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DE1494079C - Bearing material for plain bearings - Google Patents

Bearing material for plain bearings

Info

Publication number
DE1494079C
DE1494079C DE1494079C DE 1494079 C DE1494079 C DE 1494079C DE 1494079 C DE1494079 C DE 1494079C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bronze
copper
volume
percent
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Francis John Pratt Christopher Alperton Wembley Middle sex McLeish (Großbritannien)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Engineering Ltd
Original Assignee
Glacier Metal Co Ltd
Publication date

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Description

1 494 -UY91 494 -UY9

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. ·There are various storage materials based on plastics with the addition of metal powders already known as a filler. These storage materials can be used as such or applied to metallic materials Support bearings are used. One has already tried; the heat dissipation from bearings to be improved by introducing metal inserts into the heat-insulating plastic materials. ·

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.As' plastic material for plain bearings have already been The most diverse thermosetting substances, such as phenolic resins, are used .: Hydrocarbon polymers and especially polytetrafluoroethylene are - · because of their good running properties as sliding bearing materials very appreciated.' It was found, however, that the wear and the storage properties of Polytetrafluoräthylerimassen by adding certain Fillers can be further improved.

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.The invention now provides an improved bearing material for plain bearings based on polytetrafluoroethylene and inorganic fillers; which is shaped by a combination of two fillers from 5 to 40 percent by volume lead and / or lead oxide and 50 to 1 percent by volume copper, copper alloy or copper oxide, the amount of filler Does not exceed 60 percent by volume of the total mass.

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.In addition to metallic fillers, the plain bearings according to the invention also contain metal oxides, which are known to be poor conductors of heat. These fillers are completely embedded in the plastic material thus do not contribute anything to the dissipation of heat in the sense of the state of the art. It is very surprising that you get extraordinarily durable, wear-resistant by the combination according to the invention Can build storage materials with excellent running properties.

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. / \As in the storage materials according to the invention, the metallic fillers can be in the form of powders or fibers. It is expedient to use copper alloys instead of copper, i.e. those that are hardened by the alloying element, such as bronzes and alloys with zinc, aluminum or silicon. An excellent storage material according to the invention is made up of about 60% polytetrafluoroethylene, 10% bronze (90% Cu and 10% Zn) and 30% lead powder. / \

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.The introduction of the fillers into the plastic happens by kneading in a still plastic state or in the form of a dispersion of the plastic in a Liquid, whereupon the dispersion precipitated and that filled storage material is deformed; The deforming happens in the usual way by pressing, extrusion, Hot pressing_pder casting.

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.The bearing material according to the invention can be applied to a metal substrate as an actual sliding layer. Since the plastic used according to the invention is a thermosetting material, the curative material will be applied to this metal base as a powder or dispersion, if necessary with a hardener, and then the bearing material forming the sliding layer will be hardened by the action of heat and pressure at the same time. A porous material, which has been obtained, for example, by sintering, can serve as a base. It can be underlaid by a steel girder in the usual way. Such a combined bearing material can serve as a flat bearing, but can also be processed into axle bearings of any known shape.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert: . .The invention is illustrated by the following examples:. .

B e i s ρ i e 1 1B 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.50 volume percent polytetrafluoroethylene (density 2.2 g / cm 3 ) + 25 volume percent red lead oxide Pb 3 O 4 (d = 9.5 g / cm 3 ) + 25 volume percent copper oxide (d = 6.4 g / cm 3 ) would be in included in the bearing mass. To obtain this bearing material, 4550 g of lead with 320 g of copper at 80 to 100 ° C in iÖOp'cm 3 were a: r, aqueous 15% dispersion of polytetrafluoroethylene stirred. The resulting paste was dried, pressed, aufpulverfein reground and finally formed into the bearing material and is sintered around 360 0 C under a pressure of about 1400 kg / cm 2.

Beispiel 2Example 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.In a manner similar to that of Example 1, a bearing material was produced which consists of 60% polytetrafluoroethylene, 37.5% Pb 3 O 4 and 2.5% bronze (89% Cu + 11% Sn, d = 8.9 g / cm 3 ) composed.

Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Lagermaterialien wird an Hand folgender Tabellen gezeigt:The superiority of the storage materials according to the invention is shown using the following tables:

Tabelle ITable 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.Comparative tests of analog bearings with a storage width of 1.27 cm and a diameter of 2.54 cm with a load of 7.26 kg and a running speed of 1290 rpm without water cooling.

Lagermaterial: 60 Volumprozent Polytetrafluoräthylen mit den in der Tabelle I aufgeführten Füllstoffen. Der Verschleiß ist nach einer Laufzeit von 20 Stunden angegeben.Storage material: 60 percent by volume polytetrafluoroethylene with the fillers listed in Table I. The wear is after a running time of 20 hours specified.

Bleilead Bronze ...Bronze ... Verschleiß χ 10"J cmJ Wear χ 10 " J cm J 1,5751.575 40%40% Blei +Lead + Bronze ...Bronze ... 108108 3,183.18 35%35% Blei +Lead + Bronze ...Bronze ... 16,2016.20 30%30% Blei +Lead + , ■, ■ 29,6029.60 20%20% Bronzebronze Tabelle IITable II 40%40% Füllstofffiller 5%5% 10%10% 20%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.Comparison on five bearings according to the tests from Table I: Storage material 60 percent by volume Polytetrafluoroethylene; Filler according to composition From the table; Wear and tear after a running time of 64 hours; Load 7.26 kg, running speed 450 rpm, water cooling 25 "C. Bronze: 89% Cu + 11% Sh.

,-,
Füllstoff
, -,
filler
H-H- 10% Bronze10% bronze Verschleiß χ IO 4 cmWear χ IO 4 cm
30% Pb3O3 30% Pb 3 O 3 ++ H-H- 5% Bronze5% bronze 33,533.5 35% Pb3O4 35% Pb 3 O 4 H-H- ++ 3,13.1 37'/2% Pb3O4 37 '/ 2 % Pb 3 O 4 27σ% Bronze27σ% bronze 1% Bronze1% bronze 1,71.7 39% Pb3O4 39% Pb 3 O 4 0% Bronze0% bronze 2,52.5 40% Pb1Ov40% Pb 1 Ov > KK)1O> KK) 1 O

.' tv. ' tv

Tabelle IIITable 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:1.27 cm bearing width in sliding contact with a 2.54 cm diameter shaft; load 7.26 kg. Test conditions similar to the tests in Tables I and II.

Volumprozent Polytetrafluoräthylen, Füllstoff mit Komponente A Blei oder Bleioxyd und Komponente B Bronze (89% Cu + 11% Sn), Kobalt, Nickel, Vanadium oder Chrom.Percent by volume polytetrafluoroethylene, filler with component A lead or lead oxide and component B Bronze (89% Cu + 11% Sn), cobalt, nickel, vanadium or chromium.

Bronzebronze Komponentecomponent VolumprozentVolume percentage Verschleißwear and tear 44th in χ 10'* cm3 nachin χ 10 '* cm 3 6464 Komponentecomponent AA. Komponente AComponent A BB. Bronzebronze 1616 1,61.6 Pb3O4 Pb 3 O 4 37,537.5 1,81.8 Bronzebronze PbOPbO 37,5 .37.5. - Stundenhours 2,72.7 PbOPbO 35,035.0 - 2,52.5 Kobaltcobalt PbPb 35,035.0 - - Nickelnickel PbPb 30,030.0 0,80.8 11 - VanadiumVanadium Pb3O4 Pb 3 O 4 30,030.0 0,50.5 - - Chromchrome Pb3O4 Pb 3 O 4 30,030.0 5,85.8 1,21.2 - Pb3O4 Pb 3 O 4 30,030.0 >100> 100 1,21.2 - Pb3O4 Pb 3 O 4 30,030.0 14,814.8 - - Pb3O4 Pb 3 O 4 30,030.0 16,316.3 - - -

Tabelle IVTable 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. Storage mass: 60 percent by volume polytetrafluoroethylene with filler component A lead or lead oxide, component B copper alloy, copper oxide or cobalt; Running speed of the shaft 1350 rpm, working temperature of the shaft 80 0 C, running time 16 hours.

PbPb Komponente BComponent B Volumprozent
iComoonente B
Volume percentage
iComoonente B
Verschleiß χ 10"*Wear χ 10 "* 35%35% 37,5%37.5% cm3 cm 3 40%40%
Komponente AComponent A Komponente AComponent A Komponente AComponent A Komponente AComponent A PbOPbO Bronzebronze 89% Kupfer89% copper 7,37.3 - - 11% Zinn11% tin Pb3O4 Pb 3 O 4 Bronzebronze 89% Kupfer89% copper 11% Zinn11% tin 5,25.2 Pb3O4 Pb 3 O 4 Bronzebronze 89% Kupfer89% copper 5,15.1 11% Zinn11% tin Pb3O4 Pb 3 O 4 SiliciumbronzeSilicon bronze 97% Kupfer97% copper 5,25.2 Pb3O4 Pb 3 O 4 3% Silicium3% silicon KupferoxydCopper oxide 7,77.7 7,87.8 Pb3O4 Pb 3 O 4 MessingBrass 70% Kupfer70% copper 3,93.9 Pb3O4 Pb 3 O 4 30% Zink30% zinc PbOPbO Kobaltcobalt >100> 100 PbPb >100> 100 >100> 100 >100> 100

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Lagermaterial für Gleitlager, bestehend aus Polytetrafluoräthylen und anorganischen Füllstoffen, gekennzeichnet durch eine Kom-Bearing material for plain bearings, consisting of polytetrafluoroethylene and inorganic fillers, characterized by a com 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.combination of two fillers in the form of 5 to 40 percent by volume lead and / or lead oxide and 50 up to 1 percent by volume of copper, copper alloy or copper oxide, the amount of filler being 60 percent by volume does not exceed the total mass.

Family

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4227909A1 (en) * 1992-08-22 1994-02-24 Glyco Metall Werke Metal-plastic composite bearing material - has metal backing, middle layer of porous sintered metal and sliding layer of PTFE contg. finely-dispersed co-polyimide particles

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