DE2127359A1

DE2127359A1 - Selbstschmierendes Material sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2127359A1
Application number: DE19712127359
Authority: DE
Inventors: Edouard Biel; Liengme Marcel Cormoret; Schnyder (Schweiz)
Original assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Current assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-02
Publication date: 1972-01-13
Also published as: DE2127359B2; CH526733A; FR2095725A5

Description

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P.l.nl.nwmt. MnJ 9 H 4 WM München 1$. Eii«n«di«r ltr«6« 1/ Π V< ' ' '

-2. Juni

OMEGA Louis Brandt & Frere S.A., Bienne (Schweiz)

Selbstschmierendes Material sowie Verfahren zu seiner Herstellung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf "ein selbstschmierendes Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus einem metallischen Basismaterial mit einer Porosität von 1 bis 40 % VoI und einer Härte von 200 bis 2400 ° Vickers besteht, dessen Poren mit einem Schmiermittel gefüllt sind, dessen Reibungskoeffizient 0,002 bis 0,300 und dessen Viskosität mindestens 1,5 Engler bei Betriebs-

temperatur beträgt.

Die Erfindung bezieht sich aber auch auf ein Pabrikationsverfahren zur Herstellung eines solchen selbstschmierenden Materials. Dieses Verfahren zur Herstellung besagten Materials ist dadurch gekennzeichnet, dass eine homogene Mischung aus dem Basismaterial und einer metallischen Seife hergestellt wird, wobei sowohl das Basismaterial als auch die metallische Seife in pulverförmigem Zustand

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sind, worauf diese Mischung dann in einer Pressform einem maxima-

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len Druck von 15 t/cm ausgesetzt und das so erhaltene Werkstück in schützender Atmosphäre einer thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei bei einem der zwei letztgenannten Verfahrensschritte, die gleichzeitig erfolgen können, eine Porosität von 1 bis 40 % VoI erzeugt wird, worauf das Schmiermittel in die Poren des Basismaterials eingebracht und das so erhaltene Werkstück abschliessend mindestens einer Nachoperation unterzogen wird, die diesem seine endgültige Form gibt.

Das erfindungsgemässe selbstschmierende Material wird vorteilhaft P für Lager verwendet, kann aber auch für andere, dem Verschleiss durch Reibung ausgesetzte Teile Anwendung finden.

Das metallische Basismaterial weist eine Porosität von 1 bis 40 % VoI und eine Härte von 200 bis 2400 ° Vickers auf. Es kann aus Verbindungen, z.B. Carbiden, Boriden, Silikaten, Oxyden etc., aus reinen Metallen, aus metallischen Legierungen, aus Pseudo-Legierungen oder einer Kombination dieser Materialien, bestehen. Dabei wird hier als Legierung dasjenige metallische Produkt betrachtet, k das daraus entsteht, dass einem Metall ein oder mehrere beliebige Stoffe beigefügt werden. Als Pseudo-Legierung wird hier ein metallischer Stoff verstanden, der aus der Mischung mehrerer Metalle in derselben Masse entsteht, ohne dass sich aber die einzelnen Elemente untereinander verbinden.

Die Poren des Basismaterials sind mit einem Schmiermittel mit einem Reibungskoeffizienten von 0,002 bis 0,300 und einer Viskosität von mindestens 1,5 Engler bei Arbeitstemperatur, gefüllt. Der Wert der angegebenen Viskosität ist so gewählt, dass das Schmier-

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mittel nicht aus den Poren des Basismaterials auslaufen kann. BesagtesSchmiermittel kann aus synthetischem Öel oder Fett bestehen, z.B. auf Siliconbasis. Es kann aber auch aus thermoplastischem
synthetischem Material wie Polytetrafluoräthylen, einer Mischung verschiedener thermoplastischer Stoffe oder aus synthetischem,
wärmehärtendem Material, z.B. einem Acetalharz, bestehen. Auch metallische Seife kann als Schmiermittel verwendet werden. '

Dem erwähnten Schmiermittel können feste Schmierstoffe wie Molybdändisulf id, Wolframdisulfid, Graphit oder metallische Pulver,
oder sogar anorganische Stoffe wie Glasfasern beigemischt werden, was ermöglicht, den Reibungskoeffizienten zu verbessern, den Verschleiss zu verringern und die mechanische Festigkeit zu erhöhen.

Das Schmiermittel ist so in den Poren des Basismaterials angebracht, dass es jederzeit für einen ununterbrochenen Schmierfilm zwischen den Berührungsflächen aufeinander reibender Teile sorgt.

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Um das beschriebene selbstschmierende Material herzustellen, wird zuerst eine homogene Mischung des Basismaterials mit einer metallischen Seife angefertigt, wobei beide Elemente in pulverförmigem
Zustand sind. Als metallische Seife kann beispielsweise Zinkstearat verwendet werden. Anschliessend wird diese Mischung in einer Form

kalt oder warm einem maximalen Druck von 15 t/cm ausgesetzt. Die Beigabe einer metallischen Seife zum Basismaterial garantiert die Schmierung der Pressform und verhindert ein Ankleben der gepressten Masse in der Form.

Anschliessend erfolgt eine Wärmebehandlung, ohne Druck, in einer
Schutzatmosphäre, die je nach verwendetem Material variieren kann.

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Im Laufe mindestens eines letztgenannten Verfahrensschrittes (Druck resp. Wärmebehandlung) wird im Material eine Porosität von 1 bis 40 % VoI gebildet. Diese Porosität wird entweder durch Anpassung des Pressdruckes oder durch Beigabe einer anschliessend durch Wärme oder Chemikalien zu entfernenden Substanz, erreicht. Durch die Anpassung der Wärmebehandlung, welche dem Pressen folgt, kann die Porosität ebenfalls beeinflusst werden.

Es ist möglich, die Wärmebehandlung gleichzeitig mit dem Pressen des Materials auszuführen.

Um die Formgenauigkeit der gemäss dem beschriebenen Verfahren hergestellten Werkstücke zu garantieren, muss das Schrumpfen während der Wärmebehandlung von Beginn an berücksichtigt werden.

Je nach Anforderungen an die Werkstücke, können die beiden Verfahrensschritte, das Pressen und die Wärmebehandlung, beliebig oft wiederholt werden. Dies kann beispielsweise nötig sein, um die gewünschte Form, eine bessere Homogenität, eine grössere Härte oder andere Materialeigenschaften des Basismaterials zu verbessern.

Als nächster Verfahrens schritt wird das Schmiermittel in die Poren des Basismaterials eingebracht, was z.B. durch Tauchen, unter Vakuum, Druck, Pulverisierung oder der Kombination dieser Methoden, erreicht werden kann. Auch jedes andere Verfahren das den Eigenschaften sowohl des Schmiermittels, als auch des Basismaterials angepasst ist, kann verwendet werden.

Eine neuerliche Wärmebehandlung oder auch eine Behandlung mit Chemikalien, kann dem vorangehenden Verfahrensschritt folgen, um entweder die Oberflächenqualität, die Härte oder andere mechanische oder

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chemische Eigenschaften des erfindungsgemässen selbstschmierenden Materials zu verändern. Im besonderen kann die Werkstückoberfläche gesintert werden.

In derselben Optik kann das erhaltene Werkstück einer Beta- und /

oder Gammastrahlung ausgesetzt werden.

Als letzter Verfahrensschritt wird das Werkstück mindestens einer Nachoperation unterzogen, mittels welcher es seine endgültige Form erhält. Es kann sich dabei um Pressen, Stanzen, Bearbeiten mittels Ultraschall oder Laser, wie. auch Sandstrahlen oder Aehnlichem, handeln.

Die nachfolgenden Beispiele dienen einem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1.
Zusammensetzung:

98,9 % VoI Aluminiumoxyd 1,1 % VoI Zinkstearat

Herstellungsyerfahren:

a) Mischen der Pulver während 40 Stunden.

b) Kaltpressen der Mischung unter einem Druck von 4 t/cm während

30 Sekunden, um eine Porosität von 18 % VoI zu erreichen..

c) Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre: 1800 ° C während 3 Stunden.

d) Tauchen in synthetisches OeI einer Viskosität bei 20° C von

16 Engler, wobei die Temperatur 50° C und der Druck 1 Torr beträgt,
d) Nachoperation.

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Beispiel 2. ™

Zusammensetzung:

96,5 % VoI Eisen 2 % VoI Nickel 0,5 % VoI Molybdän 1 % VoI Zinkstearatat

Herstellungsverfahren:

a) Mischen der Pulver während 50 Stunden.

b) Kaltpressen der Mischung unter einem Druck von 5 t/cm während

30 Sekunden, um eine Porosität von 20 % VoI zu erreichen.

c) Wärmebehandlung bei 1200° C in einer Sauerstoffatmosphäre während 1 Stunde.

d) Tauchen in synthetisches OeI einer Viskosität bei 20 C von

16 Engler, wobei die Temperatur 50 C und der Druck 1 Torr beträgt.

e) Nachoperation.

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Claims

Patentansprüche:

1) Selbstschmierendes Material, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem metallischen Basismaterial mit einer Porosität von 1 bis 40 % VoI und einer Härte von 200 bis 2400 ° Vickers besteht, dessen Poren mit einem Schmiermittel gefüllt sind, dessen Reibungskoeffizient 0,002 bis 0,300 und dessen Viskosität mindestens 1,5 Engler bei Betriebstemperatur beträgt.

(2J) Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine homogene Mischung aus dem Basismaterial und einer metallischen Seife hergestellt wird, wobei sowohl das Basismaterial als auch die metallische Seife in pulver förmi gern Zustand sind, worauf diese Mischung dann in einer Press-

form einen maximalen Druck von 15 t/cm ausgesetzt und das so erhaltene Werkstück in schützender Atmosphäre einer thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei bei einem der zwei letztgenannten Verfahrenssschritte, die gleichzeitig erfolgen können, eine Porosität von 1 bis 40 % VoI erzeugt wird, worauf das Schmiermittel in die Poren des Basismaterials eingebracht und das so erhaltene Werkstück abschliessend mindestens einer Nachoperation unterzogen wird, die diesem seine endgültige Form gibt.

3) Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dad Basismaterial aus Verbindungen reinen Metalls, metallischer Legierungen, Pseudo-Legierungen oder einer Mischung derselben besteht.

4} 'Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel aus synthetischem OeI oder Fett, thermoplastischem oder wärmehärtendem synthetischem Material oder metallischer Seife

besteht. _Λ _, _ _{Ä Λ}

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5) Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle dass das Schmiermittel aus thermoplastischem oder wärmehärtendem Material besteht, diesem feste Schmierstoffe, metallische Pulver oder anorganische Stoffe,beigefügt werden.

6) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pulver förmige. Mischung kalt gepresst wird.

7) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pulverförmige Mischung warm gepresst wird.

8) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Porosität des Basismaterials durch Beifügen von nachträglich zu entfernender Substanzen zu der Pulvermischung oder durch die Beeinflussung der Temperatur und der Dauer der Wärmebehandlung, erzeugt wird.

9) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen und die Wärmebehandlung mehrmals wiederholt wird, um gewisse mechanische Eigenschaften des Basismaterials zu verbessern.

■ 10) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ψ Schmiermittel mittels Tauchen, Kompression, Pulverisation oder einer Kombination dieser Methoden, in die Poren des Basismaterials eingebracht wird. _v ,

11) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an das Einbringen des Schmiermittels in die Poren des

Basismaterials eine Wärme- oder chemische Behandlung des Werkstücks erfolgt.

12) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das · Werkstück, einer Beta- und / oder Gammastrahlenbehandlung unter-

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worfen wird. jj 9 1 9 7 "3 R Q

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