DE102008027700A1 - Bearing layer application process for sliding bearing component involves applying fluid to surface of component and sintering bearing layer onto the surface thus coated - Google Patents

Bearing layer application process for sliding bearing component involves applying fluid to surface of component and sintering bearing layer onto the surface thus coated Download PDF

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Abstract

The bearing layer application process involves applying fluid to the surface (1) of the component (2) and sintering the bearing layer onto the surface thus coated. After application of the fluid, a frame-type shaping element (3) may be laid on the surface and filled with sintering powder (4), e.g. lead-bronze or graphite-bronze powder, before sintering this powder onto the component surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Lagerschicht auf ein Gleitlagerbauteil sowie ein Gleitlagerbauteil mit aufgebrachter Lagerschicht.The The invention relates to a method for applying a bearing layer on a sliding bearing component and a sliding bearing component with applied Bearing layer.

Derartige Gleitlagerbauteile sind üblicherweise als Verbundwerkstoffe ausgebildet, bei denen eine Lagerschicht, die insbesondere aus einem Lagermetall besteht, auf einen Grundkörper aufgebracht wird. Die Lagerschicht bestimmt hierbei im Wesentlichen die Eigenschaften des Gleitlagerbauteils hinsichtlich der Belastbarkeit, der Verschleißbeständigkeit und der Gleitgeschwindigkeiten. Hierbei spielen eine Reihe von Werkstoffeigenschaften der Lagerschicht eine Rolle, beispielsweise Reibung, Einlaufverhalten, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, chemische Eigenschaften und chemische Stabilität, Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit. Diese Werkstoffeigenschaften der Lagerschicht werden durch den Herstellungsprozess der Lagerschicht beeinflusst. Bislang werden solche Lagerschichten mittels Lötverfahren auf dem Grundkörper aufgebracht. Dieses Verfahren ist jedoch bedingt durch die separate Herstellung und Bearbeitung der Lagerschicht und des Grundkörpers sowie durch das Lötverfahren zum Verbinden des Grundkörpers mit der Lagerschicht sehr aufwändig und kostenintensiv. Zudem ist es bereits bekannt, die Lagerschicht auf den Grundkörper mittels Sintertechnik oder Gießtechnik aufzubringen. Darüberhinaus werden Lagermetalle auf den Grundkörper zur Herstellung einer Gleitlageroberfläche mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebracht.such Slide bearing components are usually composite materials formed, in which a bearing layer, in particular from a Warehouse metal is applied to a base body becomes. The bearing layer essentially determines the properties of the sliding bearing component in terms of load capacity, wear resistance and the sliding speeds. Here are a number of material properties the bearing layer has a role, for example friction, running-in behavior, Thermal conductivity, electrical conductivity, chemical properties and chemical stability, machinability and deformability. These material properties of the bearing layer are influenced by the manufacturing process of the bearing layer. So far, such storage layers by means of soldering Applied to the body. This procedure is however due to the separate production and processing of the bearing layer and the body as well as by the soldering process for connecting the main body with the bearing layer very expensive and expensive. In addition, it is already known the bearing layer on the body by means of sintering technology or casting technique to apply. Beyond that Bearing metals on the base body for producing a Slide bearing surface by means of high-speed flame spraying applied.

In hydrostatischen Verdrängereinheiten, insbesondere hydraulischen Axialkolbenmaschinen, also Axialkolbenmotoren und -pumpen, wie sie beispielsweise für hydraulische Antriebe in Flurförderzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zum Einsatz kommen, werden als Lagerschichten für die Gleitlagerbauteile, insbesondere für Gleitlagerschalen, Gleitschuhe, Buchsen und Steuerscheiben, verschiedene Werkstoffe wie Stahl, Gusseisen, Messing und Blei-Bronze verwendet.In hydrostatic displacement units, in particular hydraulic Axial piston machines, so axial piston motors and pumps, as they For example, for hydraulic drives in industrial trucks and mobile machines are used as storage layers for the sliding bearing components, in particular for plain bearing shells, sliding shoes, Bushings and control discs, various materials such as steel, cast iron, Brass and lead bronze used.

Die Blei-Bronze eignet sich in diesem Belastungsfall besonders gut aufgrund der sehr guten Gleiteigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und ausreichender Festigkeit. Die Gleiteigenschaften ergeben sich aus eingelagerten Blei-Einschlüssen im Zinn-Kupfer-Grundwerkstoff der Blei-Bronze. Diese Blei-Einschlüsse dienen als Festschmierstoff.The Lead-bronze is particularly well suited in this load case the very good sliding properties, corrosion resistance and sufficient strength. The sliding properties arise from embedded lead inclusions in the tin-copper base material the lead bronze. These lead inclusions serve as solid lubricant.

Hergestellt werden Lagerschichten aus Blei-Bronze üblicherweise durch Aufgießen oder Aufsintern auf das Gleitlagerbauteil. Als Gleitlagerbauteil dient meist ein Stahlkorpus, z. B. ein Zylinderblock. Dadurch entsteht ein fester Verbund zwischen Blei-Bronze und Stahl.Produced Bearing stock layers are usually by Pour or sinter onto the slide bearing component. When Sliding bearing component is usually a steel body, z. B. a cylinder block. Thereby creates a solid bond between lead-bronze and steel.

Vor dem Aufsintern der Blei-Bronze auf den Stahlkorpus wird die Stahloberfläche üblicherweise mit einer galvanischen Kupferschicht versehen. Anschließend wird diese Kupferschicht gereinigt. Auf die gereinigte Kupferoberfläche wird ein Sinterpulver, zum Beispiel aus Blei-Bronze, aufgebracht, das durch einen Sinterring in Form gehalten wird. Mittels Druck und Temperatur wird dann der Sintervorgang durchgeführt. Die galvanische Kupferschicht ermöglicht dabei eine belastbare Verbindung der Blei-Bronze mit dem Stahl.In front On sintering the lead-bronze on the steel body, the steel surface is usually with a galvanic copper layer provided. Subsequently This copper layer is cleaned. On the cleaned copper surface a sintered powder, for example of lead-bronze, is applied, which is held in shape by a sintered ring. By pressure and temperature is then performed the sintering process. The galvanic copper layer allows a loadable Connection of the lead bronze with the steel.

Das Aufbringen einer galvanischen Kupferschicht vor dem eigentlichen Sintervorgang ist allerdings aufwändig und insbesondere angesichts steigender Kupferpreise kostenintensiv.The Applying a galvanic copper layer before the actual Sintering process is however complicated and in particular expensive in view of rising copper prices.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer Lagerschicht auf ein Gleitlagerbauteil sowie ein Gleitlagerbauteil mit aufgebrachter Lagerschicht derart auszugestalten, dass auf das Aufbringen einer galvanischen Kupferschicht vor dem eigentlichen Aufbringen der Lagerschicht verzichtet werden kann.Of the The present invention is therefore based on the object, a method for applying a bearing layer on a sliding bearing component and to design a slide bearing component with applied bearing layer in such a way that on the application of a galvanic copper layer before the actual application of the bearing layer can be dispensed with.

Die Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Flussmittel auf eine Oberfläche des Gleitlagerbauteils aufgetragen wird und die Lagerschicht auf die mit dem Flussmittel bedeckte Oberfläche des Gleitlagerbauteils aufgesintert wird.The Task is procedural according to the invention thereby solved that a flux on a surface the sliding bearing component is applied and the bearing layer on the surface of the sliding bearing component covered with the flux is sintered on becomes.

Durch die Zuhilfenahme eines Flussmittels wird das Entstehen von Oxiden auf der Oberfläche des Gleitlagerbauteils während des Sintervorgangs vermieden.By the aid of a flux will cause the formation of oxides on the surface of the sliding bearing component during the sintering process avoided.

Insbesondere bei Ausbildung des Gleitlagerbauteils aus Stahl und Verwendung von Sinterbronze für die Lagerschicht wird eine metallische Bindung zwischen Stahloberfläche und Sinterbronze ermöglicht. Das bisherige kostenintensive galvanische Vorkupfern vor dem Aufsintern kann entfallen.Especially in training of the sliding bearing component made of steel and using Sintered bronze for the bearing layer becomes a metallic one Binding between steel surface and sintered bronze allows. The previous costly galvanic pre-plating before sintering can be omitted.

Die Lagerschicht kann ein- oder mehrschichtig hergestellt werden, wobei zumindest die oberste Schicht als Gleitschicht, insbesondere aus Blei-Bronze oder Graphit-Bronze, ausgebildet ist.The Bearing layer can be produced in one or more layers, wherein at least the uppermost layer as a sliding layer, in particular of Lead-bronze or graphite-bronze, is formed.

Vorzugsweise wird nach dem Auftragen des Flussmittels ein rahmenförmiges Formelement auf die Oberfläche des Gleitlagerbauteils aufgelegt, ein Sinterpulver in dieses Formelement eingefüllt und das Sinterpulver innerhalb dieses Formelements auf die Oberfläche des Gleitlagerbauteils aufgesintert. Zweckmäßigerweise wird als Formelement ein Sinterring verwendet.Preferably becomes a frame-shaped after application of the flux Form element placed on the surface of the sliding bearing component, a sintered powder filled in this mold element and the Sinter powder within this element on the surface sintered on the sliding bearing component. Conveniently, is used as a form element a sintered ring.

Als Flussmittel kommen bevorzugt Substanzen in Frage, welche Borverbindungen und/oder Fluoride und/oder Chloride enthalten. Als Sinterpulver wird vorteilhafterweise ein Pulver verwendet, das Bronze, insbesondere Blei-Bronze oder Graphit-Bronze, enthält.When Fluxes are preferably substances in question, which boron compounds and / or fluorides and / or chlorides. As a sintered powder is advantageously a powder used, the bronze, in particular Lead bronze or graphite bronze.

Die Erfindung betrifft ferner ein Gleitlagerbauteil mit aufgebrachter Lagerschicht.The The invention further relates to a sliding bearing component with an applied Bearing layer.

Bei dem Gleitlagerbauteil wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitlagerbauteil eine mit einem Flussmittel versehene Oberfläche aufweist, auf die die Lagerschicht aufgesintert ist.at the slide bearing component, the task is achieved according to the invention solved that the sliding bearing component with a flux having provided surface on which the bearing layer is sintered.

Das erfindungsgemäße Gleitlagerbauteil und das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen einer Lagerschicht auf das Gleitlagerbauteil können bei allen mechanischen Apparaten und Maschinen Anwendung finden, bei denen es darauf ankommt, dass Apparate- oder Maschinenbauteile über Gleitflächen gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Als Beispiel sind hier Laufflächen und Zylinderbohrungen von Hubkolbenmotoren oder Hubkolbenpumpen zu nennen. Mit besonderem Vorteil werden erfindungsgemäße Gleitlagerbauteile in einer hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, als Gleitlagerschalen und/oder als Gleitschuhe und/oder als Buchsen und/oder als Kolben und/oder als Steuerscheiben und/oder als Steuerspiegel und/oder als Zylindertrommel verwendet. Aufbau und Funktion der genannten Gleitlagerbauteile einer Axialkolbenmaschine sind beispielsweise in der DE 198 55 899 A1 , Spalte 4, Zeile 53, bis Spalte 5, Zeile 21, beschrieben. So kann z. B. mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Gleitlagerschale zur Lagerung einer beispielsweise als Schwenkscheibe ausgebildeten Schwenkwiege bereitgestellt werden. Außerdem kann ein Gleitschuh hergestellt werden, mittels dem ein Kolben auf einer Gleitfläche abgestützt ist. Darüber hinaus kann eine Kugelkalotte zwischen einem Kolben und dem Gleitschuh in der erfindungsgemäßen Weise beschichtet werden. Auch eine Buchse zur Lagerung des Kolbens in einer Kolbenbohrung einer Zylindertrommel kann erfindungsgemäß beschichtet werden. Ganz besonders eignet sich die Erfindung zur Beschichtung der Steuerfläche eines Steuerspiegels, der an einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Gehäusebauteil drehfest befestigt ist, oder zur Beschichtung der an dem Steuerspiegel anliegenden Stirnseite der Zylindertrommel. Die rotierende Zylindertrommel liegt über eine an einer Stirnseite ausgebildete Abstützfläche an dieser Steuerfläche des Steuerspiegels an. Aufgrund der hohen Belastung der Steuerfläche durch die Rotationsbewegung der Zylindertrommel werden an die Qualität der Beschichtung besonders hohe Anforderungen gestellt. Mit der Erfindung können die höchsten Ansprüche bezüglich Gleiteigenschaften und Haltbarkeit auf wirtschaftliche Weise erfüllt werden.The plain bearing component according to the invention and the method according to the invention for applying a bearing layer to the sliding bearing component can be used in all mechanical apparatuses and machines in which it is important that apparatus or machine components are arranged so as to be displaceable relative to one another via sliding surfaces. As an example, here running surfaces and cylinder bores of reciprocating engines or reciprocating pumps to call. Sliding bearing components according to the invention are particularly advantageously used in a hydrostatic displacement machine, in particular an axial piston machine, as sliding bearing shells and / or as sliding shoes and / or as bushings and / or as pistons and / or as control disks and / or as a control mirror and / or as a cylinder drum. Structure and function of said sliding bearing components of an axial piston machine are for example in the DE 198 55 899 A1 , Column 4, line 53, to column 5, line 21 described. So z. B. with the solution according to the invention a sliding bearing shell for supporting a trained example as a swash plate pivot cradle be provided. In addition, a sliding shoe can be produced, by means of which a piston is supported on a sliding surface. In addition, a spherical cap between a piston and the shoe in the manner according to the invention can be coated. A bush for mounting the piston in a piston bore of a cylinder drum can also be coated according to the invention. Especially, the invention is suitable for coating the control surface of a control mirror, which is fastened in a rotationally fixed manner to a housing component fixedly connected to the housing, or for coating the end face of the cylinder drum resting on the control mirror. The rotating cylinder drum rests against this control surface of the control plate via a support surface formed on an end face. Due to the high load of the control surface by the rotational movement of the cylinder drum are placed on the quality of the coating particularly high demands. With the invention, the highest demands in terms of sliding properties and durability can be met in an economical manner.

Mit der Erfindung wird eine Reihe von Vorteilen erzielt:
Es wird eine Möglichkeit geschaffen, ein Gleitlagerbauteil kostengünstig mit einer Lagerschicht zu versehen, die gute Gleiteigenschaften und hohe Belastbarkeit bietet. Dabei kann die Lagerschicht mit bisher üblichen Maschinen hergestellt werden. Anstelle einer aufwändigen Vorbehandlung der Oberfläche des Gleitlagerbauteils mit einer galvanischen Kupferbeschichtung genügt das einfache Auftragen eines vergleichsweise kostengünstigen Flussmittels auf die blanke Oberfläche des Gleitlagerbauteils.The invention achieves a number of advantages:
It is created a way to provide a sliding bearing component cost-effective with a bearing layer that offers good sliding properties and high load capacity. In this case, the bearing layer can be produced with conventional machines. Instead of a complex pretreatment of the surface of the sliding bearing component with a galvanic copper coating, the simple application of a comparatively inexpensive flux to the bare surface of the sliding bearing component is sufficient.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur eine Darstellung der Arbeitsschritte beim Aufbringen der Lagerschicht auf das Gleitlagerbauteil.Further Advantages and details of the invention will be apparent from the in the schematic figure illustrated embodiment explained in more detail. Here, the figure shows a Representation of the steps in applying the bearing layer on the sliding bearing component.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll einige Lagerschicht aus Sinter-Bronze auf die Oberfläche 1 eines Gleitlagerbauteils 2, im konkreten Fall auf die aus Stahl bestehende Steuerfläche eines Steuerspiegels oder die dem Steuerspiegel zugewandte Stirnseite einer Zylindertrommel einer Axialkolbenmaschine, aufgebracht werden. In einem ersten Arbeitsschritt A wird Flussmittel, das zum Beispiel Fluoride enthält, auf die blanke Oberfläche 1 des Gleitlagerbauteils 2 aufgetragen. Anschließend wird in einem zweiten Arbeitsschritt B das Formelement 3, im konkreten Fall ein Sinterring, so auf das Gleitlagerbauteil 2 aufgelegt, dass die zu beschichtende Oberfläche 1 des Gleitlagerbauteils 2 innerhalb des Formelements 3 liegt. In einem dritten Arbeitsschritt C wird das Sinterpulver 4 in den vom Formelement 3 umschlossenen Raum eingefüllt. Schließlich wird in einem vierten Arbeitsschritt D die Platte 5, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Hartmetallplatte, auf das Sinterpulver aufgelegt. Unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur wird dann der Sintervorgang durchgeführt. Nach Abschluss des Sintervorgangs werden das Formelement 3 und die Platte 5 wieder entfernt.In the present embodiment, some bearing layer of sintered bronze on the surface 1 a sliding bearing component 2 , In the specific case on the existing steel control surface of a control mirror or the control mirror facing end side of a cylinder drum of an axial piston machine, are applied. In a first step A, flux containing, for example, fluorides is applied to the bare surface 1 of the sliding bearing component 2 applied. Subsequently, in a second step B, the mold element 3 , In this case, a sintered ring, so on the sliding bearing component 2 applied that to the surface to be coated 1 of the sliding bearing component 2 within the formula element 3 lies. In a third step C, the sintering powder 4 in the form of the element 3 filled in the enclosed space. Finally, in a fourth step D, the plate 5 , In the present embodiment, a hard metal plate, placed on the sintered powder. Under increased pressure and elevated temperature, the sintering process is then carried out. After completion of the sintering process, the mold element 3 and the plate 5 removed again.

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Claims (7)

Verfahren zum Aufbringen einer Lagerschicht auf ein Gleitlagerbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flussmittel auf eine Oberfläche (1) des Gleitlagerbauteils (2) aufgetragen wird und die Lagerschicht auf die mit dem Flussmittel bedeckte Oberfläche (1) des Gleitlagerbauteils (2) aufgesintert wird.Method for applying a bearing layer to a sliding bearing component, characterized in that a flux is applied to a surface ( 1 ) of the sliding bearing component ( 2 ) and the bearing layer is applied to the flux-covered surface ( 1 ) of the sliding bearing component ( 2 ) is sintered on. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen des Flussmittels ein rahmenförmiges Formelement (3) auf die Oberfläche des Gleitlagerbauteils (2) aufgelegt wird, ein Sinterpulver (4) in dieses Formelement (3) eingefüllt wird und das Sinterpulver (4) innerhalb dieses Formelements (3) auf die Oberfläche (1) des Gleitlagerbauteils (2) aufgesintert wird.A method according to claim 1, characterized in that after the application of the flux, a frame-shaped form element ( 3 ) on the surface of the sliding bearing component ( 2 ), a sintering powder ( 4 ) in this form element ( 3 ) and the sintering powder ( 4 ) within this element ( 3 ) on the surface ( 1 ) of the sliding bearing component ( 2 ) is sintered on. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf das in das Formelement (3) eingefüllte Sinterpulver (4) eine Platte (5) aufgelegt wird.A method according to claim 2, characterized in that in the molded element ( 3 ) filled sintering powder ( 4 ) a plate ( 5 ) is launched. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Flussmittel Substanzen verwendet werden, die Borverbindungen und/oder Fluoride und/oder Chloride enthalten.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that used as a flux substances be, the boron compounds and / or fluorides and / or chlorides contain. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterpulver (4) ein Pulver verwendet wird, das Bronze, insbesondere Blei-Bronze oder Graphit-Bronze, enthält.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a sintering powder ( 4 ) a powder is used which contains bronze, in particular lead-bronze or graphite-bronze. Gleitlagerbauteil mit aufgebrachter Lagerschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlagerbauteil (2) eine mit einem Flussmittel versehene Oberfläche (1) aufweist, auf die die Lagerschicht aufgesintert ist.Sliding bearing component with applied bearing layer, characterized in that the sliding bearing component ( 2 ) a surface provided with a flux ( 1 ), on which the bearing layer is sintered. Verwendung eines Gleitlagerbauteils nach Anspruch 6 in einer hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, als Gleitlagerschale und/oder als Gleitschuh und/oder als Buchse und/oder als Kolben und/oder als Steuerspiegel und/oder als Zylindertrommel.Use of a sliding bearing component according to claim 6 in a hydrostatic displacement machine, in particular an axial piston machine, as a plain bearing shell and / or as a sliding shoe and / or as a socket and / or as a piston and / or as a control mirror and / or as a cylinder drum.
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