DE2643190C2

DE2643190C2 - Verfahren zur Herstellung einer porösen, ein wanderungsfähiges Schmiermittel aufnehmenden Lagerschale

Info

Publication number: DE2643190C2
Application number: DE2643190A
Authority: DE
Inventors: James Leroy Avon Conn. Bidler
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1984-04-12
Also published as: CA1078809A; ZA764941B; ATA706776A; FR2325846A1; SE421931B; AT349838B; JPS5240411A; IT1073798B; CH623898A5; BR7606316A; FR2325846B1; US4104176A; SE7610395L; JPS5521887B2; DE2643190A1; SU670243A3; ES451689A1; AU1802276A; GB1557327A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer porösen, ein wanderungsfähiges Schmiermittel aufnehmenden Lagerschale, bestehend aus bruchbeständigen festen Teilchen, die durch ausgehärtetes Bindemittel verbunden sind.

Die seit über 50 Jahren angewendete Technik zur Herstellung von Lagerschalen ist meistens die Pulvermetallurgietechnik. Sie erfordert, daß die Materialien unter hohen Drücken verpreßt und bei hohen Temperaturen versintert werden.

Aus der DE-PS 8 98 831 ist eine poröse ölhaltige Lagerbuchse bekannt, die aus einer unter Druck- und Wärmeeinwirkung verfestigten Mischung von Meiallpulver, beispielsweise, Gußeisenspänen, und Kunstharz besteht. Zur Herstellung dieser Lagerbuchse wird ein inniges Gemisch aus Metallpulvericilchen und Bindemittel unter Druck geformt und danach unter Schwindung wiirmebehandclt, um den Kunsthar/anteil zu härten; vorzugsweise geschieht die Herstellung auf einem Dorn, um maßgenaue Lager zu erhalten, die keine weitere Nachbehandlung erfordern. Das bekannte Verfahren gewährleistet jedoch nicht, daß sich im wesentlichen zwischen allen benachbarten Teilchen der Matrix Poren bilden, die untereinander in Verbindung stehen. Eine Verwendung von Meallpulverteilchen, die einzeln mit Bindemittel überzogen sind, ist insgesamt nicht vorgesehen. Bei dem bekannten Verfahren kommt es während der Wärmebehandlung zu einem Fließen des Bindemittels, so daß auf diese Weise ein gewisser Anteil der Zwischenräume zwischen den Matrixteilchen geschlossen wird. Hierdurch geht Porosität verloren.

Das Lagermaterial der DE-OS 19 47 647 ist ölfrei und besteht aus einer auf einer Substratmetalloberfläche wie einem endlosen Stahlband befindlichen porösen Harzschicht aus Polycarbonat, Polysulfon oder Polyphenylenoxid, die integral mit der Metalloberfläche versintert und mit einem Mineralwachs imprägniert ist Als Hilfsbestandteile können Glaspulver, MoS2-Pulver und WS2-Pulver mitverwendet werden. Getrennte Einzelteilchen eines Matrixmaterials, die außerdem mit einem Bindemi del überzogen sind, werden demgegenüber nicht eingesetzt.

Es ist bekannt, zur Herstellung von Gleitschichten Epoxyharze und Härtungsmittel im Gemisch mit Glaskugeln, vorzugsweise mit bestimmten Durchmessern und in bestimmter Menge, in an sich bekannter Weise wie durch Sintern, Flammspritzen und elektrostatisches Beschichten aufzubringen und gegebenenfalls bei höheren Temperaturen nachzuhärten (DD-PS 97 038). Daß hierbei überhaupt poröse Schichten gebildet werden, findet in der Patentschrift keine Erwähnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ohne Anwendung von Preß- und Sintertechniken der Pulvermetallurgie durchführbares wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung einer porösen, ein wanderungsfähiges Schmiermittel aufnehmenden Lagerschale mit großer Variabilität in der Zusammensetzung, Größe und Form bereitzustellen, das zu Lagerschalen mit leichtem Gewicht führt, die stärker belastbar sind und daher vorzüglich für schnellrotierende Achsen, Wellen und Zapfen geeignet sind..

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung für das eingangs angegebene Verfahren vor, daß die Bindemittelmenge auf etwa 10 bis etwa 30 Vol.-%, bezogen auf die festen Substanzen der fertigen Lagerschale, eingestellt wird und man ein freifließendes Gemisch aus festen Teilchen, die einzeln mit Bindemittel überzogen sind, zu einer Lagerschale ausformt, diese Lagerschalenform verdichtet und danach die Teilchen unter Verschmelzen des Bindemittels zu einem zusammenhängenden Körper verbindet und das Bindemittel aushärtet.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2—8.

Die erfindungsgemäß herstellbare Lagerschale enthält eine Matrix aus dichtgepackten, festen einzelnen Teilchen, die nicht durch Verpressen und Sintern nach der Pulvermetallurgie, sondern durch ein Bindemittel zusammengehalten werden, das sich in den Zwischenräumen zwischen den Teilchen befindet, jedoch nur teilweise diese Zwischenräume ausfüllt und dadurch eine gleichmäßige Porosität vermittelt aus miteinander in Verbindung stehenden Poren, die an der Lagerschalenoberflächc das Schmiermittel aufnehmen können.

Die Vorteile der Erfindung treten insbesondere in den

Eigenschaften und der Funktionstüchtigkeit der erhaltenen Lagerschale hervor. Da bei ihrer Herstellung keine starken Preßdrücke angewendet werden wie bei der Herstellung herkömmlicher poröser Metallagerschalen, kommt es nicht zur Deformierung der Metallteilchen und damit notgedrungen zu einer gewissen Eriminierung von Poren und zu einer Ungleichmäßigkeit in der Porenstruktur. Erfindungsgemäß wird eine Deformation vermieden, da die Teilchen miteinander durch eingestellte Mengen an Bindemittel gebunden werden, so daß im wesentlichen zwischen allen benachbarten Teilchen Zwüchenräume verbleiben. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere Porosität die infolge dieser Struktur eine gleichmäßigere Beschickung der Lagerschalenoberfläche mit Schmiermittel ermöglicht

Die gleichmäßige Porosität wird bei den erfindungsgemäß herstellbaren Lagerschalen außerdem noch durch Verwendung von gleichmäßig geformten Matrixteilchen, wie beispielsweise Kugeln, erhöht, weil dadurch ein besser geordnetes Netzwerk von Zwischen- 2u räumen erreicht wird. Die Verwendung von Teilchen mit einem engen Größenbereich unterstützt diese Regularität der Struktur.

Die Kugelform der Matrixteilchen, trägt außerdem zu einer feinstrukturierten Porosität bei, indem eine kompaktere Teilchenfüllung und die Verwendung sehr feiner Teilchen ermöglicht werden. Demgegenüber ist man bei der Herstellung von porösem Metallagerschalen bisher im aligemeinen auf Teilchen einer ziemlich großen Teilchengröße wie Gußeisenspäne beschränkt 3» gewesen, um die Teilchen kontinuierlich in eine automatische Preßvorrichtung eintragen zu können. Die feinstrukturierte Porosität ist dafür verantwortlich, daß das öl gleichmäßiger auf der Oberfläche zur Verfügung steht; sie hält auch den während des Drehens einer getragenen Achse oder Welle entstehenden Druck aus, durch den das Schmiermittel in die Lagerschale gedruckt werden kann. Die Porosität wird erfinduingsgemäß unter anderem durch Einstellung der Bindemittelmenge in der Lagerschale erreicht. Im allgemeinen werden sehr feste Lagerschalen mit einer geringeren, jedoch noch ausreichenden Porosität mit etwa 30 Vol.-% Bindemittel (bezogen auf die festen Substanzen der Lagerschale, d. h. ohne Porenstruktur) bei Verwendung der bevorzugten Mikrokügelchen als 4ϊ Matrixteilchen erhalten.

Etwa 10Vol.-°/o ergeben eine sehr große Porosität, aber gerade noch eine ausreichende Mindestfestigkeit, wobei der am besten geeignete Bereich im allgemeinen bei etwa 12—25 Vol.-°/o liegt -«>

Im einzelnen hängt die erforderliche Porosität von der vorgesehenen Verwendung ab. Es gibt ASTM-Werkstofflisten für poröse Metallagerschalen, die unter dem Gesichtspunkt des Ausgleiches zwischen den Festigkeitserfordernissen und dem Ölaufnahn.evermö- v> gen erstellt sind und angeben, daß die Porosität mindestens 18% betragen soll (ASTM B 202-55 T). Die erfindungsgemäß herstellbare Lagerschale hat meistens eine Porosität mindestens dieser Größenordnung, jedoch können auch bei niedrigeren Werten brauchbare «) Ergebnisse erreicht werden. Die Porengröße und die Verteilung der Porengröße hängen außerdem von der Art des Verfahrens ab und werden in bezug auf das Schmiermittel gewählt. Erfindungsgemäße Verfahren haben in dieser Hinsicht den Vorteil, daß die Porosität, b"> einschl. des Porengehaltes, der Porengröße und der Porengrößenverteilung. in den herzustellenden Lagerschalen kontrolliert eingestellt werden kann.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen porösen Lagerschale wird eine gießbare Masse aus mit Bindemittel überzogenen Matrixteilchen verwendet die durch Auftragen des Bindemittels auf einzelne Matrixteilchen als Überzug erhalten werden. Die gießbare Mass? wird zu einer Lagerschalenkonfiguration verdichtet so daß die Teilchen in Form einer dichtgepackten Matrix, ohne deformiert zu werden, angeordnet werden und das Bindemittel nur teilweise die Zwischenräume zwischen den Matrixteilchen ausfüllt Das Bindemittel verschmilzt und läßt teilweise ungefüllte Zwischenräume zurück, wodurch sich die vorteilhafte Struktur bildet mit in Verbindung stehenden gleichmäßigen Poren, die zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Versorgung der Lagerschalenoberfläche mit Schmiermittel in dem Maße ausreichen, wie es für eine poröse, mit Schmiermittel zu imprägnierende Lagerschale erforderlich ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein gewichtsmäßiger Hauptanteil der Matrixteilchen einen Überzug aus dem Bindemittel trägt

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Erfindung besteht in bezug auf die Herstellung darin, daß Bindemittel, wie beispielsweise organische polymere Bindemittel, verwendet werden können, die eine kontrollierte Fließfähigkeit unter gelindem Druck zeigen. Das Matrixteilchen/Bindeiniltel-Gemisch kann so zunächst in einer Form verdichtet und dann zur weiteren Behandlung schnell herausgestoßen werden. Die dadurch ermöglichte kurze Verweildauer der Lagerschalen in der Form führt zu sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten unter rationeller Ausnutzung der relativ teuren Formvorrichtung.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht deshalb darin, daß die gießbare Masse zunächst zu einem einheitlichen handhabungsfähigen Gegenstand in einem Formwerkzeug verdichtet wird, wobei das Bindemittel eine Anfangsbindung entwickelt und dann der Preßkörper außerhalb des Formwerkzeugs zur Vervollständigung der Bindung weiterbehandelt wird. Es ist vorteilhaft, insbesondere wenn das Bindemittel ein härtbares organisches Material ist, dieses Bindemittel erst nach Herausnahme aus dem Formwerkzeug zu härten.

Bevorzugt werden erfindungsgemäß die Lagerschalen mit organischen Bindemitteln gebunden, die bei ziemlich tiefen Temperaturen gehärtet werden können. Die Anwendung derartiger niedriger Temperaturen erlaubt einen Gehalt an Komponenten und Bestandteilen einzusetzen, die sonst aufgrund der hohen Sintertemperaturen, die zur Hersteilung herkömmlicher poröser Metallagerschalen erforderlich wären, nicht zugegen sein dürfen. Außerdem wird dabei weniger Energie gebraucht, und es werden geringere Kosten für die Herstellung der Lagerschalen erforderlich. Erfindungsgemäß können verschiedene Bindemittel eingesetzt werden. Allgemein gilt, daß sich das Bindemittel von den Matrixteilchen wenigstens in seinen Fließeigenschaften während der Lagerschalenherstellung unterscheidet. Von den bevorzugt eingesetzten organischen Bindemitteln sind besonders die organischen wärmehärtenden oder chemisch härtenden Materialien geeignet (d. h. die chemisch reagieren und relativ unschmelzbar und unlöslich sind). Solche Materialien sind in die Lagerschale einzuarbeiten und sie weisen in gehärtetem Zustand eine gute Dimensionsstabilität auch bei hohen Temperaturen und einen günstigen Widerstand gegenüber dem Angriff durch Schmiermittel oder andere

Chemikalien auf.

Epoxyharze, d. h. organische Materialien mit mehr als einer 1,2-Epoxygruppe je Molekül, werden bevorzugt und können u. a. als Polyglycidylether von Polyolen, wie z. B. Bisphenol A, als sogenannte Novolac-Epoxyharze und als cycloaliphatische Epoxyharze vorliegen. Abgesehen von Epoxyharzen gehören zu anderen geeigneten Bindemitteln Polyester, Polyurethane, Phenolharze und solche anorganischen Materialien, wie z. B. Silikate, die eine besondere Hochtemperatur- und Chemikalienfestikeit aufweisen können.

Das in den folgenden Beispielen angewendete Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs aus Bindemittel auf Matrixteilchen wird in der US-PS 31 75 935 beschrieben. Das danach erhaltene Gemisch aus den brechlichen Malrixteilchen, die völlig oder teilweise verwendet werden können, gehören anorganische Teilchen, wie z. B. Sandkörner, organische Polymerisatteilchen, die im allgemeinen in einer gehärteten Form zumindest in dem fertigen Lager vorliegen, und Metallteilchen. Kugelförmige Teilchen werden bevorzugt doch können auch irreguläre Teilchen, wie sie z. B. bei Sandkörnern oder irregulären Metallteilchen vorliegen, verwendet werden. Die Teilchen sind fest und nichtflüssig (sie können hohl oder porös sein) und sollten vorzugsweise zumindest bei mäßigen Preßdrücken, wie z. B. 700 kg/cm², unverformbar sein, um die Anwendung solcher Drücke zur Bildung des rohen Preßlings zu ermöglichen. Die Matrixteilchen sollen außerdem während der Härtungsoperation nicht fließen, damit die

Bindemitte! enthaltenden Matnxteilchen lie^t in freifüe- ^eei^nete Porositätseinstei!un°^f beibehalten bleibt.

Bender Form vor. Das Bindemittel kann auch vollständig in Form des filmartigen Überzuges auf den Teilchen vorliegen (US-PS 3166 615).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Produkt gebildet, in dem die Teilchen eine dichtgepackte Matrix bilden. Die Teilchen liegen dabei meistens in engem Kontakt vor und sind von benachbarten Teilchen um nicht mehr als etwa 50% ihres Durchmessers entfernt, wobei sich eine Zwischenraumstruktur zwisehen den Teilchen ausbildet.

Die Zwischenräume zwischen den Teilchen sind nur teilweise gefüllt. Die Teilchen werden im allgemeinen zu der beschriebenen dichten Packung ohne Verformung verdichtet und bleiben auch im Endprodukt unverformt.

Während der Verdichtung, wie sie in den folgenden Beispielen beschrieben wird, kann der Druck im allgemeinen kontinuierlich erhöht und das Volumen der Preßlinge kontinuierlich verringert werden, was zeigt, daß nicht alle Teilchen in direktem Kontakt miteinander vorliegen.

Im Gegensatz zu früheren Strukturen ergeben die dichtgepackten Teilchen in den erfindungsgemäß herstellbaren Lagerschalen eine Strukturmatrix. Sie üind also nicht als Füllstoff in einer Polymerisat-Matrix dispergiert, sondern über ein Bindemittel miteinander verbunden, das nur teilweise die Zwischenräume zwischen den Teilchen ausfüllt, so daß eine eingestellte Porosität von miteinander in Verbindung stehenden Poren verbleibt, die zur Aufnahme und zur Abgabe eines wanderungsfähigen Schmiermittels an die Lagerschalenoberfläche dient.

Die Größe der Matrixteilchen kann variieren, um unterschiedliche Eigenschaften zu erzielen. Es können Gemische von Teilchen verschiedener Größe in Form eines statistischen Gemisches oder als gesonderte

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Struktur an der Oberfläche der Lagerschale eine bestimmte Porosität haben, während eine innere Schicht, die das Schmiermittel aufbewahrt und an die Oberfläche abgibt eine andere Porosität haben kann. Erfindungsgemäß haben die Matrixteilchen meistens Durchmesser zwischen etwa 10 und 200 μπι und zweckmäßigerweise unter etwa 100 μπι; doch können auch noch geeignete Ergebnisse außerhalb des genann- w ten Bereiches erhalten werden.

Glasmikrokugeln werden in den erfindungsgemäßen Lagerschalen mindestens als Grundmatrixteilchen (d h. mindestens als Hauptgewichtsanteil der Matnxteilchen) bevorzugt, weil Glas eine gute Druckfestigkeit hat, leicht zu kugelförmigen Formen und mit den gewünschten Größen geformt werden kann und billig zu erhalten ist. Zu anderen geeigneten bruchfesten oder nichtzer-Ein Graphitgehalt ist in dem Bindemittel vorteilhaft, weil Graphit eine zusätzliche Schmierwirkung ergibt, die besonders während des Beginns der Rotation einer Welle in der Lagerschale nützlich ist. Andere geeignete feste Schmiermittelmaterialien sind Molybdändisulfid und Wolframdisulfid. Wenn solche Materialien verwendet werden, machen sie im allgemeinen etwa 1 —50 Gew.-°/o des Bindemittels aus.

Ein interessantes und nützliches Phänomen, das mit dem Kontakt zwischen den Teilchen in Beziehung zu bringen ist, sind die von den Lagerschalen der Erfindung gezeigten Wärmeausdehnungseigenschaften. Eine Lagerschale der Erfindung zeigt nicht die Wärmeausdehnungseigenschaften eines organischen Materials, wie bei einer Lagerschale, die eine kontinuierliche Matrix aus organischen Bindemittel enthält, in dem Teilchen dispergiert sind. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von organischen Materialien ist im allgemeinen ziemlich hoch (90 bis 100 · 10"⁶ cm/cm/°C); dies ist für eine Lagerschale unerwünscht. Stattdessen ist bei einer Lagerschale der Erfindung, die aus Glasteilchen und organischem Bindemittel hergestellt worden ist, der Wärmeausdehnungskoeffizient typischerweise in der Größenordnung von 25 oder 27 · 10-^bcm/cm/°C (der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas beträgt im aligemeinen 9 oder i0,8 - 10-^bcm/cm/°C). Der enge Kontakt der Glasmikrokugeln bewirkt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient in der Lagerschale von Glas dominiert wird. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Lagerschalen der Erfindung ist niedriger als der von poröser Bronze und liegt näher bei dem von Stahl, was für die Verwendung von Stahllagerschalen oder Stahlhüllen, die mit Lagerschalen ausgekleidet sind, von Vorteil ist. Der Innendurchmesser der Lagerschale kann wegen des geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten größenmäßig an die Größe der Achse oder Welle angenähert werden, die von der Lagerschale getragen werden soll.

Die Lagerschalen können zu verschiedenen Gestalten ausgebildet werden, doch ist eine zylindrische Lagerbuchse die üblichste Form. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Lagerschalen im allgemeinen mit ihren endgültigen Abmessungen geformt werden können. Das heißt der Formteil, der die Bohrung der Lagerschale formt kann genau die gleiche Größe haben, wie sie für den Innendurchmesser der Lagerschale erwünscht ist

Die üblicherweise in porösen Metallagerschalen verwendeten Schmiermittel sind im allgemeinen auch für Lagerschalen der Erfindung geeignet Diese Schmiermittel sind am häufigsten ölige Flüssigkeiten, können aber auch in Pastenform vorliegen. Die

Schmiermittel sind derart, daß sie während des Betriebs der Lagerschale unter dem Einfluß von Temperatur und Druck, die durch Rotation der Welle oder Achse entwickelt werden, wandert. Die Viskosität des Schmiermittels bei der Betriebstemperatur steht im allgemeinen in Beziehung zu der Größe und dem Anteil der Poren, so daß das Schmiermittel von den Poren in einer gewünschten Weise abgegeben bzw. geliefert wird, so wie es auf dem Gebiet der porösen Lagerschalen bekannt ist.

In den folgenden Beispielen sind alle Teile Gewichtsteile, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

9,1 kg Glasmikrokugeln mit Durchmessern von 37 bis 53 μίτι wurden einer Silanbehandlung unterworfen, indem sie 10 Minuten mit 64 cm³ verdünnter Aminosilanlösung in einem 18,9 Liter-Mischer, der auf langsame Geschwindigkeit eingestellt worden war, gemischt wurden. Die überzogenen Mikrokugeln wurden über Nacht bei 66⁰C getrocknet und dann nochmals 15 Minuten gemischt, um alle Klumpen zu zerbrechen.

Die behandelten Mikrokugeln wurden dann mit einen klebrigen Überzug aus Bindemittel versehen, indem sie mit einer Lösung vermischt wurden, die aus 25,4 Teilen Diglycidyläther von Bisphenol A, 8,29 Teilen Digiycidyläther von Bisphenol A mit höherem Molekulargewicht, 6,76 Teilen Isophthalyldihydrazid, 15,6 Teilen Titandioxid, 1,05 Teilen aminosubstituiertem Betonit, 1,62 Teilen Toluol und 41,23 Teilen Methyläthylketon bestand. Diese Lösung wurde zu den Mikrokugeln in einer Menge von 564 cm³ gegeben, und der Mischer wurde 15 Minuten bei geringer Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt.

Die erhaltene tonartige Mischung wurde in einen Doppelhüllenmischer (mit angestelltem Verstärkerstab) eingetragen und 5 Minuten mit 1,14 kg eines mikropulverisierten härtbaren organischen Bindemittels der B-Stufe (95% des Bindemittels hatten eine Teilchengröße über 3,1 μίτι, 50% hatten eine Teilchengröße über 9μπι und 5% hatten eine Teilchengröße über 18μπι) vermischt. Dieses Bindemittel enthielt 69 Teile Diglycidyläther von Bisphenol A mit höherem Molekulargewicht, modifiziert mit wenigen Zehntel Teilen eines modifizierten Acrylats, das ein Egalisiermittel ist, 0,44 Teile Tri(dimethylaminoäthylphenol), das ein Vulkanisationsmittel ist, 5,5 Teile einer Katalysatormischung, die etwa 80 Gewichtsteile Isophthalyldihydrazid und 20 Teile Dicyandiamid enthielt, und 25 Teile Graphitteilchen, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 9 μΐη.

Es wurde eine Masse aus überzogenen Mikrokugeln erhalten, wie die in F i g. 1 dargestellte Mikrokugel 10 mit einem klebrigen zusammenhängenden oder filmähnlichen Überzug 11 aus Bindemittel, durch welches eine Schicht aus Teilchen 12 aus Bindemittel an den Mikrokugeln haftete. Die Masse wurde durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 250 μΐη zur Entfernung von Agglomeraten gesiebt, wobei eine Ausbeute von 90% erhalten wurde.

Ein Teil der Masse aus überzogenen Mikrokugeln wurde dann in eine Form gebracht und bei Raumtemperatur unter Anwendung eines Drucks von 700 kg/cm² zu einem Hohlzylinder mit einer Länge von 2,5 cm, einem Außendurchmesser von 3,8 cm und einem Innendurchmesser von 2,8 cm zusammengedrückt Der erhaltene rohe Preßling wurde dann aus der Form herausgenommen und 10 Minuten auf 205⁰C erwärmt, wobei die

Teilchen aus dem Bindemittel schmolzen, zerflossen und härteten. Von anderen Tests oder in ähnlicher Weise hergestellten Proben ist es bekannt, daß der Zylinder nach dem Härten des Bindemittels zu etwa 23% porös war und die Poren eine mittlere Größe von etwa 3 μιη und einen Porengrößenbereich von etwa 2 bis 8 μιη hatten (im Gegensatz zu einem Bereich von 2 bis 40 μιη von typischen porösen Bronzelagern), gemäß Messung mit einem Porosimeter. Der Zylinder wurde im Vakkum mit 3,55 g öl imprägniert. Die erhaltene Lagerschale war im allgemeinen so, wie in F i g. 2 dargestellt.

Der imprägnierte Zylinder wurde als Lagerschale für eine kaltgewalzte 2,5-cm-Stahlwelle unter Anwendung einer Lagerschalentestvorrichtung getestet. Der Test begann mit 550 Umdrehungen/Minute mit einer Radialbelastung von 22,7 kg. Die Belastung wurde jede Stunde um 22,7 kg bis zu einer Höchstbelastung von 205 kg erhöht, was einem PV von 64 500 äquivalent war. Zu dem Zeitpunkt begann dann das Lager zu rauchen; der Test wurde abgebrochen. Größenmessungen nach Beendigung des Versuchs ergaben, daß das Lager am Innendurchmesser um 0,35 g abgenommen hatte. Der Reibungskoeffizient änderte sich während des Tests von 0,056 auf 0,180.

B e i s ρ i e I 2

Das Beispiel erläutert die Verwendung eines Gemisches aus Glasmikrokugeln und Metallteilchen als Matrixteilchen in einer Lagerschale der Erfindung.

Es wurde ein Gemisch aus 2,8 kg mit Bindemittel überzogenen Glaskugeln, wie sie in F i g. 1 dargestellt und in Beispiel 1 beschrieben und 1,7 kg Aluminiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 20 μηι hergestellt. Diese Materialien wurden in einem Zweihüllenmischer mit angestelltem Verstärkerstab 1 Minute gemischt. Ein Hohlzylinder mit den gleichen Abmessungen wie der des Beispiels 1 wurde unter Anwendung des gleichen Preßdrucks, der gleichen Härtungstemperatur und der gleichen Härtungsdauer wie in Beispiel 1 hergestellt. Die gemessene Porosität dieses Zylinders betrug 20%, und die mittlere Porengröße war 2 μπι.

Nach dem Imprägnieren mit öl wie in Beispie! 1 wurde der Zylinder als Lagerschale getestet, und zwar unter Anwendung der gleichen Vorrichtung und der gleichen Testbedingungen wie in Beispiel 1. Der Test begann mit 550 Umdrehungen/Minute mit einer Anfangsradialbelastung von 22,7 kg. Die Belastung wurde je Stunde um 22,7 kg erhöht bis zu einer Höchstbelastung von 318 kg als Grenze der Testvorrichtung. Die Höchstbelastung und die Geschwindigkeit entsprechen einem PV von 100 800. Größenmessungen nach Beendigung des Versuchs ergaben keine Änderungen hinsichtlich der Länge oder des Durchmessers. Das Lager hatte einen Gewichtsverlust von 0,10 g.

Die nach Beispiel 2 erzielte Verbesserung ist zum Teil auf die angegebene kleinere Porengröße und die verbesserte Wärmeleitfähigkeit der Probe von 0,03307 cal · cm-¹ · s~' · grad-' gegenüber 0,01488 cal · cm-' · s^-l - grad-' zurückzuführen. Die verbesserte Wärmeleitfähigkeit erlaubt eine bessere Wärmeableitung aus dem Grenzbejeich von Welle und Lagerschale, während die Wärme sonst zu einem Brechen oder Abtreiber, von öl führen und unerwünschte Größenänderungen und Ermüdung der Lagerscha-Ien- und Wellenmaterialien bewirken kann. Vorzugsweise haben die erfindungsgemäß herstellbaren Lagerschalen eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,0124 und noch vorteilhafter von weniestens

0,0289 cat · cm¹ · s~' ■ grad¹. Die beste Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ist festgestellt worden, wenn Metallteilchen, die nicht mit Bindemittel überzogen sind, mit überzogenen Glasmikrokugeln vermischt werden, obwohl geeignete Ergebnisse auch bei Verwendung von mit Bindemitteln überzogenen Metallteilchen erhalten wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer porösen, ein wanderungsfähiges Schmiermittel aufnehmenden Lagerschale, bestehend aus bruchbeständigen festen Teilchen, die durch ausgehärtetes Bindemittel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmenge auf etwa 10 bis etwa 30 Vol.-%, bezogen auf die festen Substanzen der fertigen Lagerschale, eingestellt wird und man ein _!0 freifließendes Gemisch aus festen Teilchen, die einzeln mit Bindemittel überzogen sind, zu einer Lagerschale ausformt, diese Lagerschalenform verdichtet und danach die Teilchen unter Verschmelzen des Bindemittels zu einem zusammenhängenden Körper verbindet und das Bindemittel aushärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die festen Teilchen Mikrokugeln sind und mit etwa 12 bis 25 Vol.-% Bindemittel, bezogen auf die festen Substanzen der fertigen Lagerschale, gebunden werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hauptgewichtsanteil der festen Teilchen aus Glasmikrokugeln besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem Metallteilchen verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein jo härtbares organisches Bindemittel oder ein anorganisches Bindemittel ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusammen mit festen, im Bindemittel verteilten js schmierenden Teilchen verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale in einer Preßform geformt und verdichtet und die Aushärtung des Bindemittels außerhalb der Preßform ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Schmiermittelteilchen Graphit-, Molybdändisulfid- oder Wolframdisulfidteilchen sind und 1 bis 50 Gew.-% des Bindemitteis ausmachen.