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Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Reib-
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bzw. Gleitschicht auf die Innenfläche eines rotationssymmetrischen
Substrats Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Aufbringen einer Reib- bzw. Gleitschicht auf die Innenfläche eines rotationssymmetrischen
ggf. metallischen Substrats.
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Es ist bekannt, Gleitlager mit hochwertiger Gleitschicht aus metallischer
Suspensionslegierung, beispielsweise Ahminium-Blei-Suspensionslegierung, sowie auch
Metall-Kunststoff-Verbundlager relativ kleiner Abmessungen kostengünstiger aus bandförmigem
Verbundmaterial herzustellen. Bisher ist es aber nicht gelungen, die qualitativen
Vorteile solcher mit Gleitschicht aus metalliszhev Susuensionslegierung oder solche
Metall-Kunststoff-Verbundlayer ebenso für große Antriebsaggregate und Lagerstellen,
z.B. Stevenrohrlagerung bei Schiffen oder åhnlichen Lagerstellen auszunutzen, da
Bandmaterial in den hierfür erforderlichen Dimensionen ~ ~
nicht
kostengünstig herstellbar ist.
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Zwar ist es bekannt, daß man beispielsweise Kunststoffrohre in Stahlbuchsen
einschrumpfen kann, doch ist der hierbei erzielte Schrumpfsitz nicht zuverlässig,
und es kommt während des Betriebes solcher Verbundlager immer zu Ablösungen und
hierdurch bedingt zu Betriebsstörungen und Ausfallzeiten.
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Für die Herstellung von Großlagern mit qualitativ hochwertioer Gleitschicht
aus metallischer Suspensionslegierung, beispiels- 1 weise Aluminium-Blei-Suspensionslegieruny,
konnten bisher keine befriedigenden Lösungen gefunden werden. Ein Eingiessen solcher
Suspensionslegierung in Großlager kommt nicht in Betracht, weil sich durch die unvermeidliche
Seigerung während der Abkühlung keine gleichmäßige Zusammensetzung der Gleitschicht
erzielen läßt. Die Komponenten von Suspensionslegierungen beispielsweise Aluminium
und Blei mischen sich in den in Betracht zu ziehenden Mischungsverhältnissen in
schmelzflüssigem Zustand nur bei sehr hchen Temperaturen.
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Bei niedrigen Temperaturen erfolgt ein Zerfall der Schmelze in die
Komponenten, beispielsweise die beiden Komponenten Aluminium und Blei. Das Zweistoffsystem
weist in diesem Bereich eine Mischungslücke auf. Bedingt durch die große Differenz
in den Dichten der beiden Komponenten kommt es dann in der Schmelze zu einer sehr
raschen Entmischung und Koagulation, so daß die für eine Verwendung eines Gleitlagerwerkstoff
erforderliche feine Verteilung beispielsweise die
feine Verteilung
des Bleis in der Aluminium-Grundmasse nicht erreicht werden kann. Bisher haben sich
vorgefertigte Bahnen aus metallischer Suspensionslegierung nur nach pulvermetallurgischen
Methoden herstellen lassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum rationellen Herstellen großer rotationssymmetrischer Reib- bzw. Gleitelemente
mit suspensionsartigem Aufbau der Reib- bzw. Gleitschicht zu entwickeln.
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Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich
dadurch gelöst, daß a) auf der Innenfläche des rotationssymmetrischen Substrats
zuerst ein Rauhgrund aufgebracht wird, b) ein pulverförmig vorliegendes Gemisch
oder Suspensions-Vorprodukt der gewünschten Bestandteile der Reib- bzw.
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Gleitschicht unter Rotation und Erwärmung des rotationssymmetrischen
Substrats auf und in den Rauhgrund verteilt wird und - wenn erforderlich -c) die
so gebildete Schicht zusammen mit dem Rauhgrund mechanisch verdichtet wird.
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Dieses Verfahren läßt sich einfach und sicher durchführen und gewährleistet
eine gleichmäßige Zusammensetzung der suspensionsartigen Reib- bzw. Gleitschicht,
da durch geeignete Wahl der Rotations(Jescl.windigkeit, der am Substrat erzeugten
Temperaturen und der Teilchenfraktion der zum
Aufbau der Reib-
bzw. Gleitschicht benutzten Bestandteile praktisch alle dem Seigern vergleichbare
Erscheinungen verhindert werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch beinhalten, daß der Rauhgrund
durch Flamn- bzw. Plasmaspritzen oder insbesondere als Sintergerüst aus durch Schleudern
und Sintern von Teilchen des Rauhgrundmaterials unter Rotation auf der Innenfläche
des Substrats gebildet wird. Dies bedeutet, daß die Bildung des Rauhgrundes und
die Bildung der Reib- bzw.
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Gleitschicht aneinander anschließend vorgenommen werden können und
zwar derart, daß das Bilden des Rauhgrundes durch Ausschleudern und Sintern unter
Rotation unmittelbar vor dem Aufbringen des pulverförmigen Gemisches bzw.
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Suspensions-Vorproduktes der gewünschten Bestandteile der Reib- bzw.
Gleitschicht vorgenommen wird.
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Für die Bildung des Rauhgrundes kommen praktisch alle versinterungsfähigen
pulver örmigen Materialien in Betracht.
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In Zusammenhang mit der Herstellung von Gleitelementen wird man solches
Rauhgrundmaterial wählen, das Lagermetall-Eigenschaften, zumindest gute Notlaufeigerischaften
aufweist.
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Bei der Durchführung des er indungsgemänen Verfahrens ist es besonders
vorteilhaft, e n ringförmiges Substrat-Element an seinen Stirnseiten durch Scheiben
zu halten, wodurch -abgesehen von einem Einlaß zur Herstellung des Rauhgrundes und
der Gleitschicht - die Stirnseiten des Substratelements
verschlossen
werden können.
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In vorteilhafter Weise kann das pulverförmige Gemisch bzw.
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Suspensions-Vorprodukt in für das Füllen des Rauhgrundes und das Bilden
der Reib- bzw. Gleitschicht gewünschter Dicke entsprechend abgemessener Menge in
den vom zylindrischen Substrat-Element und den stirnseitigen Scheiben umschlossene
Hohlraum unter Beibehaltung der Rotationsbewegung eingeführt werden, wobei das Substrat-Element
unter Rotation von seinem äußeren Umfang her erwärmt wird.
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Das mechanische Verdichten der durch Schleudern unter Rotation gebildeten
Schicht wird bevorzugt in kaltem Zustand vorgenommen und kann durch Walzen oder
statisches Zusammen-pressen geschehen.
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Zum Aufbringen einer Reib- bzw. Gleitschicht aus metallischer Suspensionslegierung
kann in einer Ausführungsform de.'> erfindungogemäßen Verfahrens eine metallische
Suspensicnslegierung als pulverisierte Vorlegierung mit vorzugsweise kugeliger Kornform
aufgeschleudert werden, bei einer Kornfraki~ion zwischen 40 ym und 100 µm,vorzugsweise
zwischen 60 ym und 100 ym. Es ist aber auch ! in anderer Ausführungsform möglich,
eine metallische Suspensionslegierung durch intensives Mischen von Pulvern
der
Legierungsbestandteile vorzubereiten und dieses Pulvergemisch auf den Rauhgrund
aufzuschleudern, bei einer Kornfraktion zwischen 40 ym und 1000 ym, vorzugsweise
zwischen 60 2m und 100 ym. Zum Herstellen einer Reib- bzw. Gleitschicht aus Kunststoffteilchen
kann man eiri pulverförmiges Kunststoff-Gemisch, also ein Gemisch der die Reib-
bzw. Gleitschicht bildenden Teilchen auf die Innenfläche des Substrats unter Rotation
aufschleudern. Ebenso läßt sich im erfindungsgemäßen Verfahren auch ein pulverförmiges
Kunststoff-Metall-Gemisch oder Kunststoff-Metall-Verbindungs-Gemisch aufschleudern.
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Man kann aber auch bei der Herstellung von Reib- bzw.
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Gleitschichten aus Kunststoffgemischen oder Kunststoff-Metall-Gemischen
ein Suspensions-Vorprodukt bilden, in dem man das Kunststoffgemisch bzw. Kunststoff-Metall-Gemisch
zusammensintert oder frittet und wieder in Pulverform überführt. Dieses pulverförmige
Suspensions-Vorprodukt kann dann unter Rotation auf die Innenfläche des Substrates
geschleudert werden.
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Man kann aber auch ein Kunststoffgemisch oder Kunststoff-Metall-Gemisch
beispielsweise mittels latenter Lösungsmittel in die Form eines pastösen Suspensions-Vorprodukts
bringen und dieses pastöse Suspensions-Vorprodukt unter
Rotation
auf die Innenfläche des Substrats aufbringen und dort beispielsweise durch Abdampfen
von Lösungsmittel zu der gewunschten Reib- bzw. Gleitschicht stabilisieren.
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Ein besonders vorteilhafter Verfahrensablauf kann wie folgt vor sich
gehen: - Ein das Substrat bildendes, zylindrisches Element wird an seinen Stirnseiten
zwischen zwei Scheiben eingespannt und in Rotation mit genau vorher bestimmter Drehzahl
versetzt; - in den von den rotierenden Scheiben und dem rotierenden Substrat-Element
umgrenzten Hohlraum wird eine abgemessene Menge von den Rauhgrund bildender, feinkörniger
Masse, beispielsweise Zinnbronze oder Bleibronzc schlagartig eingeführt; - es wird
dann das zylindrische Substrat-Elfment von seinem äußeren Umfang her auf eine genau
vorbestimmte Temperatur unter Schutzgas erwärmt, und zwar zum Ansintern der Rauhgrundmasse
geeignete Temperatur; - es wird dann an dem weiterhin rotierenden zylindrischen
Werkstück eine für das Einbringen und Verteilen des Gemisches bzw. Suspensions-Vorproduktes
vorgesehene Temperatur eingestellt und das pulverförmige Gemisch bzw. Suspensions-Vorprodukt
in den von den rotierenden Scheiben und dem rotierenden zylindrischen Substrat-Element
umgrenzten Hohlraum eingeführt.
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Dabei kann in vorteilhafter Weise die Rotationsdrehzahl bei Einbringen
des Gemisches bzw. des Suspensions-Vorprodukts in den Rauhgrund durch vorheriges
Berechnen derart auf den Durchmesser des Substrats-Elements und auf die Art des
Gemisches bzw. der Suspensionslegierung abgestimmt werden, daß ein gleichmäßiges
Verteilen unter Vermeidung von Entmischung erfolgt.
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Für die Durchführung des Verfahrens eignet sich insbesondere eine
Vorrichtung, bei der ausgegangen wird von einer bekannten Vorrichtung zum Aufbringen
einer Reib- bzw.
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Gleitschicht auf die Innenfläche der Umfangswand eines ringförmigen,
ggf. metallischen Substrats, bei der eine das Substrat aufnehmende Halterung an
einer zu Drehbewegung angetriebenen Welle, eine in den vom Substrat umgebenen Raum
gerichtete Materialzuführung und eine vorzugsweise von der Außenseite auf das Substrat
einwirkende Heizvorrichtung vorgesehen sind. Gemäß der Erfindung soll bei einer
solchen Vorrichtung die Haltevorrichtung für das Substrat zwei im wesentlichen plattenförmigen,
das Substrat zwischen sich aufnehmende Halter aufweisen, die den vom Substrat umgebenden
Raum an beiden Stirnseiten abschließen. Mit diesen Haltern kann ein sehr genaues
Ausrichten und Auswuchten des Substrats erfolgen, so daß die Rotation des Substrats
gleichmänig und damit auch das Auftragen der den Rauhgrund
d die
Reib- bzw. Gleitschicht bildenden Materialien einwandfrei und gleichmäßig wird.
Die Heizvorrichtung kann auf die jeweilige Art des Substrats angepasst sein.
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Für metallische Substrate kommt beispielsweise eine Gasheizung oder
eine das Substrat umfänglich umgebende Induktionsspule in Betracht. Für nicht-metallische
Substrate kann beispielsweise eine das Substrat umfänglich umgreifende Hochfrequenz-Heizvorrichtung
vorgesehen sein. In jedem Fall kann auch die Heizvorrichtung auf die äußere Umfangsfläche
des Substrats gerichtete Infrarot-Strahler aufweisen, sofern nicht die äußere Umfangsfläche
des Substrats stark reflektierend ausgebildet ist.
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Die Materialzuführung weist vornehmlich einen zentralen Einlaßkanal
in mindestens einem Wellenteil der Haltevorrichtung auf, wodurch eine genau definierte
Materialeingabe in den vom Substrat umschlossenen Raum sichergestellt wird. Es ist
aber auch möglich, die Materialzuführuny mit mindestens einer zentral in den vom
Substrat umgebenen Raum ragenden Düsenanordnung auszustatten.
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Zum Verdichten des auf die Innenseite des Substrats aufgeschleuderten
Schicht kann eine aui die Außenseite und die beschichtete Innenseite des zylindrischen
Werkstücks greifende Walzenanordnung vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich,
zu diesem Zweck eine Presse mit gesenkartigem
Aussenwerkzeug und
Innenwerkizeug vorzusehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein mit massivem Substrat, Rauhgrund und Reib- bzw.
Gleitschicht versehenes zylindrisches Werkstück, beispielsweise Gleitlagerbuchse
in stirnseitiger Ansicht, teilweise geschnitten; Fig. 2 einen Ausschnitt 2-2 der
Figur 1 in vergrössertem Maßstab; Fig. 3 einen Ausschnitt entsprechend Figur 2 für
eine andere Ausführungsform des zylindrischen Werkstücks; Fig. 4 einen Ausschnitt
entsrechend Figur 2; Fig. 5 eine Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken nach
Figur 1 bis 4, schematisch, in vertikale Schnitt; Fig. 6 eine abgewandelte Düse
zur Benutzung in einer Vorrichtung nach Figur 5 in Seitenansicht; Fig. 7 eine Vorrichtung
zum Verdichten der durch Schleudern aufgebrachten Reib- bzw. Gleitschicht in einem
Werkstück gemäss Figur 1 bis 4 durch Walzen und
Fig. 8 eine Vorrichtung
zum Verdichten einer geschleuderten Reib- bzw. Gleitschicht in einen Werkstück gemäss
Figur 1 bis 4 durch isostatisches Pressen.
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Beispiel 1 Eine auf ihrer inneren Umfangsfläche bei 16 (Fiyuren 1
und 2) verkupferte, das Substrat bildende Stahlbuchse 15 ist durch Schleudern auf
ihrer inneren Umfangsfläche mit einem Sintergerüst 14 aus im wesentlichen kugeligem
Zinn-Bronze-Pulver beleyt. Auf dem so geschaffenen Rauhgrund 14 ist durch Schleudern,
d.h. unter Rotation der Stahlbuchse 15 eine Suspensionsleyierung aus Aluminium und
Blei als Gleitschicht 13 aufgebracht, wobei in Figuren 1 und 2 die Aluminiumteile
bei 11 und die Bleiteilchen bei 12 dargestellt sind. Diese Suspensionslegierung
weist im wesentlichen eine Zusammensetzung mit 80 Gewichtsteilen Aluminium und 20
Gewichtsteilen Blei auf. Hierzu wurden Aluminiumpulver und Bleipulver in entsprechendem
Gewichtsverhältnis mit bevorzugt kugeliger Kornform und Kornfraktion zwischen 60,im
und 100/um intensiv miteinander vermischt und unter Rotation auf die durch Beheizen
von aussen auf einer Temperatur von 4000C gehaltene, mit dem Rauhgrund 14 versehene
Innenfläche der Stahlbuchse 15 geschleudert. Die Drehzahl der Buchse wurde beim
Schleudern derart eingestellt, daß sich eine
geschwindigkeit an
der Buchseninnenfläche von 85 cm sec 1 eryab.
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Nach dem Schleudern wurde die Stahlbuchse 15 durch Besprühen Seiner
Aussenseite mit Wasser abgekühlt. In kaltem Zustand wurde die Verbundbuchse 10 durch
Walzen unter Dickenreduzierung verdichtet, wobei der Rauhgrund 14 und die aufgeschleuderte
Schicht 13 aus pulverförmiger Suspensionslegierung eine Dickenreduzierung von etwa
55% erfuhren.
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B e i s p i e l II Bei der in Figur 3 gezeigten Ausbildung ist auf
der inneren Oberfläche einer das Substrat 15 bildenden Buchse aus Stahl der!Rauhgrund
14 durch nechanisches Aufrauhen gebildet. Auf diesen Rauhgrund 14 ist eine Gleitschicht
13 aufgebracht, die eine Matrix 21 aus Polyvinylidenflourid aufweist. In dieser
Matrix 21 sind fein-disperse PTFE-Teilchen 22 gleichmässig verteilt. Der maximale
Durchmesser dieser PTFE-Teilchen 22 beträgt 0,1 ym bis 5 µm. Ebenso ist in die Matrix
21 ein Zusatzwerkstoff 23 eingebettet, der eine Dichte von > 8gr/cm3 aufweist,
mit einer Kornfraktion < 40 Zm.Die Dicke der Gleit- bzw.
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Reibschicht beträgt etwa 200 um.
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Als Bescnichtungsmasse wird ein Ssaspensions-Vorprodukt aus 65 Vol.-%
Polyvinylidenfluorid (PVDF) 26 Vol.-% Blei, Bleioxid, Bleisulfid, Kornfraktion £40
ym 10 Vol.-% niedermolekulares Polytetrafluoräthylen (PTFE), Teilchengröße 0,1 bis
5 ym hergestellt.
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Hierzu wird das PVDF in einem latenten Lösungsmittel gelöst und in
einem schnell laufenden Rührer mit den anderen Komponenten versetzt. Als günstigste
Viskosität zum Einschleudern in das rotationssymmetrische Substrat 15 hat sich eine
Ausflußzeit nach Engler zwischen 60 bis 80 sec. ergeben.
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Zur Herstellung des Schichtwerkstoffes wurde das vorher an der Innenfläche
zur Bildung des Rauhgrundes 14 mechanisch aufqerauhte und auf die Drehvorrichtung
befestigte ringförmige Substrat 15 auf eine Temperatur von 2800C erwärmt und eine
definierte Menge der erfindungsgemaßen Beschichtungsmasse in die Öffnung des rotationssymmetrischen
Substrats 15 gleichmäßig beschichtet. Als am günstigsten hat sich für einen rotationssymmetrischen
Körper mit einem Innendurchmesser von 300 mm eine Rotation mit Drehzahl zwischen
55 und 60 min 1 erwiesen, da bei der entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit zwischen
80 bis 100 sec 1
keine Entmischung der Zusatzstoffe erfolgt und
durch die Zentrifugalkraft der Zusatzstoff zusätzlich auf die Fluorpolymermatriy
21 drückt, so daß eine hervorragende Bindung unter der Maßnahme einer gezielten
Abkühlung des Fbiorpolymers zum Substrat 15 erreicht wird.
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Im Anschluß an das Aufbringen und Verfestigen der Beschichtung und
gezielte Abkühlung wird die Reib- bzw.
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Gleitschicht 13 nicht mehr verdichtet.
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Anstelle der Erzeugung eines pastösen Suspensions-Vorproduktes kann
in diesem Beispiel unter gleicher Zusammensetzung, jedoch unter Weglassen des latenten
Lösungsmittels ein pulverförmiges Gemisch der gewünschten Bestandteile für die Reib-
bzw. Glitschicht in den von der rotierenden Substratbuchse umgebenen Raum eingeführt
werden. Es erfolgt dann an der erwärmten Innenfläche der Substratbuchse bzw. dem
an ihr mechanisch &usgebildeten Rauhgrund 14 ein Versintern zwischen den Teilchen
des Pulvergemisches.
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Es ist auch unter der in diesel Beispiel angegebenen Zusammensetzung
möglich, das Pulvergemisch zunächst zusammenzusintern und ggf. zu verdichten und
dann zu
einem pulverförmigen Suspensions-Vorprodukt zu vermahlen,
das dann in der oben beschriebenen Weise in den Raum innerhalb der rotierenden Substratbuchse
15 eingeführt wird.
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Beispiel III: Bei dem aus Figur 4 ersichtlichen Beispiel ist auf der
bei 16 verkupferten Innenfläche einer als Substrat dienenden Stahlbuchse 15 ein
Rauhgrund 14 in Form eines Sintergerüstes aus Zinnbronze oder Bleibronze aufgebaut,
praktisch in gleicher Weise wie im Beispiel I.
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In diesem Beispiel wird ein pulverförmiges Gemisch aus Polyamid 11,
Blei mit etwa 0,5% Zinngehalt zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit und niedermolekulares
PTFE in den Innenraum der rotierenden und erwärmten Substratbuchse nach dem Aufbau
des Rauhgrundes 14 eingeführt.
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Anstelle des bzw. zusätzlich zu dem Blei kommen auch andere Metalle,
wie Kupfer, Bronze, in Betracht. Im vorliegenden Beispiel hat das pulverförmige
Gemisch folgende Zusammensetzung: 15% Vol. Blei mit 0,5% Zinngehalt mit Teilchengrösse
< 40 um, 1,5 Vol. niedermolekulares PTFE mit Teilchengrösse zwischen 4 und 6
Zm, Rest Polyamid 11 mit Teilchengrösse c 40 Zm.
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Beim Einführen dieses Pulvergemisches in den Innenraum der Substratbuchse
15 und bei dem sich dabei ergebenden Ausbilden der Reib- bzw. Gleitschicht 13 wird
die Substratbuchse von aussen her auf eine solche Temperatur erwärmt, die bei der
Schmelztemperatur des Polyamid 11, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des
im Pulvergemisch enthaltenen Kunststoffs liegt. Nachdem die gesamte vorgesehene
Menge des pulverförmigen Gemisches eingeführt und die daraus gebildete Reib- bzw.
Gleitschicht auf der Innenfläche der Substratbuchse 15 bzw. dem dort angebrachten
Rauhgrund 14 aufgeschmolzen ist, wird die Substratbuchse 15 von aussen langsam abgekühlt,
bis auf eine Temperatur von 2000C. Durch das Aufschmelzen des pulverförmigen Gemisches
und das langsame Abkühlen unter Rotation wird bereits eine hohe Dichte der Reib-
bzw.
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Gleitschicht 13 erreicht. Jedoch empfiehlt es sich, auch in diesem
Fall die Reib- bzw. Gleitschicht durch Walzen oder isostatisches Pressen zusätzlich
zu verdichten.
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Versuchehaben ergeben, daß durch die Zugabe des Blei zu dem Polyamid
11 dessen Viskosität in der Schmelze so weit heraufgesetzt wird, daß die in Figur
4 bei 26 gezeigten Bleiteilchen nicht unter der Wirkung der Zentrifugalkraft seigern
sondern ebenso wie die bei 25 gezeigten feinen PTFE-Teilchen feindispers in der
Kunststoffmatrix 24 verteilt bleibt. Bei der langsamen
Abkühlung
bietet die feindisperse Einlagerung der Bleipartikel den Vorteil vollkommen gleichmäßiger
Abkühlung des Matrix-Kunststoffes 24 und damit Erreichuny eines hohen Maßes an Kristallinität
und nur geringer innerer Spannungen der Matrix 24.
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Als Schichtdicke kann beispielsweise zwischen 0,07 mm und 0,2 nur
gewählt werden, In allen drei Beispielen ist die grundsätzliche Reihenfolge der
erfindungsgemäßen Verfahrensschritte wie folgt: Das rotationssymmetrische Substrat
15, beispielsweise eine Stahlbuchse oder anderes zylindrisches metallisches Substrat-Element,
wird in eine Spannvorrichtung 30 eingespannt, die fest mit der waagrecht oder senkrecht
stehenden Schleuderachse eines Antriebsaggregats verbunden ist. Die Spannvorrichtung
30 ist mit einer vorderen und einer hinteren Abdeckplatte bzw. Abdichtplatte 31,
32 aus Metall versehen. Die Abdeck- bzw. Abdichtplatten 31, 32 sind an ihrer Oberfläche
mit einer Antihaftschicht versehen.
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Durch die vordere Abdeck- bzw. Abdichtplatte 31 führt ein Einfülltrichter,
dessen Aufgabe es ist, das für die Rotationsbeschichtung benutzte Gemisch oder Dispersions-Vorprodukt
dem r<,tationssynmetrischen Substrat 15 zuzu-
führen. Dieses
Substrat wird durch Beheizung von aussen aufgeheizt und über das Antriebsaggregat
auf die gewählte Rotationsgeschwindigkeit gebracht. Nach Erreichen der gewählten
Betriebsdaten wird über eine automatische Dosiervorrichtung 40 das Gemisch bzw.
Suspensions-Vorprodukt dem rotierenden Substrat 15 zugeführtrund unter Ausnutzung
der Zentrifugalkraft und Temperatur fest an dessen Oberfläche, d.h. den dort angeordneten
Rauhgrund 14 gebunden.
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Unter Variation von Temperatur und Rotationsgeschwindigkeit kann eine
glatte, geschlossene oder aber auch eine mikroporöse ReiS bzw Gleitschicht hergestellt
werden.
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In letzterem Fall kann die Porosität als Schmiermittel-Reservoir sinnvoll
genutzt werden.
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Bei der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung wird das buchsenförmige Substrat
15 zwischen den beiden dort konisch ausgebildeten Abdeck- und Abdichtplatten 31
und 32 angebracht, die jeweils in Lagern 35 und 36 drehbar gehalten sind. Ein Antriebszahnrad
37 führt der Abdeck-und Abdichtplatte 32 die Drehbewegung zu. Eine Induktionsspule
38 umgibt das Substrat 15. Stattdessen kann jedoch auch eine Hochfrequenz-Heizspule
oder eine Infrarotstrahler-Anordnung vorgesehen sein.
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Durch die Abdeck- ;Ind Abdichtplatte 32 erstreckt sich eine Düse 33,
die in diesem Fall dazu ausgebildet ist, ein Zinnbronzepulver oder ein Pulvergemisch
aus Zinnbronze und Zinn zuzuführen. Die an dem Substrat durch das Rotieren erzeugte
Zentrifugenwirkung hat zur Folge, daß das Zinnbronze-Pulver gleichmäßig auf der
Innenseite der Substratbuchse 15 verteilt wird, wonach es durch die von der Spule
38 erzeugte Wärme angesintert oder angeschmolzen wird. Es wird somit dort ein poröser
Rauhgrund geschaffen als Vorbereitung für das Einführen des die Reib- bzw. Gleitschicht
bildenden Gemisches oder Suspensions-Vorproduktes.
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Eine Düse 34 erstreckt sich durch die Abdeck- bzw. Abdichtplatte 31
und wird mit dem die Reib- bzw. Gleitschicht bildenden Gemisch bzw. Suspensions-Vorprodukt
beschickt. Dieses Gemisch wird von einem Trichter oder einem Vorratsbehälter 41
in eine Abmeß- und Zuteilvorrichtung 42 überführt. Von dort wird die abgemessene
Menge an Suspensions-Vorprodukt mittels eines Schutzgas-Stromes (wie durch die Zuleitung
43 und dem Injektor 44 angedeutet) ggi. puffartig oder stoßartig in den von der
Substrat-Buchse 15 umgebenen und durch die Abdeck- und Abdichtplatten 31 und 32
an beiden Stirnseiten verschlossenen Innenraum gefördert. Es erfolgt dann das Beschichten
an der Innenfläche der Substratbuchse 15 auf den dort
vorher angebrachten
RauhyruPd 14 unter Anwendung von Zentrifugalkräften entsprechend der an der Substratbuchse
eingestellten Rotations-Drehzahl. Infolge der gleichzeitig ausgeübten Wärmewirkung
durch die Spule 38 wird das aufgebrachte Gemisch odr Suspensions-Vorprodukt verschweisst
oder aufgeschmolzen bzw.
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von viskosem Zustand in festen Zustand stabilisiert, beispielsweise
durch Abdampfen von Lösungsmittel.
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Wenn es erwünscht ist, viskose Suspensions-Vorprocukte zu verarbeiten,
die Lösungsmittel enthalten, kann anstelle der in Figur 5 gezeigten Einführungsdüse
34 eine in Figur 6 gezeigte Düse 50 eingesetzt werden. Diese Düse 50 hat an ihrem
Düsenrohr 51 eine Anzahl getrennter, im wesentlichen radial gerichteter Düsen 52,
die in Figur 5 der Einfachheithalber nur in einer Reihe dargestellt sind. Stattdessen
können auch mehrere Reihen von solchen Einzeldüsen 52 auf dem Umfang des Düsenrohres
51 angeordnet sein.
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Nach dem Beschichten der Innenfläche der Substratbuchse 15 und dem
Stabilisieren dieser Schicht durch Versintern, Verschweissen oder Abdampfen von
Lösungsmittel kann die erzeugte Reib- bzw. Gleitschicht verdichtet werden. Hierzu
zeigt Figur 7 eine Walzenanordnung 60 mit einer inneren Walze 61 und einer äußeren
Hohlwalze 62, wobei die letztere das zu behandelnde zylindrische Werkstück 10
aufnimmt
und selbst durch kleinere Trägerwalzen 63 gestützt ist. Der Antrieb kann von der
Innenwalze 61 her erfolgen oder auch durch die Unterstützungswalze 63 über die Außenwalze
62. Durch dieses zusätzliche Walzen werden die Teilchen in der Suspension der Gleit-
bzw. Reibschicht fest zusammengepresst und in den Rauhgrund eingepresst, wobei eire
Verdichtung sowohl der Feib- bzw. Gleitschicht als auch des Rauhgrundes eintritt.
Wenn erwünscht, kann dieses Walzen unter gesteuerter Wärmezufuhr erfolgen.
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Hierzu sind in Figur 6 zusätzliche Heizeinrichtungen 64 gezeigt, di
auf die Aunenwalze 62 wirken.
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Figur 8 zeigt eine Einrichtung 70 zum Verdichten der in der Substratbuchse
gebildeten Beschichtung mittels isostatischem Druck. Hierzu weist die Einrichtung
70 ein gesenkartiges Aufnahmewerkzeug 71 auf mit einer teilzylindrischen Aufnahme
72, die der Außenfläche des zylindrischen Wer! stücks 10 entspricht. Ein Druckstück
oder Stempel 73 greift auf die Innenseite des mit Innenschicht versehenen Werkstücks
10, um yesteuerten, vorherbestimmten Druck auf diese auszuuben. Dadurch wird die
die die Schicht bildende Suspension verdichtet und in den Rauhgrund eingepresst.
Die Vorrichtung nach Figur 8 erfordert naturgemäß mehrere Druckvorgänge unter zwischenzeitlichem
Verdrehen des Werkstucks 10.
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