DE852477C - Aus zwei Schichten bestehende Lagerschale - Google Patents

Description

• Aus zwei Schichten bestehende Lagerschale Die vorliegende Erfindung betrifft Lagerschalen zum Lagern von Wellen od. dgl. und bezieht sich insl>esotidere auf fmetallagerschalen, d.' h. Lagerschalen, die aus zwei verschiedenen Metallen bzw. Metallegierungen Restehen.
• Die Erlindung bezweckt die Herstellung einer neuen 13imetallagerschale, welche der Abnutzung liesset \\iderstelit und \Verkstoffe verwendet, die gleichzeitig billig und leicht zu beschaffen sind, wobei diese Lagerschale die Erhaltung eines höheren Sicherheitsgrades als die gewöhnlichen Lagerschalen gleichen Typs gestattet und leichter herzustellen ist, wobei sie eine beduetnere Bearbeitung zur Herstellung der gewünschten Abmessungen gestattet als die 13itnetallagerschalen der bisher üblichen Art. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Herstellung einer Lagerschale dieses Typs, welche außerdem eine Sicherheitsschicht aufweist, welche die Unterlage für die mit der Welle in, Berührung stehende reibungsvermindernde Schicht bildet.
• Infolge der oft schwer zu beschaffenden Legierungen mit Zinn oder Zinnbronze war deren Ver-#,@-endun@; im allgemeinen nur in Form einer dünnen Schicht gestattet, die mit einer Unterlage aus einem anderen Metall der üblichen Art, im allgemeinen hußeisen oder Stahl, vereinigt wurde. Bei der Herstellung derartiger Lagerschalen treten bedeutende Werkstoffverluste auf, insofern, als beim Gießen von Bronze auf Stahl etwa das Zehn- bis Zwölffache des schließlich auf dem fertigen Stück bleibenden :\letallgewichts vergossen werden muß. Unter Annahme eines mittleren Schmelzverlustes von 5% kommt man zu einem Verlust, der 5o bis 6o'%0 des auf dem Stück #angeordneten Metallgewichts erreicht. Ferner ist bei der Rückgewinnung des Metalls einer abgenutzten Lagerschale der Verlust infolge der Notwendigkeit, diese zur Trennung der beiden Metalle auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, noch größer.
• Der umgekehrte Vorgang, d. h. das Gießen des Stahls auf die Bronze, erfordert zur Vermeidung des Schmelzens der Bronze bei der Berührung mit dem geschmolzenen Stahl die Verwendung einer Gußschale aus Bronze mit einer genügenden Stärke. I-Iieraus ergibt sich, wenn man eine geringe endgültige Stärke zu erhalten wünscht, ein merklich ebenso großer Verlustwie in dem vorhergehenden Fall. Der bei der Rückgewinnung auftretende Verlust ist noch größer als in dem ersteren Fall.
• Utn diesen Übelständen abzuhelfen, wird die Schicht des Lagers, welche der Reibungsfläche der Welle od. d@gl. am nächsten liegt (obere Schicht), durch eine Legierung gebildet, deren Schmelzpunkt über dem der die Unterlage dieser Schicht bildenden Legierung liegt, wobei diese beiden die Lagerschale bildenden Schichten fest miteinander verbunden sind.
• Die reibungsvermindernde, obere Schicht ist vorteilhafterweise eine Kupferlegierung, während ihre Unterlage aus einer Zink-, Aluminium- oder Magnesiumlegierung besteht.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die aus einer Kupferlegierung bestehende obere Schicht zusätzlich mit einer weiteren Schicht von Weißmetall oder einem anderen gleichwertigen, reibungsvermindernden Metall überzogen, so daß die aus einer Kupferlegierung bestehende Schicht im Fall des Schmelzens oder Abtragens der @v'eißmetallschicht eine Sicherheitsschicht bildet, die zufriedenstellende reibungsvermindernde Eigenschaften aufweist.
• Ein, geeignetes Verfahren zum Herstellen derartiger mehrschichtiger Lagerschalen besteht darin, in an sich bekannter Weise zunächst ein Stück aus Kupferlegierung zu gießen, dieses Stück zu bearbeiten, um ihm an den von der als Unterlage dienen-, den, leichter schmelzbaren Legierung bedeckten Teilen die gewünschten Abmessungen zu geben und die anderen Teile dieses Stückes grob vorzubearbeiten, dieses Stück in, eine Form zu bringen, wobei ein Zwischenraum für diese Unterlage frei bleibt, hierauf die leichter schmelzbare Legierung in geschmolzenem Zustand nach Kontrolle ihrer Temperatur so zu gießen, daß sie den freien Zwischenraum ausfüllt und mit dem Stück aus Kupferlegierung ein Stück bildet, erstarren zu lassen, aus der Form zu nehmen,' den Grat und die Gußköpfe zu entfernen., und schließlich die Fertigstellung vorzunehmen, indem man als Ausgangsmasse die vorher l)earbeiteten Teile aus Kupferlegierung benutzt, welche keine Schicht der Unterlage aus der leichter schmelzbaren Legierung erhalten haben.
• In dem Fall der Aufbringung einer zusätzlichen reibungsvermindernden dünnen Schicht aus Weißmetall od. dgl., wodurch eine Trimetallagerschale entsteht, wird diese Sc'hic'ht auf die Sicherheitsschicht aus Kupferlegierung aufgebracht, wobei die Vereinigung durch jedes gewünschte Mittel erfolgen kann.
• Die Ausführungseinzelheiten zur praktischen Ausübung des Verfahrens können sehr verschieden sein. So kann man z. B. in bekannter Weise eine Form aus Metall, aus Sand oder aus einem anderen Werkstoff benutzen.
• In dem Fall einer gewöhnlichen Lagerschale kann die Fertigbearbeitung, welche der Lagerschale ihre endgültigen genauen Abmessungen geben soll, von ihrer Bohrung ausgehen, wobei das Stück aus Kupferlegierung zunächst, auf einer Drehbank bearbeitet wird.
• Die Ausführung der erfindungsgemäßen Lagerschale sowie ihr Herstellungsverfahren gestatten die Erzielung einer gewissen Zahl von Vorteilen.
• Zunächst gestattet das Verfahren eine erhebliche Verminderung der verwendeten Menge an Kupfer-oder Bronzelegierung und infolgedessen der Verluste, die auf etwa 2511./o des Gewichts der schließlich auf der Lagerschale bleibenden Metallegierung zurückgehen, d. h. auf weniger als die Hälfte der Verluste der früheren Verfahren. In Wirklichkeit wird die obere Schicht zunächst mittels eines gewöhnlichen Gießverfahrens gegossen, so daß es möglich wird, sie sehr dünn auszuführen, wobei ein geringer Dickenzuschlag für die Bearbeitung vorgesehen wird. Bei dem späteren Aufgießen der die Unterlage bildenden Legierungsschicht auf dieses Stück ist keinerlei Beschädigung zu befürchten, da die Gießtemperatur niedriger als die der Metalllegierung ist. Man kann infolgedessen für diesen Vorgang ein sehr dünnes Stück benutzen, dessen Stärke von der endgültigen Stärke wenig verschieden ist.
• Außerdem erfolgt die Rückgewinnung des Metalls nach der Abnutzung der Lagerschale in sehr einfacher Weise durch Eintauchen der Lagerschale in ein Bad von flüssigem 1Ietall, welches dem die Unterlage bildenden Metall gleich ist. Diese Unterlage schmilzt, und die Bronze oder Kupferlegierung wird unversehrt wiedergewonnen. Der Verlust ist so klein wie möglich.
• "Zwei Legierungen als Material für die untere Lagerschicht sind gegenwärtig für die Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens besonders geeignet. Dies sind die Zinklegierungen und die Aluminiumlegierungen, wobei diese Aufzählung nicht einschränkend ist.
• Man wählt für jeden Fall die besser geeignete Legierung, indem man z. B. die Leichtigkeit ihrer Verbindung, ihre Härte, ihre Zerbrechlichkeit, ihren Ausdehnungs- undReibungskoeffizienten, ihre , Wärmeleitfähigkeit, ihre elektrische Leitfähigkeit usw. berücksichtigt.
• Unter den gegenwärtigen Umständen sind zwei Bedingungen besonders bestimmend: die gewählte Legierung muß in genügender Menge verfügbar sein, und andererseits soll ihre Verwendung nur wenig Brennstoff erfordern. Die Zinklegierungen genügen diesen beiden Bedingungen besonders gut.
• Was den zum Schmelzen dieser Legierungen nötigen Brennstoff anbetrifft, so kommt dieser bei weitem weder all Qualität noch an Quantität dem für das Schmelzender Eisenmetalle erforderlichen gleich. Andererseits ist die gegenwärtig der Industrie zur Verfügung stehende Menge an Zink und Zinklegierungen hinreichend, um diese Anwendung zuzulassen. Aul:ierdem, und (lies ist ein wichtiger Punkt, sind ihre Reibungseigenschaften zwar geringer als die der Bronzen, aber hinreichend gut, und ihre Verwendung als Unterlage einer Reibungsschicht verschafft eine Sicherheit für den Fall einer vorzeitigen Abnutzung dieser Schicht, was bei CJnterlagen aus 1?isenrnetallen, insbesondere aus Stahl, nicht der Fall ist.
• Die Entwicklung der Verwendung der Zinklegierungen in den Reibungsanwendungen war bisher durch ihre verhältnismäßig geringen reibungsvermindernden Eigenschaften begrenzt.
• Diese neue Verwendung ist somit in der Lage, ihnen eilen bedeutenderen Aufschwung zu geben, so dal,i die Verwendung der Bronze oder des Zinks den Erfordernissen der Jetztzeit besser angepaßt ist.
• In der Folge ist als dicht beschränkendes Beispiel (las Herstellungsverfahren von nach den obigen t\tigaüeu ausgeführten Bimetallagerschalen unter Benutzung einer Zinklegierung als Unterlage beschrieben.
• llan gießt und bearbeitet zunächst eine Unterlage aus l)rottze von geeigneter Beschaffenheit in der hereits oben beschriebenen Weise.
• Mit Hilfe der üblichen Mittel werden die eine r\ttflage erhaltenden Teile der Bronzeunterlage verzinkt und in die aus Sand oder Metall bestehende Form eingesetzt.
• Die flüssige Zinklegierung füllt dann beim Einfüllen den freien Zwischenraum aus und verschweißt sich mit (lern Bronzestück.
• Der oben benutzte Ausdruck Verzinkung bedeutet nicht, (laß das Stück in ein Bad' von reinem Zink getaucht werden muß. Man kann auch z. B. eitle Zitik-Zimtl-I_egierung verwenden, die fähig sein muß, eine gute Verbindung mit der zur Bildung der Unterlage vergossenen Legierung zu gewährleisten.
• Nach der 1?rstarrutig wird die Lagerschale in der üblichen, bereits ollen beschriebenen Weise fertig bearbeitet.

Claims (6)

1. YATENTAVSI,RI,CHE: i. :\tis zwei Schichten bestehende Lagerscii;ile, dadurch gekennzeichnet, (laß die Schicht des Lagers, welche der Reibungsfläche der Welle od. d-1. am nächsten liegt (obere Schicht), durch eine l egierung gebildet wird, deren Schmelzpunkt über dem der die Unterlage dieser Schicht bildenden Legierung liegt, wobei diese beiden die Lagerschale bildenden Schichten fest miteinander verbunden sind.
2. 2. Lagerschale nach Anspruch t, dadurch gekernzeichnet, daß die obere Schicht durch eire Kupferlegierung gebildet wird.
3. 3. 1_agerschale nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, die Unterlage aus einer Zink-, Aluminium- oder Magnesiumlegierttng besteht.
4. 4. Lagerschale nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Kupferlegierung bestehende obere Schicht zusätzlich mit einer solchen aus Weißmetall oder einem anderen gleichwertigen Metall überzogen ist, so dati die aus eitler Kupferlegierung bestehende Schicht itn 1#a11 des Schmelzens oder Alltragens der dünnen Weißmetallschicht eine Sicherheitssc'liiclit bildet, die hinreichende reibungsvermindernd(: Eigenschaften aufweist.
5. 5. Verfahren zur Herstellung der aus zwei Sc'iichten bestehenden Lagerschale nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zunächst ein Stück aus Kupferlegierung gegossen wird, daß dieses Stuck bearbeitet wird, um ihm an den von der als Unterlage dienenden, leichter schmelzbaren Legierung bedeckten Teilen die gewünschten Abmessungen zu geben, und daß die anderen Teile dieses Stückes grob vorgearbeitet werden, (laß dieses Stück in eine Form gebracht wird, wobei ein Zwischenraum für diese Unterlage frei bleibt, worauf die leichter schmelzbare Legierung in geschmolzenem Zustand nach Kontrolle ihrer Temperatur so gegossen wird, daß sie den freien Zwischenraum ausfüllt und sich mit dem Stück aus Kupferlegierung fest verbindet, daß man erstarren läßt, daß man das Stück aus der Form nimmt, daß man den Grat und die Gußköpfe entfernt, und, d'aß schließlich die hertigbearbeitung vorgenommen wird, indem man als Ausgangsmasse die vorher bearbeiteten Teile aus Kupferlegierung benutzt, \velche keine Schicht der Unterlage aus einer leichter schmelzbaren Legierung erhalten haben.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Weißmetall auf die Schicht aus einem reibungsvermindernden Metall, welche so eine Sicherheitsschicht bildet, aufgebracht wird.