 20 Stunden angegeben.

	Blei	Bronze ...	Verschleiß χ 10"^J cm^J	1,575
40%	Blei +	Bronze ...	108	3,18
35%	Blei +	Bronze ...	16,20
30%	Blei +	, ■	29,60
20%	Bronze	Tabelle II
40%
	Füllstoff

5%
10%
20%

Vergleich an fünf Lagern entsprechend den Versuchen aus Tabelle I: Lagermaterial 60 Volumprozent Polytetrafluoräthylen; Füllstoff entsprechend Zusammensetzung aus der Tabelle; Verschleiß nach einer Laufzeit von 64Stunden; Belastung 7,26 kg, Laufgeschwindigkeit 450 UpM, Wasserkühlung 25"C. Bronze: 89% Cu + 11% Sh.

	,-, Füllstoff	H-	10% Bronze	Verschleiß χ IO ⁴ cm
30% Pb₃O₃	+	H-	5% Bronze	33,5
35% Pb₃O₄	H-	+		3,1
37'/₂% Pb₃O₄	27σ% Bronze
	1% Bronze	1,7
39% Pb₃O₄	0% Bronze	2,5
40% Pb₁Ov	> KK)₁O

.' tv

Tabelle III

Lagerweite 1,27 cm in gleitendem Kontakt mit einer Welle von 2,54 cm Durchmesser; Belastung 7,26 kg. Versuchsbedingungen ähnlich wie bei den Versuchen zu den Tabellen I und II. Lagermasse:

Volumprozent Polytetrafluoräthylen, Füllstoff mit Komponente A Blei oder Bleioxyd und Komponente B Bronze (89% Cu + 11% Sn), Kobalt, Nickel, Vanadium oder Chrom.

	Bronze	Komponente	Volumprozent	Verschleiß	4	in χ 10'* cm³ nach	64
Komponente		A	Komponente A
B	Bronze				16	1,6
		Pb₃O₄	37,5			1,8
Bronze	PbO	37,5 .	—	Stunden	2,7
	PbO	35,0	—		2,5
Kobalt	Pb	35,0	—		—
Nickel	Pb	30,0	0,8	1	—
Vanadium	Pb₃O₄	30,0	0,5	—	—
Chrom	Pb₃O₄	30,0	5,8	1,2	—
	Pb₃O₄	30,0	>100	1,2	—
Pb₃O₄	30,0	14,8	—	—
Pb₃O₄	30,0	16,3	—
		—
	—

Tabelle IV

Lagermasse: 60 Volumprozent Polytetrafluoräthylen mit Füllstoff Komponente A Blei oder Bleioxyd, Komponente B Kupferlegierung, Kupferoxyd oder Kobalt; Laufgeschwindigkeit der Welle 1350UpM, Arbeitstemperatur der Welle 80⁰C, Laufzeit 16 Stunden.

	Pb	Komponente B	Volumprozent iComoonente B	Verschleiß χ 10"*	35%	37,5%	cm³	40%
Komponente A				Komponente A	Komponente A	Komponente A
	PbO	Bronze	89% Kupfer	7,3	—	—
		11% Zinn
Pb₃O₄	Bronze	89% Kupfer
		11% Zinn	5,2
Pb₃O₄	Bronze	89% Kupfer		5,1
		11% Zinn
Pb₃O₄	Siliciumbronze	97% Kupfer		5,2
Pb₃O₄		3% Silicium
	Kupferoxyd		7,7	7,8
Pb₃O₄	Messing	70% Kupfer	3,9
Pb₃O₄		30% Zink
PbO	Kobalt		>100
Pb					>100
					>100
				>100

Claims

Patentanspruch:

Lagermaterial für Gleitlager, bestehend aus Polytetrafluoräthylen und anorganischen Füllstoffen, gekennzeichnet durch eine Kom-

bination von zwei Füllstoffen in Form von 5 bis 40 Volumprozent Blei und/oder Bleioxyd und 50 bis 1 Volumprozent Kupfer, Kupferlegierung oder Kupferoxyd, wobei die Füllstoffmenge 60 Volumprozent der gesamten Masse nicht übersteigt.