DE1552740A1

DE1552740A1 - Verfahren zum Laeppen von Eisenmetallen und hierfuer geeignetes Laeppmittel

Info

Publication number: DE1552740A1
Application number: DE19661552740
Authority: DE
Inventors: Whalen Thomas J; Van Alsten Roy L
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1965-10-08
Filing date: 1966-09-20
Publication date: 1969-07-31
Also published as: GB1090526A; DE1552740B2; DE1552740C3; US3462251A

Description

VERFAHREN ZUM LÄPPEN VON EISENMETÄLLEN UND HIERFÜR GEEIGNETES LÄPPMITTEL

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Läppen von Eisenmetallen, insbesondere von miteinander in Eingriff stehenden Elementen wie Hypoid Zahnradsätzen von Ausgleichsgetrieben von Kraftfahrzeugen und auf ein hierfür besonders geeignetes Läppmittel.

Eisenmetalle und Eisenlegierungen, die anfällig gegen Korrosion sind, imrden in herkömmlicher Weise unter Verwendung von Läppmitteln auf Öl-Basis geläppt, die mit Fett oder Ton verdickt waren. Läppmittel auf wässriger Basis, die Glycol oder Alkohol enthielten, wurden als Läpppasten für Nicht-Eisenmetall-Oberflächen verwendet, haben sich jedoch als pumpbare Läppmittel für Eisenmetall-Oberflächen nicht bewährt, da sie ungenügende Läpp-Eigenschaften und Neigung zur Korrosionsbildung aufwiesen.

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Sitz der Gesellschaft! KSIn Vorsitzender des Aufslchtsrates 1 Erhard Vltger Vorstand! Robert Q. Layton , Vorsitzender Hans-Adolf Barthaimeh · Hens Qrendl ■ John L.HOoven ■ Hans Schmidt ■ Toni SchmOcker ■ Max Ueber Stellvertretend 1 Otto H.Hetftstetn Telegrammei Fordmotor Köln

Telefons 8761

Bei Nebenstellendurchwahl! 870 und Hausruf

Telex 1 8B7 3311

Die Läpp-Eigenschaften eines Läppmittels sind besonders wichtig beim Läppen der Zähne von Hypoid Zahnradsätzen wie sie in Hinterachsen von " Kraftfahrzeugen Verwendung finden, da diese Zahnradsätze, wenn sie nicht einwandfrei geläppt sind, einen beträchtlichen Lärm erzeugen und eine wesentlich verringerte Lebensdauer aufweisen. Bisher waren lediglich speziell zusammengesetzte Läppmittel auf Öl-Basis geeignet, die zum Läppen von Hypoid Zahnradsätzen erforderlichen Läpp-Eigenschaften auf einer wirtschaftlichen Grundlage zu bieten.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Läppen von Eisenmetallen, wobei das Läppmittel auf Wasser-Basis aufgebaut ist und erfindungsgemäß im wesentlichen aus einer Suspension von feinkörnigem Schleifmaterial und in Wasser emulgierbarem Öl in der eingedickten, wässrigen Basis besteht. Dieses Läppmittel wird in an sich bekannter Weise auf die miteinander in Eingriff stehenden, zu läppenden Oberflächen, z.B. eines Zahnradsatzes aufgebracht und beseitigt, während ein Rad des Zahnradsatzes angetrieben und das andere Rad in bestimmtem Maße abgebremst wird durch die entlang ihrer Zahnflanken relativ zueinander erfolgenden Bewegungen die von der spanabhebenden Bearbeitung zurückgebliebene Rauigkeit.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert die Gesamtkosten des Läpp-Vorganges, da das Entfernen des Läppmittels von geläppten Metall durch Waschen in wässrigen Lösungen erfolgen kann. Das Trocknen der nach diesem Verfahren geläppten Teile verursacht keine abnormalen Gefahren einer Gesundheitsschädigung, da der größte Teil der Dämpfe ·, die anfallen, aus Wasserdampf bestehen. Es hat sich gezeigt, daß, wendet man das erfindungsgemäße Verfahren zum Läppen von Hypoid Zahnradsätzen für Ausgleichsgetriebe von ICraftfahrneugen oder anderen Fahrzeugen an, diese Zahnradsätze ein ausgezeichnetes Geräuschverhalten aufweisen, In einer vergleichenden Untersuchung von über 80.000 Zahnradsätzen zeigte es sich, daß 92,3 # von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geläppten Hypoid Zahnradsätzen ein zufriedenstellendes Geräuschverhalten auf-wiesen gegenüber nur 09,3 % der nach einem ähnlichen

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•Verfahren mit einem Läppmittel auf Öl-Basis geläppten Zahnradsätzen.

Pur· das vorliegende, erfindungsgemäße Verfahren geeignete Läppmittel sind pumpbare Flüssigkeiten, die besonders vorteilhaft bei solchen Läpp-Vörgängen Verwendung finden können, bei denen eine dauernde Zufuhr des La'ppmittels notwendig oder nützlich igt. Zu diesem Zweck haben diese Läppmittel vorzugsweise eine Viskosität von ungefähr 100 - 1000 Zentipoise.. bei 25 ° C« Diese Viskosität ist gemessen mit einem Brookfield .Viskometer mit einer Spindelgröße Hr. 3 bei 60 Umdrehungen pro Minute. Die hohe Wäreeaufnahmefähigkeit sowie der hohe Wärmeleitungskoeffizient, die diese Läppmittel Infolge ihrer wässrigen Basis aufweisen, ergeben Läpp-Temperaturen, die niedriger sind als bei Läppmittel auf öl-BasLs.

Die meisten der Zahnrad-Läpp-Maschinen, die für die Verwendung von Läpptnitteln euf Öl-Basis entwickelt "wurden, können das Läpp-Verfahren und Läppmittel der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise anwenden, indem das Läppmittel auf Öl-Bed.s durch das erfindungsgemäße Läppmittel auf Wasser-Basis ersetzt wird und, falls erforderlich, die Einstellungen vorgenommen werden, die sich aus verschiedener Viskosität der beiden Läppmittel ergeben können. Gleason Läpp-Maschinen für Hypoid Zahnradsätze, bei denen das Läppmittel in einem ständigen Strom zugeführt Wird, sind besonders für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet.

Bei Gleason Läpp-Maschinen, die Hypoid Zahnradsätze nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läppen, treiben das Ritzel normalerweise entweder mit einer Drehzahl von 625 oder 1250 U/mln an. Die Zahnräder werden an den Gleason Läpp-Maschinen so aufgenommen, daß sie miteinander im Eingriff stehen und das angetriebene Ritzel das Ringrad'antreibt, wobei das Ringrad mit einem bestimmten Drehmoment abgebremst wird, dessen Große sich naoh der Größe des Zahnradsatzes richtet. Dem Läppmittel wird eine Läppbewegung durch die ,relativ zueinander erfolgenden Bewegungen der Zahnflenken der miteinander im Eingriff stehenden Zahnräder erteilt. Jeder Zahnradsatz läuft unter dieser Belastung ungefähr 6 Min.,

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wobei sich bei einem Zahnradsata für einen mittelgroßen Personenkraftwagen ein Abrieb von ungefähr 2,5 bis 4 gr Metall ergibt. I

Typische Verdicker für ein Läppmittel entsprechend der vorliegenden . Erfindung sind Polysaccharide Gummi wie z.B. Xanthan Gummi, Tragakanth Gummi und Gummi Arabikum. Weiterhin Gelatine, Stärke, Soda oder Kaliumsalze von fettigen Säuren wie z.B. Oleinsäure. Tone wie z.B. Bentonit. Salze von geschwefelten Polymere von aromatischen Alkenylverbindungen und Mischungen von diesen. Die Bezeichnung "eingedickte wässrige Basis" · ■ wird in clieser Anmeldung verwendet, um eine wässrige Basis zu definieren, die Verdicker enthält, die in ihr aufgelöst oder mit ihr vermengt sind, um die Viskosität der wässrigen Basis zu erhöhen. '

Der geeignete Verdicker für diese Läppmittel ist Xanthan Gummi, ein Polysaccharide Gummi, wobei der Ausdruck "Polysaccharide Gummi" in dieser Anmeldung verwendet wird, um Polysaccharide zu definieren, die teilweise oxydiert wurden und daher in Wasser löslich sind. Läppmittel, die Xanthan Gummi enthalten, sind verhältnismäßig stabil über einen weiten Bereich auftretender Temperaturen und pH sowie Metall-Ion Konzentrationen und sind besonders erwünscht«, wo ein verhältnismäßig kontinuierliches Läppen von Zahnradsätzen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Eine geringe Menge, an Verdickern, üblicherweise weniger als ein Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Läppmittels ist ausreichend um ein Läppmittel zu ergeben, das entsprechende Suspendlereigenschaften aufweist, obwohl auch größere Anteile verwendet werden können.

Schlei^materialien, die in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, sind Materialien wie z«B« Silikonkarbid, Boronkarbid, Diamantpulver, Aluminiumoxyd, Silikondioxyd, Eisenoxyd, Glaspulver, Glimmerpulver, Zirkoniumsilikat, Quarz lind Flußspatschmirgel. Die Rückgewinnung der teureren SchJLeifmaterialien aus den Waschlösungen wird durch die wässrige Basis des Läppmittels durch vereinfachte Verfahren mäglieh und macht somit die • wirtschaftliche Ausnutzung solcher Schleif materialien möglich. Die Korn-

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größe dieser Sohleifmaterialien beträgt für das erfindungsgemäße Verfahren, vorzugsweise 70 bis weniger als 50 μ:, um eine gute Standzeit au erzielen. Silikonkarbid Schleifmaterial weist zu Beginn eine Korngröße, von ungefähr 66 It/ auf und ist besonders zum Läppen von Hypoid Zahnradsätzen für Hinterachsen von Fahrzeugen geeignet, da es eine gute Standzeit und ein ausgezeichnetes Geräuschverhalten der Hinterachse ergibt.

Die eingedickte wässrige Basis eines erfindungsgemäßen Läppmittels kann über 50 Gewichtsprosente von feinkörnigem Schleifmaterial suspendieren. Das Suspendieren von 50 Gewichtsprozenten von Silikonkarbid Schleifmaterial mit einer- Korngröße von ungeföhr 66 ju in der wässrigen Basis erhöht die Viskosität auf ungefähr 150 Zentipoise bei 25° G. Diese Viskosität ist mit einem Brookfield Viskometer unter· Verwendung einer Spindel Nr. 3 bei 60 U/min gemessen. Bei einer Lagerung dieses Läppmittels über mehrere Tage setzt sich das Schleifmaterial ab. Ist das geschehen, so ist es durch herkömmliches Umrühren wieder in Suspension zu bringen.

Typische emulgierbare Öle, die im eirTindungsgemäßen Läppmittel Verwendung finden können, sind geschwefelte Paraffin oder Petroleum Öle. Der Ausdruck "emulgierbare öle" wird in dieser Anmeldung verwendet, um Öle zu definieren, die geeignet sind, eine Suspension von feinen Öltröpfchen im V/asser zu bilden und bezieht sich auf solche Öle, die im allgemeinen :als lo;sl:^!.che Öle bezeichnet" werden. Diese emulgierbaren Öle verringern die Ileirunc der erfindungsgemäßen Läppmittel, die Eisenmetall-Teile zu korrodieren und die Viskosität des Läppmittels durch Verdunstung von Wasser zu verändern. Mindestens 10 Gewichtsprozent emulgierbarer Öle sind in einem orfindungsgemaßeii Läppmittel auf wässriger Basis erwünscht, das zum Läppen, von Hypoid Zahnradsätzen verwendet- wird.

erv/ünsoüt, können geringe Mengen von Schutz ;usätzen wie z.B. Formaldehyde und Rostschutz zusätzen wie ooda mit Mercaptobenzothiazole dem

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Läppmittel zugesetzt werden.

Läppmittel entsprechend der vorliegenden Erfindung werden hergestellt, indem ein geeigneter Verdicker mit Wasser vermischt wird, ein emulgierbares Öl und, falls gewünscht, noch andere korrosionverhindernde Schutzzusätze eingerührt, die gewünschte Vfirosität durch Wasser eingestellt, und daraufhin das Schleifmaterial eingerührt wird. Erhitzt man das Wasser, so ist eine schnellere Auflösung des Verdickers· möglich.

Die Läppmittel der vorliegenden Erfindung sind im allgemeinen keine Newtons chen Flüssigkeiten, Um die Viskosität von Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten anzugeben, ist es notwendig, den Scherungskoeffizienten anzugeben bei dem diese Viskosität gemessen wurde. Durch die Angabe der Spindelnummer und ihrer Umdrehungen/min., die in einem Brookfield Viscometer verwendet wird, wird beim Messen der Viskosität der Scherungskoeffizient festgelegt.

Beipiel

Zirka 30 1 heißes Wasser wird in einem mit einem Rührwerk versehenen Behälter vorbereitet. Als Verdicker werden ungefähr 1,3 kg Xanthan Gummi langsam dem Wasser zugegeben und ca. 5 Minuten lang verrührt. Unter Verwendung eines Siebes v/erden 5,2 kg Bentonit-Ton in diese Lösung eingerührt . Daraufhin werden einzeln 1,9 kg Soda-Mercaptobensothiazole, 1,5 kg Formaldehyde und 3*4 kg emulgierbares Öl eingerührt. Die sich ergebende Basis wird daraufhin für ungefähi¹ 2 Stunden gerührt bis sich alle Komponenten gut vermischt haben und eine Viskosität von ungefUhr 300 Zentipoise gemessen mit einen Brookfield Viscometer
einer Spindel Nr. 3 bei 60 U/rnin ergibt.

gemessen mit einen JJroolcfield Viscometer bei 25 C unter Verwendung.

Ungefähr 300 kg Silikonkarbid Sohlelfmaterial mit einer Korngröße von ca 66 μ werden nun in der wässrigen Basis suspendiert, indem das üunleii'-material langsam unter ständigem Rühren über einen Zeitabschnitt von ungefähr 2 Stunden zugegeben wird. Nachdem alles Sohleifmaterial zugegeben ist, wird das Rühren für weitere 2 Stunden fortgesetzt und daraufhin Wasser augegeben, daß eine Brookfield Viskosität von ungefähr 400 Zentipoise erreicht wird. 909831/0187

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Beim Läppen von Zahnradsätzen für Hinterachsen werden durch die Anwendung eines ständigen Stromes des erfindungsgemäßen Läppmittels auf die miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder, yon denen das Ritzel angetrieben und das Ringrad abgebremst wird, Zahnräder mit ausgezeichnetem Geräuschverhalten erzeugt. Durch periodische Zugabe von Wasser und Läppmittel konnte das Läppen für über einen Monat fortgesetzt werden, ohne daß die Läppwirkung abnahm. Das Läppmittel wird von den geläppten Zahnradsätzen durch eine wässrige, alkalische Lösung entfernt und die Zahnradsätze daraufhin getrocknet.

/ 8.9.66
/Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren sum Läppen von Eisenmetallen, insbesondere von miteinander in Eingriff stehenden Elementen wie Hypoid Zahnradsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise auf die miteinander in Eingriff stehenden, zu läppenden Oberflächen, den Zahnflanken, in ständigem Strom ein Läppmittel aufgebracht wird und ein Rad, das Ritzel, angetrieben und das andere Rad, das Ringrad, in bestimmtem Maße abgebremst wird und wobei sich eine Läppbewegung durch die. relativ zueinander/Tolgenden Bewegungen der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflanken ergibt und das Läppmittel auf-Wasser-Basis aufgebaut ist, wobei es im wesentlichen aus einer Suspension von feinkörnigem Schleifmaterial und in Wasser emulgierbarem Öl in der eingedickten, wässrigen Basis besteht.

2. Läppmittel zur Anwendung bei einem Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d&'i die eingedickte, wässrige Basis eine Viskosität von 100 bis 1000 Zentipoise, gemessen mit einem Broolcfield Viscometer bei 25 ° ; und einer Spindel IJr. 3 bei 60 U/min., aufweist.

3. Läppmittel nach Anspruch 2, dadurch g e k e r. η ζ e i c h net, daß die wässrige Easis durch Verdicker wie Pclysaccharid-Gummi, vorzugsweise Xaiithan-Gumini eingedickt ist.

4. Läppmittel najr der. Ansprüchen 2 und 3» ο a d u r c h 3 e k e η η-zeichnet, da3 lie Suspension zu rciniestens 10 Gewichtspozent aus emul^ierbarem Cl bestellt.

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