CH356652A - Feingerätelager - Google Patents

Description

  
 



  Feingerätelager
In der Feinwerktechnik treten vielfach Lagerprobleme auf, die mit denen des Grosslagerbaues nicht verglichen werden können und bei denen die hierbei üblichen Lösungen nicht anwendbar sind. So kann es zum Beispiel vorkommen, dass das Erfordernis, ein Feinwerkgerätelager für einen bestimmten Zweck mit möglichst geringem Reibungsmoment zu bauen, die spezifische Lagerbelastung derart in die Höhe treibt, dass die Elastizitätsgrenze desjenigen Lagerbestandteiles überschritten wird, der den kleinsten Elastizitätsmodul besitzt. Dadurch wird dieser Lagerbestandteil mehr oder weniger plastisch deformiert, so dass sich die gesamte Lagergeometrie ungünstig verändert.



  Daher werden als Lagerwerkstoffe üblicherweise nur solche mit einem möglichst hohen Elastizitätsmodul verwendet, z. B. Saphir oder Diamant. Dies führt aber zu Schwierigkeiten bezüglich der Schmierung, da bei Verwendung von derartigen Lagerwerkstoffen vielfach das Gebiet der Grenzschmierung, das heisst einer Schmierung ohne kontinuierlichen Schmierfilm, erreicht wird. Die Grenzschmierung selbst ist zwar mit den heutigen Schmiermitteln recht wirkungsvoll, sofern nur eine Schmierung zum Zwecke der Reibungsverminderung angestrebt wird, anderseits ist dabei aber die Gefahr der Entstehung von feinsten Ausbrüchen und Rissen, insbesondere bei Lagerwerkstoffen mit hohem Elastizitätsmodul, gross.

   Tritt nun in einem Lager, in welchem Grenzschmierverhältnisse vorliegen, ein solcher Abrieb auf, führt dies nicht nur zu einer unzulässig hohen Reibungszunahme, sondern auch zu immer weiteren Beschädigungen der aktiven Lagerteile durch Schleifwirkung, so dass das Lager einem verhältnismässig raschen Verschleiss unterworfen ist. Im Falle der hydrodynamischen   Schmierung    kann der verhältnismässig dicke Schmierfilm, der sich zwischen den einzelnen aktiven Lagerteilen befindet, einen gewissen Abrieb aufnehmen, was zwar wohl zu einer Viskositätszunahme des Schmiermittels führt, jedoch nicht unmittelbar schädigend auf das Lager einwirkt. Bei Lagerwerkstoffen, die einen kleineren Elastizitätsmodul als Saphir bzw.

   Diamant aufweisen, beispielsweise metallische Lagerwerkstoffe, treten bei Grenzschmierung leicht Verschweissungen auf, die zu intermittierender   Änderung    des Reibungskoeffizienten und ebenfalls zu Abriebprodukten führen. Diese feinsten metallischen Abriebprodukte können dann infolge ihrer erhöhten chemischen Reaktionsfähigkeit leicht in eine wesentlich härtere Oxydform übergehen und das Lager beschädigen.



   Es ist zwar bekannt, durch künstliches Oxydieren von Metallen auf diesen eine harte abriebfeste Ober  flächenschicht    zu erzeugen, welche als Überzug aktiver Lagerteile geeignet ist und mit dem die angeführten Nachteile, die bei Feinwerklagern in herkömmlicher Werkstoffausführung auftreten, vermieden werden können. Eine derartige Oxydation lässt sich jedoch nur dann erfolgreich durchführen, wenn als Werkstoff   flir    die aktiven Lagerteile ein Metall verwendet werden kann, dessen Oxyd dicht und mit ihm fest verwachsen ist.



   Die Erfindung betrifft ein Feingerätelager, insbesondere für Elektrizitätszähler, Messinstrumente usw., ausgenommen für Einrichtungen, die der Zeitmessungstechnik dienen, bei dem die Oberfläche der aktiven Lagerteile verschleiss- bzw. abriebfest gemacht wird.



   Dies wird dadurch erreicht, dass die Oberfläche des Werkstoffes mindestens eines aktiven Lagerteiles, die beispielsweise als Kalotte oder Kugel ausgebildet sein kann, wenigstens teilweise mit einer Hartmetallschicht   überzogen    ist.



   Bekanntlich liefern die harten Karbide der Metalle der III. bis VI. Gruppe des periodischen Systems, aber auch Nitride, Boride und Silizide der vorgenann  ten Metalle sowie Legierungen dieser Verbindungen ausserordentlich abriebfeste Teile. Davon wird heute bereits in weitem Rahmen im Werkzeug- und Maschinenbau Gebrauch gemacht, insbesondere für Teile, die besonders starken Abrasivprozessen unterworfen sind.



  Da die Herstellung von Werkzeugen oder Maschinenteilen aus derartigen   Harttnetallen    sehr kostspielig ist, ist sie nur dann wirtschaftlich,   wenn    selbst bei Verwendung massiven Hartmetalls noch mit einem Abrieb am Werkzeug bzw. Maschinenteil gerechnet werden muss und allfällige Nachbearbeitungskosten vernachlässigbar gering sind. Bei allen jenen Maschinenteilen, an denen kein Abrieb auftreten darf, z. B. bei Feingerätelagern, insbesondere Spurlager von Elektrizitätszählern usw., ist die Verwendung von Massivteilen aus Hartmetall unwirtschaftlich.

   Da es nach einem vorgeschlagenen Verfahren möglich ist, Hartmetall in einer dünnen Schicht auf Werkstoffe aus metallischer, keramischer wie auch mineralischer Substanz zu erzeugen, ist es bei Feinwerklagern zweckmässig, einzelne oder alle aktiven Lagerteile, die während des Betriebes einem besonderen Verschleiss unterworfen sind, auf diese Weise verschleiss bzw. abriebfest zu machen.



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.



   Es zeigen:
Fig. 1 ein Spurlager mit fest mit der Welle umlaufender Kugel und
Fig. 2 ein Doppelkalottenspurlager mit lose eingelegter Kugel.



   In der Fig. 1 ist der Werkstoff von zwei aktiven Lagerteilen, z. B. eine Kugel 1 und eine Kalotte 2, auf der Oberfläche mit einer Hartmetallschicht 3 versehen. Die Kugel 1 ist hier mit einer Welle 4 fest verbunden.



   Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Lagers, bei der nur die Werkstoffe von zwei Kalotten 5 und 6 auf ihrer Oberfläche eine Hartmetallschicht 3 aufweisen, während eine dazwischenliegende, frei bewegliche Kugel 7 keine Hartmetallschicht aufweist.



   Der für die einzelnen aktiven Lagerteile verwendete Werkstoff kann metallischen, keramischen oder mineralischen Ursprungs sein. Die Hartmetallschicht 3 besteht aus harten Karbiden, Siliziden, Boriden oder Nitriden der Metalle der III. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems. Die Hartmetallschicht 3 ist entweder auf allen oder nur auf einzelnen aktiven Lagerteilen vorgesehen. Ferner ist es auch möglich, anstelle der ganzen Oberfläche der einzelnen aktiven Lagerteile nur einen Teil derselben mit einer Hartmetallschicht zu versehen, und zwar nur die den Reibungspunkt bildenden und umgebenden Flächenteile.



   Die Hartmetallschicht 3 kann zum Beispiel nach einem bekannten Verfahren zum Herstellen von   Über-    zügen auf metallischen oder nichtmetallischen Gegenständen durch Reaktion von Halogenverbindungen eines Metalles mit Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen dadurch erzeugt werden, dass eine Halogenverbindung eines karbidbildenden Metalls mit einem Gasgemisch an den zu überziehenden Lagerteilen bei Temperaturen von 900 bis   1200    C zur Reaktion gebracht wird, wobei in dem Gasgemisch Wasserstoff und nicht mehr flüchtige   Kohlenwass erstoffverbindun-    gen enthalten sind, als dies ihrem Gleichgewicht mit Kohlenstoff und Wasserstoff bei Abscheidungstemperatur entspricht.



   Auf den Schutz der Erfindung für die Lagerung von Teilen in Uhren oder anderen Geräten der Zeitmessungstechnik wird verzichtet.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Feingerätelager, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Werkstoffes mindestens eines aktiven Lagerteiles wenigstens teilweise mit einer Hartmetallschicht überzogen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Feingerätelager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aktives Lagerteil aus metallischem Werkstoff besteht.

   2. Feingerätelager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aktives Lagerteil aus keramischem Werkstoff besteht.

   3. Feingerätelager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aktives Lagerteil aus mineralischem Werkstoff besteht.

   4. Feingerätelager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff mindestens eines aktiven Lagerteiles nur an der Reibungsstelle und in unmittelbarer Umgebung der der Reibung unterworfenen Flächenteile mit einer Hartmetallschicht überzogen ist.