DE2439096C2

DE2439096C2 - Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Gleitlagerbüchse

Info

Publication number: DE2439096C2
Application number: DE2439096A
Authority: DE
Inventors: William Craig Doonfoot Ayr Morrison
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-08-15
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1983-11-10
Also published as: US4044441A; JPS5072038A; GB1441768A; DE2439096A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Gleitlagerbüchsc gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist bekannt (GB-PS 11 72 567). Es dient vornehmlich zur Herstellung von gehärteten Laufringen von Rollen- und Kugellagern sowie der Schale von Kugelgelenken oder dgU die jeweils zweiteilig ausgebildet sein müssen, um die Rollen oder Kugeln oder den Lagerzapfen montieren zu können. Aber auch Gleitlagerbüchsen sollen so hergestellt werden. Die Segmente bestehen aus Stahl und weisen eine durch Hai -ing erzeugte Gleitschicht auf.

Gleitlagerbüchsen werden in großen Stückzahlen gefertigt. Sie weisen üblicherweise eine Gleitschicht aus Gleitlagermaterial, ζ. B. Weißnvuall oder dgl, auf. Solche Lagerbüchsen müssen se«r hochgenau hergestellt werden. Die zulässigen Toleranzen betragen für die Wanddicke etwa 0.013 mm, für die Konzentrizität der Innen- und Außenflächen etwa 0,025 mm und für die Unrundheit etwa 0,13 mm. Es ist möglich. Gleitlagerbüchsen mit diesen Toleranzen durch maschinelles Bearbeiten aus dem Vollen herzusteilen, jedoch ist dies sehr teuer.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird von ebenen Streifen. Platten oder Tafeln ausgegangen. wobei man nur einen Zuschnitt herstellt, der zu einer Lagerbüchse um deren Längsachse um 360° gebogen wird (DE-GM 19 78 629). Mit diesem Verfahren lassen sich aber die angegebenen Toleranzen kaum erreichen. Für die Massenherstellung hochgenauer Lagerbüchsen so ist es daher nicht geeignet

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt auch darin, daß die Umfangsrichtung der fertigen Lagerbüchse anfänglich in der Längsrichtung des Ausgangsstreifens verläuft. Dies macht es notwendig, bei schmaleren Streifen längere Stücke zu verwenden als erforderlich wäre, wenn die Lagerbüchsen so hergestellt werden könnten, daß die Umfangsrichtung der fertigen Lagerbüchse in der Breite des Streifens verläuft. Bei der Herstellung von Lagerbüchsen mit einer axialen Länge von etwa 50 mm und einer Umfangslänge von etwa 300 mm wird ein Materialstreifen von etwa 300 mm Länge und etwa 50 mm Breite-benötigt anstelle eines Streifens von etwa 50 mm Länge und etwa 300 mm Breite, wenn eine andere Orientierung benutzt werden könnte. Da bei dem Materialstreifen, der aus einem mit einem Gleitlagermaterial beschichteten Stützmaterial besteht, die Kosten pro Flächeneinheit mit kleiner werdender Streifendichte ansteigen, führen die älteren Verfahren zu höheren Kosten als wenn eine andere Orientierung benutzt werden könnte. Aber selbst wenn man das bekannte Herstellungsverfahren unter Verwendung von Streifenabschnitten mit anderer Orientierung ausführen würde, bestünde eine wesentliche Beschränkung hinsichtlich der Abmessungen der herstellbaren Lagerbüchsen darin, da die Materialstreifen nicht mit unbegrenzter Breite hergestellt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren dahingehend abzuwandeln, daß auf einfachere Weise größere Lagerbüchsen hochgenau hergestellt werden können, also mit kleineren Kosten je Flächeneinheit, um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei dem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs vor, daß ein mit einem Gleitlagermaterial beschichteter Stützmaterialstreifen in Abschnitte von der Länge der Büchse unterteilt wird und daß die Abschnitte quer zur Streifenlängsrichtung in die Segmentform gebogen werden. Dabei nimsnt die Segmentform genau eine teilzylindrische Form an. Nach dem Abschrägen der Längskanten werden sie aneinandergelegt und durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden. Damit die Gleitlagerbüchsen in Bohrungen eingesetzt werden könnec. daß die Schweißnaht radial nicht über den Umfang der Büchse hervorstehen. Andererseits darf die Schweißnaht nur soweit nach innen reichen, daß das bei niedrigen Temperaturen schmelzende Gleitlagermaterial nicht angeschmolzen wird, damit man die Gleitlagerbuchse unmittelbar, ohne eine zusätzliche Nachbearbeitung der Schweißnaht in ihrer Bohrung vorzunehmen, einsetzen kann.

Auf die erfindungsgemäße Weise lassen sich wirtschaftlich hochgenaue Gleitlagerbüchsen mit einer Gleitschicht aus Gleitlagermaterial herstellen.

In vielen Fällen kann die Lagerbüchse aus zwei halbzylindrischen Segmen:sn zt.,a^fnmengesetzt werden. Eine Vorrichtung zur Herstellung von halbzylindrischen Lagerschalen für geteilte Lager, bei der ein mit einem Gleitlagermaterial beschichteter Stützmaterialstreifen in Abschnitte von der Länge der Büchse unterteilt wird und die Abschnitte quer zur Streifenlängsrichtung in die Segmentform gebogen werden, ist an sich bekannt (DE-OS 22 35 933).

Da die in Umfangsrichtung gemessene Länge jedes Segments nur einen Teil der Umfangslänge der Lagerbuchse ausmacht, gestattet das Verfahren die Herstellung von Gleitlagerbüchsen großer Abmessungen aus Materialstreifen von begrenzter Breite selbst rtann, wenn die Umfangsrichtung des Segmentes anfänglich in der Breite des Streifens verläuft.

Aus Gründen der Arbeitsrationalisierung sollten vor dem Schweißen die Segmente nicht nur einer Lagerbüchse in Umfangsrichtung aneinandergelegt werden, sondern die weiteren Lagerbüchsen stirnseitig benachbart angeordnet werden, weil dinn mehrere Lagerbüchsen in einem Arbeitsgang hergestellt werden können, wobei die Schweißung am Ende jeder Büchse unterbrochen wird, um ein Zusammenschweißen in Längsrichtung benachbarter Büchsen zu vermeiden.

Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer aus zwei Halbschalen zusammengesetzten Gleitlagerbüchse,

F i g. 2 eine Stirnansicht auf eine Hilfseinrichtung, in der die zusammengelegten Halbschalen für die Schweißung gehalten sind, und

Fig.3 eine Seitenansicht der in Fig.2 gezeigten Hilfsvorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte Gleitlagerbüchse ist aus zwei halbzylindrischen Segmenten 10 und 11 zusammengesetzt, die durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind. Jede Halbbüchse besteht aus einem Abschnitt eines Stützmaterialstreifens 15 aus einem mechanisch festen metallischen Werkstoff, wie z. B. Stahl, der mit einer Gleitschicht 16 aus einem Gleiüagermaterial beschichtet ist Auf die konkave Oberfläche der Gleitschicht 16 ist eine dünne Auflage 17 aufgetragen. Die halbzylindrischen Segmente 10 und 11 sind durch Pressen aus einem ebenen Stützmaterialstreifen erhalten, auf den zuvor die Gleitschicht 16 und die Auflage i7 aufgebracht wurden. Da die halbzylindrischen Segmente den halbzylindrischen Lagerschalen für geteilte Lager sehr ähnlich sind, ist auf die Beschreibung der Herstellung, für die sich die genannte bekannte Vorrichtung(DE-OS 22 35 933) eignet verzichr-.t Diese vermag halbzylindrische Lagerschalen aus einem endlosen Materialstreifen herzustellen, der in seiner Breite der Umfangslänge der Lagerschale entspricht » während die für jede Lagerschale erforderliche Streifenlänge der axialen Länge der Lagerschale entspricht Der Unterschied zwischen den halbzylindrischen Segmenten IO und 11 und einer herkömmlichen Lagerhalbschale besteht darin, daß die Segmente im so unbelasteten Zustand exakt halbzylindrisch sein müssen, während die Formgebung einer Lagerhalbschale so gewählt ist daß diese nur dann exakt halbzylindrisch ist. wenn sie in ein halbzylindrisches Gehäuse eingeschoben ist «

Jedes Segment 10 und 11 weist entlang jener Kanten, die miteinander verschweißt werden sollen, kleine Anschrägungen oder Fasen 13 und 14 auf. so daß. sobald die Segmente für das Schweißen aneinandergelegt sind, ein zur Umfanf sfläche der Büchse offener Spalt gebildet *o ist Die Abschrägung ist auf den Stützmaterialstreifen 15 beschränkt so daß sich der Spalt nicht bis in die Gleitschicht 16 erstreckt. Das Elektronenstrahlschweißen erfolgt von der konvexen Seite bzw. vom Umfang der Gleitlagerbüchse her. Das während des Schweißens *> niedergeschlagene Metall füllt den Spilt zwischen den Segmenten 10 und 11 teilweise aus. tritt jedoch nicht über den Umfang der Büchse heraus. Die Schweißnaht dringt bis zur radial innenliegenden Fläche des Stützmaterialstreifens 15 *<or. Die Gleitschichten 16 *"> werden dsher durch den Schweißvorgang nicht gestört oder beeinflußt.

In Fig.2 und 3 ist ein Teil der zum Aneinanderschweißen der halbzylindrischen Segmente 10 und 11 verwendeten Hilfsvorrichtung dargestellt. Diese weist 5> ein Gestell 2i auf, das in eine obere und eine untere Hälfte unterteilt ist Die Gestellhälften sind mit Bolzen 24 miteinander verschraubbar. In der unteren Gestellhälfte ist mit Stützen 23 starr eine Wanne 20 abgestützt deren Innenfläche in Anpassung an den Krümmungsradius der Umfangsfläche der halbzylindrischen Segmente 10 und 11 gekrümmt ist und sich über einen Bogen von ungefähr 120° erstreckt Die obere Hälfte des Gestells 21 trägt eine ähnliche Wanne 19, jedoch in umgekehrter Anordnung. Die obere Wanne 19 ist mit dem Gestell 21 über Schrauben 22 verbunden.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Eine oder mehrere Segmente werden in der Wanne 20 aufgenommen und so angeordnet daß sie zu einer senkrechten Ebene durch die Krümmungsachse der Wanne symmetrisch liegen. Beim gezeigten Beispiel sind in der Wanne 20 fünf halbzylindrijche Segmente in Längsrichtung hintereinander aufgenommen. Sodann wird in die Segmente ein Dorn 18 eingelegt, dessen Durchmesser gleich oder sehr wenig 'deiner ist als der Innendurchmesser der fertigen Lagerbüchsen. Sodann werden über den Dorn 18 weitere halbzylindrische Segmente aufgelegt wobei darauf geachtet wird, daß jedes dieser Segmente in Längsrichtung die gleiche Stellung em Dorn einnimmt wie das ihm entsprechende der in der Wanne 20 aufgenommenen Segmente. Sodann wird die obere Hälfte des Gestells 21 in Stellung gebracht und verschraubt, worauf die obere Wanne 19 mit Hilfe der Schrauben 22 abgesenkt wird, um die Segmente und den Dorn 18 zusammenzupressen. Die Hilfseinrichtung mit den gehaltenen Segmenten wird dann in eine (nicht gezeichnete) Unterdruckkammer gestellt die sodann abgedichtet und evakuiert wird. Darauf erfolgt das Aneinanderschweißen der halbzylindrischen Segmente 10 und 11 längs ihrer angefasten Kanten 13 und 14 mit Hilfe eines nicht dargestellten Elektronenstrahl-Schweißkopfes je Seite des Gestells 21.

Dort wo, wie im vorliegenden Falle, mehr als ein Paar Segmente in einer einzigen Aufspannung der Hilfsvorrichtu;g aneinandergeschweißt werden und wo die ver^rchiedenen Segmentpaare mit geringem Zwischenabstand in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, können die Schweißnähte zwischen den Segmenten nahe den Enden 12 jeder Büchse unterbrochen werden, um mit Sicherheit zu verhindern, daß nicht eine Lagerbüchse mit der ihr benachbarten verschweißt wird.

Das Gestell 21 kann aus der Unterdruckkammer herausgenommen und die Lagerbüchsen können der Hilfsvorrichtung entnommen werden. Um die Herausnahme des Doms 18 aus den Lagerbüchsen zu erleichtern, kann dieser als verkleinerbarer Dorn ausgebildet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Glertlagerbüchse, bei dem mehrere Segmente mit abgeschrägten äußeren Längskanten zur Bildung s einer zylindrischen Büchse aneinandergelegt und in den V-förmigen Spalten derart durch Hektronenstrahlschweißen miteinander verbunden werden, daß die Schweißnaht weder radial außen Ober den Umfang der Büchse hervorsteht noch radial innen bis zur Gleitschicht reicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Gleitlagermaterial beschichteter Stützmaterialstreifen in Abschnitte von der Länge der Büchse unterteilt wird und daß die Abschnitte quer zur Streifenlängsrichtung in die · ι Segmentform gebogen werden.