DE2234924A1

DE2234924A1 - Verfahren zur herstellung von maschinenelementen

Info

Publication number: DE2234924A1
Application number: DE19722234924
Authority: DE
Inventors: Walter Foerste; Karl-Heinz Dipl Chem Mehrwald; Joachim Schreiber; Hans-Joachim Dipl Ch Teuschler
Original assignee: ELEKT KONSUMGUETER VVB
Current assignee: ELEKT KONSUMGUETER VVB
Priority date: 1972-07-15
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1974-01-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen der drehenden Bewegung, wie Kupplungsringen, Gleitlagern, von Maschinenelementen für die Übertragung von Drehbewegungen, wie Zahnrädern, Stopfbuchsen sowie von Rohren.
Maschinenelemente im allgemeinen Sinne finden überall in der Technik umfangreiche Verwendung. Deshalb ist ihr Bedarf sehr groß. Maschinenelemente haben oft eine entscheidende Bedeutung für die einwandfreie FunktionstUchtigkeit von Maschinen, Aggregaten und ganzen Anlagen. Somit werden an ihre Qualität hohe technische Anforderungen gestellt, die sich auch ökonomisch widerspiegeln. Insofern kommt der Qualität von Kupplungsringen in Kupplungen entscheidende Bedeutung zu, Derartige Kupplungsringe bestehen aus mit Kunstharz getränkten und unter Druck gepreßten Asbestgeweben, aus Holz oder Leder, in letzterer Zeit aber auch aus Graphit. Diese Kupplungsringe unterliegen naturgemäß einer starken Beanspruchung und haben einen hohen Verschleiß. Gerade bei aus Graphit bestehenden Kupplungsringen sind an die Qualität der Bindung hohe Anforderungen gestellt, die die herkömmlichen Bindungen mit Thermoplasten oder anorganischen Bindemittel nicht erreichen, Eine ähnliche Problematik besteht bei Gleitlagern, die aufgrund ihrer grossen Laufruhe und der ökonomischen Herstellung eine breite Verwendung, vor allem beim Bau motorischer Haushaltgeräte, finden An sie werden Forderungen gestellt, wie eine glatte, einlauffähige Oberfläche, an der das Schmiermittel gut haftet, eine gute Wärmeleitfähigkeit, ein möglichst geringer Reibungskoeffizient und ein möglichst geringer Wärmeausdehnungskoeffidient, Je nach den Anforderungen, die an das Lager im Betrieb gestellt werden, kommen als Lagerwerkstoffe namentlich in Betracht: Grauguß, Rotguß, Zinnbronze, Weißmetall, Bleibronze, Aluminiumbronze, Sintermetalle, in neuerer Zeit auch Phenol-oder Kresol-Formaldeltyd-Kunstharz-Preßmassen wie Polyäthylen, polymere Fluorkohlenwasserstoffe (Teflon, Hostaflon usw.) oder Graphit. Bei letzterem ist die Schmierwirkung des Graphits ausnutzbar, Auch hier ergeben sich an den derzeitig bekannten Lagern Mängel, die auf die unzureichende Qualität der Bindung zurückzuführen sind. Bei Zahnradgetrieben besteht das Problem einer ständigen Schmierung. Bekannterweise eingesetzte Zahnräder aus Phenol- oder Kresol-Pormaldehyd-Kunstharz-Preßmassen, beispielsweise bei Modelleisenbahnen, konnten das Problem eines schmierenden Betriebes nicht in vollem Umfang lösen0 Außerdem spielen die Arbeitsgeräusche bei Zahnradgetrieben eine nicht zu unterschätzende Rolle. Im Unterschied dazu besteht bei Stopfbuchsen und Rohren eine andersgeartete Problematik insofern, als mechanische Abriebserscheinungen Ab ri e b ers che indung en aus dem Einsatzzweck resultierend, kaum auftreten. Vierlmehr ist bei diesen Maschinenelementen von ausschlaggebender Bedeutung, daß sie chemisch resistent und thermisch beständig sind. Auch hier sind bei den zur Zeit zum Einsatz gelangenden Werkstoffen noch wesentliche Verbesserungen in dieser Beziehung vhrzunehmen.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, die werkstoffseitig und herstellungsmäßig bestehenden Nachteile zu beseitigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen in dem Einsatz eines geeigneteren Materials und der damit zusammenhängenden Veränderung der technologischen Verfahrensschritte bei der Herstellung0 Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Maschinenelemente der drehenden Bewegung; beispielsweise Kupplungsringe, Gleitlager, Maschinenelemente für die Übertragung von Drehbewegungen, beispielsweise Zahnräder, Stopfbuchsen und Rohre aus einem Verbundwerkstoff der Zusammensetzung 0 bis 99 % Siliziumkarbid mit Korngrößen von 1 bis 1OO/um, graphitischer Kohlenstoff, besonders in der Form ACHESON-Graphit, mit Korngroßen bis 1 mm, und 1 bis 60 % feinpulverisierten anorganischen Bindemitteln, beispielsweise Ton oder Silikaten, oder organischen Bindemitteln, beispielsweise Silikon- oder Phenolharzen, bei Raumtemperatur oder der Schmelz- bzw, Aushärtetemperatur des Bindemittels hergestellt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt nach der Verarbeitung des Verbundwerkstoffes bei Raumtemperatur oder der Schmelztemperatur des Bindemittels eine thermische Nachbehandlung mit entsprechender Temperaturführung zur Aushärtung des Bindemittels bzw, nach der Verarbeitung des Verbundwerkstoffes bei der Aushärtetemperatur des Bindemittels eine zusätzliche thermische Nachbehandlung zur Erzielung spezieller Eigenschaften. Zur Erzielung besonderer chemisch- pkysikalischer Parameter wird der Verbundwerkstoff nachfolgend bei 600 bis 16000 C karbonisiert Der Erfindungsgegenstand wird durch die nachfolgende technol logische Beschreibung näher erläutertt Zur Herstellung von Maschinenelementen, wie Kupplungsringen, Gleitlagern, Zahnrädern, Stopfbuchsen und Rohren werden 0 biß 99 ffi Siliziumkarbid mit Korngrößen von 1 bis 100zum und graphitischer Kohlenstoff, besonders in Form von ACHESON-Graphit mit Korngrößen bis 1 mm, mit 1 bis 60 % feinpulverisierten anorganischen Bindemitteln, z.B, Ton oder Silikaten, oder organischen Bindemitteln, z.B. ilikon- oder Phenolharzen, intensiv gemischt. Dabei richtet sich die Auswahl der Konzentrationen des Siliziumkarbids, des graphitischen Kohlenstoffs und des Bindemittels nach dem Grad der mechanischen und thermischen Beanspruchung der Maschinenelemente. Durch die Wahl der KUrnung der Ausgangsmaterialien und durch Abstimmung dieser mit dem entsprechenden Arbeitærerfahren, sind Oberflächen hoher Güte herstellbar, die keinerlei Nacharbeit erfordern. Die anschließende Weiterverarbeitung kann je nach dem verwendeten Bindemittel bei Raumtemperatur, der Schmelztemperatur oder der Aushärtetemperatur des Bindemittels nach den bekannten Vakuumstrangpreß-, Topfpreß-, Heißspritz-, Spritzguß- und Trockenpreßverfahren vorgenommen werden. Bei den ersten beiden Verarbeitungsvarianten, d,h. der Verarbeitung bei Raumtempsratur oder der Schmelztemperatur des Bindemittels ist unbedingt eine nachfolgende thermische Behandlung zur Aushärtung des Verbundwerkstoffes erforderlich, wobei die Temperaturführung einen großen Einfluß auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes ausübt. Bei der dritten Variante, d.h. der Verarbeitung bei der Aushärtetemperatur des Bindemittels, ist die thermische Nachbehandlung nur zur Erzielung spezieller Eigenschaften notwendig. Nach Abschluß der thermischen Nachbehandlung ist das Maschinenelement für den vorgesehenen Einsatz verwendbar, Für besondere Anwendungsfälle ist der Verbundwerkstoff durch thermische Nachbehandlung zu modifizieren, wodurch besonders die organisch gebunden en Verbundwerkstoffe karbonisiert werden. Diese Karbonisierungstemperaturen liegen zwischen 600 bis 16000 C und müssen für jede Zusammensetzung experimentell ermittelt werden. Auch hierbei sind die für den späteren Verwendungszwe ck besonders gewünschten chemisch-physikalischen Parameter des Maschinenelementes von Bedeutung,

Claims

Patentansprüche le Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbundwerkstoff der Zusammensetzung0 bis 99 % feinpulverisiertem Siliziumkarbid mit Korngrößen von 1 bis 100µm, graphitischerKohlenstoff, besonders der Form ACHESON-Graphit, mit Korngrößen bis 1 mm,und 1 bis 60 % feinpulverisierten anorganischen Bindemitteln, beispielsweise Ton oder Silikaten, oder organischen Bindemitteln, beispielsweise Silikon- oder Phenol--harzen, bei Raumtemperatur oder der Schmelztemperatur bzw Aushärtetemperatur des Bindemittels verarbeitet, für die Herstellung von Maschinenelementen verwendet wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen, nach Anspruch 1, dadurch gekennze1chnet,daß der Verarbeitung des Verbundwerkstoffes bei Raumtemperatur oder der Schmelztemperatur des Bindemittels eine thermischeNachbehandlung mit entsprechender Temperaturführungfolgt.
3. Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verar beitung des Verbundwerkstoffes bei der Aushärtangstemperatur des Bindemittels eine zusätzliche thermische Nachbe-
4. Verfahren zur Herstellung von Maschinenelementen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenelemente für extreme Anwendungsfälle nachfolgend bei 600 bis 16000 C karbonisiert werden