Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers und nach dem Verfahren hergestelltes Gleitlager sowie dessen Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines Gleitlagers. Ein nach dem erfindungs gemässen Verfahren hergestelltes Gleitlager besteht aus einer Lagerschale und einem Lagerteil und ist mindestens teilweise aus mineralischem Werkstoff gefertigt. Zu den mineralischen Werkstoffen werden im vorliegenden Zusammenhang auch keramische Werkstoffe gezählt. Der mineralische Lagerteil weist an der Lauffläche eine sogenannte Politurschicht auf.
Bei der Bearbeitung der Lauffläche durch Fräsen und Schleifen wirken auf den Einkristall des minerali schen Werkstoffes bzw. die Kristallite der kerami schen Werkstoffe Druck und Wärme. Durch diese Einflüsse treten in den Einkristallen bzw. Kristalliten Veränderungen auf. Im Gebiet der Lauffläche ent stehen kleine Mosaikblöckchen, die eine unterschied liche Orientierung aufweisen. Die einheitliche Struk tur im Einkristall wird somit innerhalb einer an die polierte Oberfläche angrenzenden Schicht gestört.
Die Dicke dieser Schicht, das heisst die Dicke der Politur schicht, ist von der Grösse des bei ihrer Herstellung angewendeten Druckes und der dabei aufgetretenen Wärme sowie auch vom jeweiligen mineralischen Werkstoff abhängig und damit unterschiedlich. Der Einkristall hat bekanntlich die Tendenz, in sich eine einheitliche Struktur zu bilden bzw. zu behalten. Das bedeutet, dass dem Bestreben, beim Polieren eine Politurschicht zu erzeugen, das Bestreben des Ein kristalles, eine einheitliche Struktur zu behalten, ent- gegengerichtet ist.
Ist die Politurschicht erzeugt wor den, und das Gleitlager arbeitet im Betrieb, so ist allein das Bestreben- des Einkristalles zu seiner ein heitlichen Struktur sowie eine Lagerreibung vorhan den. Nach einer gewissen Laufzeit des Gleitlagers wird infolge der Wirkung der Reibung die einheit- liche Struktur des Einkristalles wieder hergestellt sein bzw. die Lagerreibung hat in später noch zu erklä render Weise die Politurschicht zerstört.
Die Politurschicht ist bei kleinen Lagern, die bei manchen Verwendungsgebieten sehr hohe spezifische Belastungen (z. B. 180 kg!mm2) aufnehmen müssen, zur Erzielung einer möglichst geringen Lagerreibung sehr erwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine haltbarere Pdliturschicht, als es bisher möglich war, zu erzeugen; weiterhin ;soll die haltbarere Politurschicht leichter, das heisst schneller hergestellt werden und eine mög lichst tiefe Schichtdicke besitzen.
Das Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers, wobei die Lauffläche zuerst vorpoliert wird, ist da durch gekennzeichnet, dass bei einem anschliessenden Politurvorgang in die Lauffläche mindestens eine poli- turscbichtfördernde Reaktionssubstanz eingebracht wird.
Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestelltes Gleitlager ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Lauffläche des mineralischen Werkstoffes mindestens eine politurschichtfördernde Reaktions substanz befindet.
Die Verwendung des erfindungsgemässen Gleit lagers ist bei Elektrizitätszählern und Anzeigeinstru menten für elektrische und mechanische Messgrössen gegeben.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus dem nach folgend beschriebenen und in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Politurschicht, Fig. 2 bis 5 die Herstellung einer Lagerschale des Gleitlagers und Fig. 6 ein Diagramm.
In der Fig. 1 ist ein Teil eines Einkristalles 1 mit der Lauffläche 2 eines Gleitlagers dargestellt. Der Einkristall 1 weist in der Richtung der Pfeile 3 eine Hauptorientierung auf. Durch die Bearbeitung der Lauffläche 2 entstehen innerhalb des Einkristalles 1 kleine Mosaikblöckchen 4. Die Mosaikblöckchen sind in den Richtungen ihrer Pfeile 5 orientiert, die sich untereinander um geringe Beträge unterscheiden. Die Mosaikblöckchen 4 sind an der Lauffläche 2 am kleinsten und werden mit zunehmendem Abstand von der Lauffläche grösser.
Je kleiner die Mosaikblöck- chen sind, desto grösser ist ihr Orientierungsunter schied.
Diese Schicht, die eine Dicke (etwa 1000 A) ge mäss Pfeil 6 aufweist, reicht von der Lauffläche 2 bis zur strichpunktiert gezeichneten Linie 7. Diese Schicht nennt man Politurschicht.
Die an der Lauffläche 2 liegenden kleinsten Mosaikblöckchen 8 (auch Beilbyschicht genannt) er geben eine sehr glatte und damit reibungsarme Ober fläche. Wenn bei der Herstellung einer solchen Lauf fläche eine später noch näher gekennzeichnete poli- turschichtfördernde Reaktionssubstanz verwendet wird, kann eine Politurschicht der Lauffläche mit sehr guten Eigenschaften in verhältnismässig kurzer Zeit erzielt werden, und die einmal so hergestellte Politurschicht wird auch wieder mittels der politur- schichtfördernden Reaktionssubstanzen aufrechterhal ten.
Hierzu müssen die politurschichtfördernden Re aktionssubstanzen also die Fähigkeit besitzen, sowohl eine Rückbildung der kleinen Mosaikblöckehen 8 zu grösseren Mosaikblöckchen zu verhindern als auch erneut kleinste Mosaikblöckchen zu bilden, wenn die obersten kleinsten Mosaikblöckehen durch die Lager reibung von der Lauffläche 2 abgerieben und weg getragen werden.
Um mit den politurschichtfördernden Reaktions substanzen eine Politurschicht nach der Fig. 1 schnel ler und tiefer herstellen zu können, müssen die poli- turschichtfördernden Reaktionssubstanzen ferner die Fähigkeit besitzen, den mineralischen Werkstoff der art zu verändern, dass der Schmelzpunkt des mine ralischen Werkstoffes erniedrigt wird.
Aus einem a-Korund, der als Saphir oder Rubin vorhanden sein kann, soll beispielsweise eine Lager schale eines Gleitlagers hergestellt werden. Nach dem Rundschleifen des Korunds ist ein Zylinder 9 vor handen (Fig. 2).
Anschliessend wird in den Zylinder 9 mittels eines Diamantwerkzeuges 10 eine Kalotte 11 eingeschliffen (Fig.3). In einem weiteren Arbeits gang wird die Fläche der Kalotte 11 mittels eines zu gespitzten Polierholzes 12 unter Zuhilfenahme von Diamantpaste 13 vorpoliert (Fig.4). Zum Fertig polieren bzw.
zum Erzeugen der verbesserten hoch glanzpolierten Lauffläche der Kalotte 11 mittels des Polierholzes 12 wird nach einem ersten Herstellungs verfahren gemäss der Erfindung der Diamantpaste 13 eine politurschichtfördernde Reaktionssubstanz 14 beigegeben (Fig. 5). Die Fläche der Kalotte 11, die die Lauffläche 2 der Lagerschale darstellt (Fig. 1), weist nach dem Arbeitsgang gemäss der Fig. 5 eine Politurschicht gemäss der Fig. 1 auf.
Die politur- schichtfördernde Reaktionssubstanz 14 wird somit während des Arbeitsganges gemäss der Fig. 5 in die Lauffläche 2 eingebracht.
Nach einem zweiten Herstellungsverfahren ge mäss der Erfindung wird zum Vorpolieren der Lauf fläche 2 eine Diamantpaste 13 und zum Fertigpolie ren ausschliesslich eine politurschichtfördernde Reak tionssubstanz 14 verwendet. Es ist auch möglich, be reits beim Vorpolieren eine politurschichtfördernde Reaktionssubstanz 14 zu verwenden, oder es kann sowohl beim Vorpolieren als auch beim Fertigpolie ren nur eine politurschichtfördernde Reaktionssub stanz 14 ohne einen Zusatz von Diamantpaste 13 ver wendet werden.
Beim Herstellen der Kalotte 11 mittels des Dia- mantwerkzeuges 10 (Fig. 3) sowie beim Polieren der Kalotte 11 (Fig. 4 und 5) besitzen der Korundzylin- der 9 und das Werkzeug 10 sowie das Polierholz 12 in bekannter Weise unterschiedliche Drehrichtungen in Richtung der Pfeile 15 und 16. Die relative Um drehungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 gegenüber dem Polierholz 12 beim Fertigpolieren (Fig.5) ist sehr gross.
Befinden sich die politurschichtfördernden Reak tionssubstanzen 14 bereits während der Herstellung einer Politurschicht (z. B. nach Fig. 5) in der Lauf fläche 2, ist also die Politurschicht unter Zuhilfe nahme von politurschichtfördernden Reaktionssub stanzen erzeugt worden, so können dann im Betrieb des Gleitlagers noch zusätzliche politurschichtför- dernde Reaktionssubstanzen zusammen mit einem Schmiermittel für die Lagerschale und des darin be weglichen Lagerteiles in die Lauffläche 2 eingebracht werden.
Der mit den erfindungsgemässen Gleitlagern er zielte Fortschritt geht aus dem Diagramm gemäss der Fig. 6 hervor.
Äuf der Abszisse S ist die Anzahl von Umdre hungen in Millionen eines Lagerteiles im Gleitlager nach einem Dauerversuch und auf der Ordinate T ist die Auslaufzeit in Sekunden des Lagerteiles im Gleitlager aufgetragen. Die Auslaufzeit ist die Zeit, in der sich der bewegte Lagerteil im Gleitlager von einer bestimmten Geschwindigkeit ab bis zum Still stand dreht und ist somit umgekehrt proportional der im Lager auftretenden Reibung.
Die Kurve 17 hat sich bei einem bekannten Gleit lager aus Saphir und üblicher Stahlkugel ergeben. Die Politurschicht der Lauffläche des Saphirs wurde ohne Zuhilfenahme von politurschichtfördernden Reaktionssubstanzen hergestellt. Zur Schmierung des Lagers diente ein übliches Schmieröl ohne Beimen gung von politurschichtfördernden Reaktionssubstan zen. Aus dem Kurvenverlauf ergibt sich, dass in diesem Lager eine verhältnismässig grosse Reibung auftritt.
Die Kurve 18 ergab sich bei einem Gleitlager aus Saphir, bei dem die Politurschicht der Lauffläche ge mäss einer Ausgestaltung der Erfindung mit politur- schichtfördernden Reaktionssubstanzen verbessert wurde. Als Lagerteil diente die gleiche übliche Stahl kugel, und als Schmierung des Gleitlagers wurde das gleiche übliche Schmieröl ohne Beimengung von politurschichtfördernden Reaktionssubstanzen ver wendet.
Bei einem bekannten Gleitlager aus Saphir, bei dem die Politurschicht der Lauffläche ohne politur- schichtfördernde Reaktionssubstanzen hergestellt war, ergab sich die Kurve 19. Als Lagerteil diente die gleiche übliche Stahlkugel, und zur Schmierung wurde auch hier ein übliches Schmieröl verwendet, dem ge mäss einer Ausführungsform der Erfindung jedoch eine politurschichtfördernde Reaktionssubstanz bei gemengt worden war. Als solche wurde die gleiche politurschichtfördernde Reaktionssubstanz verwen det, mittels der die Politurschicht der Lauffläche des Gleitlagers mit dem Reibungsverlauf nach Kurve 18 hergestellt worden ist.
Das Verhältnis von politur- schichtfördernder Reaktionssubstanz zu Schmieröl wurde eins zu zehn gewählt.
Bei einem Gleitlager aus Saphir, bei dem die Politurschicht der Lauffläche gemäss einer Ausgestal tung der Erfindung mit einer politurschichtfördern- den Reaktionssubstanz hergestellt worden war, ergab sich die Kurve 20. Als Lagerteil diente die gleiche übliche Stahlkugel. Zur Schmierung des Gleitlagers wurde ein übliches Schmieröl verwendet, dem gemäss einer Ausführungsform der Erfindung eine politur- schichtfördernde Reaktionssubstanz beigemengt war. Das Verhältnis von politurschichtfördernder Reak tionssubstanz zu Schmieröl wurde ebenfalls eins zu zehn gewählt.
Zur Herstellung der Politurschicht der Lauffläche wurde die gleiche politurschichtfördernde Reaktionssubstanz wie bei der Schmierung ver wendet.
Bei den drei zuletzt genannten Versuchen, aus denen sich die Kurven 18 bis 20 ergaben, sind so mit immer gleiche Mittel verwendet worden, nämlich Gleitlager aus Saphir, Stahlkugel als bewegter Lager teil, gleiches Schmieröl, gleiche politurschichtför- dernde Reaktionssubstanz und gleiches Mischungs verhältnis von Schmieröl und politurschichtfördern- der Reaktionssubstanz. Es wurde sowohl zur Her stellung der Politurschicht der Lauffläche als auch als Schmierölzusatz die gleiche politurschichtför- dernde Reaktionssubstanz verwendet.
Die Kurve 17 zeigt, wie die Auslaufzeit eines üblichen Gleitlagers im Laufe der Zeit stark abnimmt bzw. die Reibung stark zunimmt. Die Politurschicht bei diesem Gleitlager wird also infolge der Zurück bildung der kleinsten Mosaikblöckchen zu grösseren Mosaikblöckchen und durch das Wegtragen der kleinsten Mosaikblöckchen, z. B. durch den Lager teil aus Stahl, verhältnismässig rasch zerstört. Die Kurven 18 bis 20 zeigen, dass die Auslaufzeit erst nach langer Laufzeit des erfindungsgemässen Gleit- Lagers ein wenig abnimmt bzw. die Reibung ein wenig zunimmt. Die Lebensdauer dieser Gleitlager ist also wesentlich verlängert worden.
Vorteilhafte politurschichtfördernde Reaktions substanzen für die Herstellung der Politurschicht der Lauffläche sind beispielsweise: Berylliumoxyd, Kal- ziumoxyd, Titandioxyd, Vanadiumpentoxyd, Zirkon- oxyd und Wolframtrioxyd, also z. B. Metalloxyde, bei denen das oxydbildende Element nitrifizierende Eigenschaften besitzt.
Für die zusätzliche Einbringung der politurschicht- fördernden Reaktionssubstanzen in die Lauffläche erst nach Herstellung einer Politurschicht, z. B. in Verbindung mit einem Schmieröl, eignet sich für die politurschichtfördernde Reaktionssubstanz nicht im mer die oxydische Bindeform, vielmehr bewähren sich hier metalloorganische Substanzen, wie Stearate, Naphthenate, Oleate, also z.
B. Bariumstearat, Zink- stearat, Bariumnaphthenat, Bariumoleat, oder aber auch Tristearylborat; ferner auch weichere anorga nische Verbindungen, wie feste Säuren oder Hy- droxyloxyd.e, also z. B. Borsäure, Molybdänsäure und Eisenhydroxyloxyd.
Vorteilhafte politurschichtfördernde Reaktions substanzen, die sich für die Herstellung der Politur schicht und auch als Beimengung zu einem Schmieröl während des Betriebes des Gleitlagers eignen, sind beispielsweise: Boroxyd, Siliziumdioxyd, Kobalt oxyd, Nickeloxyd, Zinkoxyd, Germaniumoxyd, Cad- miumoxyd, Zinnoxyd, Tellurdioxyd, Bariumoxyd, Ceroxyd, Bleioxyd, Chromoxyd und Molybdänoxyd.
Sowohl die Lagerschale als auch der darin be wegliche Lagerteil können aus mineralischem Werk stoff sein. Ebenso kann nur ein Teil des Gleitlagers, entweder die Lagerschale oder der Lagerteil, aus dem mineralischen Werkstoff bestehen.
Diese politurschichtfördernden Reaktionssub stanzen bewirken in der Lauffläche des Gleitlagers folgendes: Bei der Herstellung einer Politurschicht mittels Diamantfräse 10, Polierholz 12 und Diamantpaste 13 findet eine abtragende Bearbeitung der Lauffläche statt, so dass die Lauffläche noch feine Spuren von der Bearbeitung aufweist. Beim Fertigpolieren wird durch den Druck und die Temperatur die Oberfläche des mineralischen Werkstoffes zum Schmelzen ge bracht, wodurch die feinen Spuren der mechanischen Bearbeitung immer mehr verschwinden.
Die von der abtragenden Vorbearbeitung durch Schleifen noch vorhandenen scharfen Kanten werden immer mehr abgerundet und geebnet. Wird bei diesem Arbeits gang eine der geeigneten politurschichtfördernden Reaktionssubstanzen verwendet, so reagiert sie mit dem Werkstoff des Gleitlagers, und bewirkt dabei eine Erniedrigung des Schmelzpunktes des minerali schen Lagerwerkstoffes. Dadurch wird beim Polier vorgang die Schmelztemperatur des Lagerwerkstoffes in der obersten Schicht schnell erreicht, und es findet ein Stofftransport statt, den man als geometrisches Ausgleichen durch Verschmieren ansehen kann.
Durch Reibschweissung werden die vorstehenden Teile in der Mikrotopographie der Lagerlauffläche an geschmolzen und verschmiert. Die Bearbeitungsspu ren des vorausgegangenen Abtragvorganges ver schwinden zusehends, die scharfen Kanten werden ab gerundet, und die letzten sehr feinen Kratzer werden zugeschweisst. Damit wird eine schnellere Herstellung der Politurschicht ermöglicht.
Ferner wird durch die Tendenz der politurschichtfördemden Reaktionssub stanz, im mineralischen Werkstoff des Gleitlagers Mosaikblöckchen zu bilden und eine solche Mosaik- blöckchenbildung aufrechtzuerhalten, eine dickere Politurschicht 6 (Fg. 1) erreicht, als es bisher mög lich war.
Ist das Gleitlager im Betrieb, und ein nicht dar gestellter Lagerteil gleitet auf der eine Politurschicht aufweisenden Lauffläche 2 mit einer bekannten Öl- schmierung, so wird die Politurschicht im Laufe der Zeit zerstört, das heisst die kleinen Mosaikblöckchen werden immer grösser. Das wird einmal durch das Bestreben des Einkristalles, in sich eine einheitliche Struktur zu bilden, erreicht. Zusätzlich wird diese Zerstörung noch dadurch verstärkt, dass in der Lauf fläche mechanische Abnutzungen durch den gleiten den Lagerteil auftreten.
An diesen Stellen verbinden sich der Lagerteil mit der Lauffläche 2 des Gleit lagers -(Verschweissung), und die kleinsten Mosaik- blöckchen 8 (Fig. 1) werden von der Lauffläche 2 abgetragen. Die Lauffläche 2 besitzt dann kleine Un ebenheiten, und eine Zerstörung der übrigen Politur schicht wird verstärkt.
Wird im Betrieb des Gleitlagers einem bekannten Schmieröl eine politurschichtfördernde Reaktions substanz beigemengt, so wird einmal dem Bestreben des Einkristalles, in sich eine einheitliche Struktur zu bilden, entgegengewirkt. Weiterhin werden die stellenweisen Zerstörungen an der Politurschicht durch mechanisches Abtragen der kleinsten Mosaik- blöckchen 8 mittels der im Schmieröl befindlichen politurschichtförd'ernden Reaktionssubstanz wieder poliert.
Die mechanischen Abnutzungen und damit das Wegtragen der kleinsten Mosaikblöckchen 8 tre ten infolge eines sehr hohen spezifischen Druckes vom Lagerteil auf die Lauffläche 2 des Gleitlagers auf, wie er bei den Kleinlagern für Elektrizitätszähler und andere Anzeigeinstrumente auftritt.
Die Wie dererzeugung der stellenweise zerstörten Politur schicht durch Nachpolieren während des Betriebes mittels einer im Schmieröl vorhandenen politur- schichtförd'ernden Reaktionssubstanz kann etwa fol gendermassen erklärt werden:
Sind die kleinsten Mosaikblöckchen 8 (Fig. 1) weggetragen worden, so wird an den, schadhaften Stellen infolge des hohen spezifischen Druckes des Lagerteiles unter Mithilfe der politurschichtfördern- den Reaktionssubstanz die Schmelztemperatur des mineralischen Werkstoffes praktisch erreicht, und solche kleine Mosaikblöckchen 8 (Fig. 1) entstehen wieder in der Lauffläche 2.
Durch die Verwendung einer politurschichtför- dernden Reaktionssubstanz beim Vorpolieren und oder Fertigpolieren ergibt sich noch der Vorteil, dass auch auf einer mittels des Werkzeuges 10 (Fig.3) hergestellten, nicht ganz einwandfreien, etwas fehler haften Oberfläche der Kalotte 11, welche Kratzer aufweist, eine brauchbare Politurschicht hergestellt und haltbar gemacht werden kann. Die zusätzlichen Kosten für die politurschichtfördernden Reaktions substanzen werden dadurch aufgewogen, dass auch solche fehlerhaften Teile, sowohl Lagerschale als auch Lagerteil, noch verwendet werden können.
Durch die Verwendung einer politurschichtför- dernden Reaktionssubstanz im Schmieröl ist es mög lich, den im Gleitlager bewegten Lagerteil, z. B. in Form einer Kugel, aus rotsfreiem Stahl herzustellen. Die Oberfläche eines rostfreien Stahles ist wesent lich rauher und unebener als die Oberfläche eines gewöhnlichen Kugellagerstahles und ergibt eine ver hältnismässig grosse Reibung und würde in kurzer Zeit die Politurschicht eines Gleitlagers bei der allei nigen Verwendung eines üblichen Schmieröles zer stören.
Ist dem Schmieröl jedoch eine politurschicht- fördernde Reaktionssubstanz beigemengt, so entste hen an den schadhaften Stellen der Politurschicht, wie vorher erwähnt, neue kleinste Mosaikblöckchen, und die Politurschicht wird ständig erneuert.
Ebenso wird die Verwendung von Kugeln aus mineralischem Werkstoff, insbesondere Korund- kugeln, als Lagerteil bei Elektrizitätszählern erst durch die Verwendung eines Schmieröles mit bei gemengter politurschichtfördernder Reaktionssub stanz möglich. Die Oberfläche einer Korundkugel kann einerseits wie bei der rostsicheren Stahlkugel nicht auf den Gütegrad derjenigen aus Kugellager stahl gebracht werden, und anderseits ergeben sich die gleichen Probleme der Politurschichtbeschädigung bzw. des Politurschichtabtrages wie bei der Lager schale.
Durch die Beimischung einer politurschicht- fördernden Reaktionssubstanz zum Schmieröl wer den die stellenweisen Beschädigungen der Politur schicht auf der Korundkugel infolge der Reibung laufend behoben. Gleitlager, bei denen die Lager schale und der Lagerteil aus mineralischen Werk stoffen bestehen, werden wegen ihrer Unempfindlich keit gegen Korrosion mit Vorteil angewendet.
Auf den Schutz der Erfindung auf dem Gebiet der Zeitmessungstechnik wird' verzichtet.
Method for producing a sliding bearing and sliding bearing produced by the method and its use The invention relates to a method for producing a sliding bearing. A sliding bearing produced by the method according to the Invention consists of a bearing shell and a bearing part and is at least partially made of mineral material. In the present context, the mineral materials also include ceramic materials. The mineral bearing part has a so-called polish layer on the running surface.
When the running surface is machined by milling and grinding, pressure and heat act on the single crystal of the mineral's material or the crystallites of the ceramic's materials. As a result of these influences, changes occur in the single crystals or crystallites. In the area of the tread there are small mosaic blocks that show different orientations. The uniform structure in the single crystal is thus disturbed within a layer adjacent to the polished surface.
The thickness of this layer, that is to say the thickness of the polish layer, is dependent on the magnitude of the pressure applied during its production and the heat generated, as well as on the respective mineral material and thus different. As is well known, the single crystal has the tendency to form or maintain a uniform structure in itself. This means that the endeavor to create a polish layer during polishing is opposed to the endeavor of the single crystal to retain a uniform structure.
If the polish layer has been produced and the plain bearing is working in operation, the only thing that is required of the single crystal is to achieve its uniform structure and bearing friction. After a certain running time of the plain bearing, the uniform structure of the single crystal will be restored as a result of the effect of the friction or the bearing friction has destroyed the polish layer in a manner to be explained later.
The polish layer is very desirable for small bearings that have to withstand very high specific loads (e.g. 180 kg! Mm2) in some areas of use in order to achieve the lowest possible bearing friction.
The object of the invention is to produce a more durable Pdliturschicht than was previously possible; furthermore, the more durable polish layer should be produced more easily, i.e. faster, and should have the lowest possible layer thickness.
The method for producing a plain bearing, in which the running surface is first prepolished, is characterized in that at least one reaction substance which promotes polishing effects is introduced into the running surface during a subsequent polishing process.
A plain bearing produced by the method according to the invention is characterized in that at least one reaction substance which promotes a polish layer is located in the running surface of the mineral material.
The slide bearing according to the invention can be used for electricity meters and display instruments for electrical and mechanical measured variables.
Further details emerge from the embodiment of the subject of the invention described below and presented in the drawings.
In the drawing: FIG. 1 shows a schematic cross section through a polish layer, FIGS. 2 to 5 show the production of a bearing shell of the plain bearing and FIG. 6 shows a diagram.
In Fig. 1, part of a single crystal 1 is shown with the running surface 2 of a plain bearing. The single crystal 1 has a main orientation in the direction of the arrows 3. The processing of the running surface 2 produces small mosaic blocks 4 within the single crystal 1. The mosaic blocks are oriented in the directions of their arrows 5, which differ from one another by small amounts. The mosaic blocks 4 are smallest on the running surface 2 and become larger with increasing distance from the running surface.
The smaller the mosaic blocks, the greater their orientation difference.
This layer, which has a thickness (approximately 1000 Å) according to arrow 6, extends from the running surface 2 to the dot-dash line 7. This layer is called the polish layer.
The lying on the tread 2 smallest mosaic blocks 8 (also called Beilbyschicht) he give a very smooth and thus low-friction upper surface. If a reaction substance that promotes the polishing layer is used in the production of such a running surface, a polish layer of the running surface with very good properties can be achieved in a relatively short time, and the polish layer once produced is also used again by means of the polishing layer promoting Maintain reaction substances.
For this purpose, the reaction substances that promote the polish layer must have the ability both to prevent the small mosaic blocks 8 from regressing into larger mosaic blocks and to re-form the smallest mosaic blocks when the top smallest mosaic blocks are rubbed off and carried away from the running surface 2 by the bearing friction.
In order to be able to produce a polish layer according to FIG. 1 faster and deeper with the polish layer promoting reaction substances, the polishing layer promoting reaction substances must also have the ability to change the mineral material in such a way that the melting point of the mineral material is lowered.
From an a-corundum, which can be present as sapphire or ruby, a bearing shell of a plain bearing is to be made, for example. After the circular grinding of the corundum, a cylinder 9 is available (Fig. 2).
A dome 11 is then ground into the cylinder 9 by means of a diamond tool 10 (FIG. 3). In a further work gear, the surface of the dome 11 is prepolished by means of a sharpened polishing wood 12 with the aid of diamond paste 13 (FIG. 4). To finish polishing or
To produce the improved, highly polished running surface of the spherical cap 11 by means of the polishing wood 12, a reaction substance 14 which promotes a polish layer is added to the diamond paste 13 according to a first manufacturing process according to the invention (FIG. 5). The surface of the spherical cap 11, which represents the running surface 2 of the bearing shell (FIG. 1), has a polish layer according to FIG. 1 after the operation according to FIG. 5.
The reaction substance 14 which promotes the polish layer is thus introduced into the running surface 2 during the operation according to FIG.
According to a second manufacturing process according to the invention, a diamond paste 13 is used to prepolish the running surface 2 and exclusively a reaction substance 14 which promotes the polishing layer is used for the final polishing. It is also possible to use a polish layer promoting reaction substance 14 already during prepolishing, or only one polishing layer promoting reaction substance 14 can be used for both prepolishing and finishing polishing, without the addition of diamond paste 13.
When producing the dome 11 by means of the diamond tool 10 (FIG. 3) and when polishing the dome 11 (FIGS. 4 and 5), the corundum cylinder 9 and the tool 10 as well as the polishing wood 12 have different directions of rotation in a known manner the arrows 15 and 16. The relative speed of rotation of the cylinder 9 with respect to the polishing wood 12 during the final polishing (Fig.5) is very large.
If the polish layer promoting reac tion substances 14 are already during the production of a polish layer (z. B. Fig. 5) in the running surface 2, so the polish layer has been produced with the aid of polish layer promoting reaction substances, so can then in operation of the plain bearing additional reaction substances which promote the polish layer can be introduced into the running surface 2 together with a lubricant for the bearing shell and the bearing part that can move therein.
The progress made with the slide bearings according to the invention can be seen from the diagram in FIG.
On the abscissa S is the number of revolutions in millions of a bearing part in the plain bearing after a long-term test and on the ordinate T the run-out time in seconds of the bearing part in the plain bearing is entered. The run-out time is the time in which the moving bearing part in the plain bearing rotates from a certain speed to standstill and is therefore inversely proportional to the friction occurring in the bearing.
The curve 17 has resulted in a known slide bearing made of sapphire and conventional steel ball. The polish layer of the running surface of the sapphire was produced without the aid of reaction substances that promote the polish layer. A customary lubricating oil was used to lubricate the bearing without the addition of reaction substances that would promote the polish layer. The course of the curve shows that a relatively high level of friction occurs in this bearing.
The curve 18 was obtained in the case of a sliding bearing made of sapphire, in which the polish layer of the running surface was improved according to an embodiment of the invention with reaction substances that promote polish layer. The same customary steel ball was used as the bearing part, and the same customary lubricating oil was used to lubricate the plain bearing without the addition of reaction substances which would promote the polish layer.
In a known sliding bearing made of sapphire, in which the polish layer of the running surface was produced without polish layer-promoting reaction substances, the result was curve 19. The same conventional steel ball was used as the bearing part, and a conventional lubricating oil was used for lubrication here, too, according to one Embodiment of the invention, however, a polish layer promoting reaction substance had been mixed. As such, the same reaction substance promoting the polishing layer was used, by means of which the polishing layer of the running surface of the plain bearing with the friction profile according to curve 18 was produced.
The ratio of reaction substance promoting the polish layer to lubricating oil was chosen to be one to ten.
In the case of a sliding bearing made of sapphire, in which the polish layer of the running surface had been produced according to an embodiment of the invention with a reaction substance promoting polish layer, the curve 20 resulted. The same conventional steel ball was used as the bearing part. A customary lubricating oil was used to lubricate the plain bearing, to which, according to one embodiment of the invention, a reaction substance promoting the polish layer was added. The ratio of reaction substance promoting the polish layer to lubricating oil was also chosen to be one in ten.
To produce the polish layer of the running surface, the same reaction substance that promotes polish layer was used as was used for lubrication.
In the three last-mentioned tests, from which curves 18 to 20 were obtained, the same means were used over and over again, namely sliding bearings made of sapphire, steel ball as moving bearing part, the same lubricating oil, the same reaction substance promoting the polish layer and the same mixing ratio of Lubricating oil and reaction substance that promotes the polish layer. The same reaction substance promoting the polishing layer was used both to produce the polish layer of the running surface and as a lubricating oil additive.
Curve 17 shows how the run-down time of a conventional plain bearing decreases sharply over time and how the friction increases sharply. The polish layer in this plain bearing is so as a result of the back formation of the smallest mosaic blocks to larger mosaic blocks and by carrying away the smallest mosaic blocks, z. B. by the bearing part of steel, destroyed relatively quickly. The curves 18 to 20 show that the run-down time decreases a little or the friction increases a little only after the slide bearing according to the invention has been running for a long time. The service life of these plain bearings has thus been significantly increased.
Advantageous reaction substances promoting the polish layer for the production of the polish layer of the running surface are, for example: beryllium oxide, calcium oxide, titanium dioxide, vanadium pentoxide, zirconium oxide and tungsten trioxide, e.g. B. Metal oxides, in which the oxide-forming element has nitrifying properties.
For the additional introduction of the polishing layer-promoting reaction substances into the running surface only after a polishing layer has been produced, e.g. B. in connection with a lubricating oil, is not always suitable for the polish layer promoting reaction substance the oxidic form of binding, rather metallo-organic substances such as stearates, naphthenates, oleates, so z.
B. barium stearate, zinc stearate, barium naphthenate, barium oleate, or else tristearyl borate; also softer inorganic compounds, such as solid acids or Hy- droxyloxyd.e, so z. B. boric acid, molybdic acid and iron hydroxide.
Advantageous reaction substances that promote the polish layer and are suitable for the production of the polish layer and also as admixture to a lubricating oil during operation of the plain bearing are, for example: boron oxide, silicon dioxide, cobalt oxide, nickel oxide, zinc oxide, germanium oxide, cadmium oxide, tin oxide, tellurium dioxide , Barium oxide, cerium oxide, lead oxide, chromium oxide and molybdenum oxide.
Both the bearing shell and the bearing part that can be moved therein can be made of mineral material. Likewise, only a part of the plain bearing, either the bearing shell or the bearing part, can consist of the mineral material.
These polish layer promoting reaction substances cause the following in the running surface of the plain bearing: When producing a polishing layer using a diamond milling machine 10, polishing wood 12 and diamond paste 13, the running surface is machined so that the running surface still has fine traces of the machining. During final polishing, the pressure and temperature cause the surface of the mineral material to melt, which means that the fine traces of mechanical processing disappear more and more.
The sharp edges that are still present from the pre-machining by grinding are increasingly rounded and leveled. If one of the suitable reaction substances promoting the polish layer is used in this work process, it reacts with the material of the plain bearing, thereby lowering the melting point of the mineral's bearing material. As a result, the melting temperature of the bearing material in the top layer is quickly reached during the polishing process, and there is a transport of material, which can be viewed as a geometric compensation by smearing.
The protruding parts in the micro-topography of the bearing surface are melted and smeared by friction welding. The machining marks from the previous removal process are visibly disappearing, the sharp edges are rounded off and the last, very fine scratches are welded shut. This enables the polishing layer to be produced more quickly.
Furthermore, due to the tendency of the reaction substance that promotes polishing layer to form mosaic blocks in the mineral material of the plain bearing and to maintain such a mosaic block formation, a thicker polish layer 6 (FIG. 1) is achieved than was previously possible.
If the plain bearing is in operation and a bearing part (not shown) slides on the running surface 2 with a polish layer with a known oil lubrication, the polish layer is destroyed over time, that is, the small mosaic blocks are getting bigger. This is achieved on the one hand by the effort of the single crystal to form a uniform structure in itself. In addition, this destruction is intensified by the fact that mechanical wear occurs in the running surface due to the sliding of the bearing part.
At these points, the bearing part connects to the running surface 2 of the sliding bearing - (welding), and the smallest mosaic blocks 8 (FIG. 1) are removed from the running surface 2. The tread 2 then has small unevenness, and destruction of the rest of the polish layer is reinforced.
If a reaction substance promoting a polish layer is added to a known lubricating oil during operation of the plain bearing, the efforts of the single crystal to form a uniform structure are counteracted. Furthermore, the local destruction of the polish layer is polished again by mechanical removal of the smallest mosaic blocks 8 by means of the reaction substance which promotes the polish layer in the lubricating oil.
The mechanical wear and tear and thus the removal of the smallest mosaic blocks 8 tre th as a result of a very high specific pressure from the bearing part on the running surface 2 of the plain bearing, as occurs in the small bearings for electricity meters and other display instruments.
The regeneration of the partially destroyed polish layer by repolishing during operation by means of a reaction substance that promotes the polish layer in the lubricating oil can be explained as follows:
If the smallest mosaic blocks 8 (Fig. 1) have been carried away, the melting temperature of the mineral material is practically reached at the damaged areas due to the high specific pressure of the bearing part with the help of the reaction substance that promotes the polish layer, and such small mosaic blocks 8 (Fig. 1) arise again in the tread 2.
The use of a reaction substance which promotes the polish layer during prepolishing and / or final polishing also has the advantage that even on a not entirely flawless, somewhat defective surface of the spherical cap 11 which has scratches and which is produced by means of the tool 10 (FIG. a usable polish layer can be produced and made durable. The additional costs for the polish layer promoting reaction substances are outweighed by the fact that such defective parts, both the bearing shell and the bearing part, can still be used.
By using a polish layer-promoting reaction substance in the lubricating oil, it is possible, please include the bearing part moving in the plain bearing, e.g. B. in the form of a ball, made of rust-free steel. The surface of a stainless steel is wesent Lich rougher and more uneven than the surface of an ordinary ball bearing steel and results in a relatively high level of friction and would destroy the polish layer of a plain bearing in a short time with the sole use of a common lubricating oil zer.
If, however, a reaction substance that promotes the polish layer is added to the lubricating oil, then, as previously mentioned, new tiny mosaic blocks are created at the damaged areas of the polish layer, and the polish layer is constantly renewed.
Likewise, the use of balls made of mineral material, in particular corundum balls, as a bearing part in electricity meters is only possible through the use of a lubricating oil with a reaction substance that promotes a mixed polish layer. As with the rustproof steel ball, the surface of a corundum ball cannot be brought to the same level of quality as that of ball bearing steel, and on the other hand, the same problems of damage to the polish layer or wear off of the polish layer arise as with the bearing shell.
By adding a reaction substance that promotes the polishing layer to the lubricating oil, the local damage to the polishing layer on the corundum ball as a result of the friction is continuously remedied. Plain bearings, in which the bearing shell and the bearing part are made of mineral materials, are used with advantage because of their insensitivity to corrosion.
The protection of the invention in the field of time measurement technology is waived.