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Verfahren zur Herstellung von Achslagerauskleidungen Es ist eine allgemein
anerkannte wissenschaftliche Feststellung, daß es zweckmäßig ist, bei Gleitmetallen
in Achslagern darauf Wert zu legen, der Gleitfläche eine solche Struktur zu geben,
daß sie aus einer Vielheit von Auflagepunkten für die Achse und aus einem weit verzweigten
Netz reliefartiger feiner Vertiefungen besteht, die für eine gleichmäßige Verteilung
des Ölfilms über die gesamte Lauffläche der Achse Sorge tragen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist es erforderlich, daß die Auflagepunkte
aus einem härteren Baustoff bestehen als das Grundmetall, in das sie eingebettet
sind, sowie daß durch das Einlaufen diese reliefartige Ausgestaltung des Lagers
begünstigt wird.
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Zur Herstellung des gleichmäßigen Ölfilms hat man bereits vorgeschlagen,
die Lauffläche aus einem porösen Metallgefüge, das sogar geeignet ist, schwammartig
Öl aufzunehmen, herzustellen. Die Auflagepunkte solcher Gleitlager sind jedoch bei
Anwendung der bekannten Herstellungsverfahren noch von einer gewissen flächenförmigen
Gestalt, so daß die Zutrittsstellen des Öles nicht so zahlreich und infolgedessen
auch nicht so fein verteilt sind wie bei den anderen Lösungsversuchen dieses Problems,
nach denen vermittels legierungstechnischer Maßnahmen in einem Grundmetall harte
Kristalleinschüsse erzeugt werden, die eine nadelförmige Gestalt besitzen, deren
Auflagepunkte in ihrer flächenförmigen Ausgestaltung äußerst fein sind und deren
Verteilung im Grundmetall auch schon eine gewisse Regelmäßigkeit aufweist.
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Die legierungstechnischen Maßnahmen, insonderheit bei den bekannten.
Bleilagermetallen, die mit Alkali- und Erdalkalimetallen legiert sind, sowie das
Verfahren, diese Alkalimetalle mit dem Blei zu legieren, bereiten große Schwierigkeiten.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Alkali- und Erdalkalimetalle sehr luftempfindlich
sind. Das Vergießen der fertigen Legierungen bei ihrer Verwendung als Ausgußlagermetall
in Achslagern bereitet die gleichen Schwierigkeiten wie die erstmalige Anfertigung
der Legierung. Nur bei strenger Beobachtung sehr begrenzter, auch im Verarbeitungsbetrieb
einzuhaltender Vorsichtsmaßregeln, können diese Metalle mit gutem Erfolg verwendet
werden.
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Die Untersuchungen des Erfinders haben außerdem gezeigt, daß die in
den verschiedenen
bekannten Lagermetallen der in Rede stehenden
Art niedergelegten, auf die Auswahl und Mengenverhältnisse der verschiedenen hinzulegierenden
Alkali- und Erdalkalimetalle bezüglichen Angaben gegenüber der Notwendigkeit, die
harten Mischkristalle möglichst gleichmäßig zusammenzusetzen und innerhalb der Grundmetalle
zu verteilen, von untergeordneter Bedeutung ist.
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Das Verfahren nach dem Hauptpatent hat sich überraschenderweise zur
Lösung der vorliegenden Aufgabe als. besonders geeignet erwiesen. Der technische
Fortschritt bei Benutzung des Verfahrens nach dem Hauptpatent besteht in einer wesentlich
besseren Ausgestaltung der von Wissenschaft und Praxis als wünschenswert erkannten
Gefügezusammensetzung der Gleitflächen. Das Verfähren fieser Erfindung besteht darin,
daß die bekannten Bleilagermetalle, deren charakteristische Legierungsbestandteile
durch Alkali- und/oder Erdalkalimetalle dargestellt werden, in einer solchen Weise
verarbeitet werden, daß die den Wert dieser Lagermetalle ausmachenden harten Mischkristalle
eine über das bekannte Maß hinausgehende feine Verteilung erhalten. Hieraus ergibt
sich für die Fabrikation der .weitere wesentliche Vorteil, daß die genaue Innehaltung
der Mengenverhältnisse der einzelnen Alkali- und Erdalkalizusätze nicht erforderlich
ist, und daß es sich fernerhin erübrigt, die in den bekannten Legierungen vorgeschriebene
Auswahl besonders geeigneter Legierungskomponenten zu beachten. Die besonderen gießtechnischen
Maßnahmen bei Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent haben nach den Untersuchungen
des Erfinders zu der' Fe tstelIung geführt; daß die den einzelnen Legierungskompönentenzugeschriebenen
Aufgaben' bei einem Verarbeiten dieser Metalle nach dem Verfahren des. Hauptpatents
in Fortfall-kommen.
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In einigen Literaturstellen ist bereits die Herstellung von Lagern
aus Bleibronze im Schleüderguß beschrieben worden. Es, kann jedoch bei einer Bleibronze
nicht von einer nadelförmigen Struktur gesprochen werden. Das Blei füllt vielmehr
die Hohlräume zwischen den zuerst erstarrenden 'Rotmetallen aus. Die Orientierung
der Bleitröpfchen wird durch die Rotmetallerstarrung beeinflußt. Gerade nach dieser
Richtung hin aber, d. h. also nach der Orientierung der Rötmetallkristalle, bringt
das Verfahren des Hauptpatents eine überraschend günstige Beeinflussung auch der
sich bildenden harten Mischkristalle. Der Erfinder hat besonders nach dieser Richtung.
hin Versuche angestellt. Er hat, wie es in den bekannten Literaturstellen vorgeschrieben
ist, Hohlkörper umihre Mittelachse in Umlauf versetzt und in diesen eine Schicht
von Bleibronze ausgeschleudert. Hierbei wurden auf dem Prüfstand, und zwar für eine
Bleibronze mit 25 % Bleigehalt, Werte laut nachstehender Aufstellung ermittelt Zerreißfähigkeit.
. .... x6 kgf qmm Dehnung ... . ..... 81 '1 o Brinellhärte
... 56 bis 61 kg/mm. Eine entsprechende Untersuchung von nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Gleitflächen hat bei Verwendung einer Bronzelegierung, die
in gleicher Weise einen Zusatz von 25 % Blei enthält, dem seinerseits Alkali- bzw.
Erdalkalimetalle im Rahmen der in diesem Patent gegebenen Vorschriften zugesetzt
waren, Werte laut nachstehender Aufstellung ergeben: Zerreißfähigkeit
...... 22 kg ;`qmm Dehnung ...... zo bis 1z °/o Brinellhärte. . .
65 bis 70 kgmm. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei der Herstellung von
Gleitflächen aus Bleilegierungen, die mit Alkali- oder Erdalkalimetallen gehärtet
werden, besteht bei der Anwendung der bisher bekannten Verfahren darin, daß stets
ein - wenn auch geringfügiger - Teil der zugesetzten Alkalimetalle, trotz Anwendung
besonderer Vorsichtsmaßregeln, bei der Verarbeitung oxydiert.
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Diese Oxyde sind im ganzen Metallgefüge verteilt und können, wie sorgfältige
vergleichende Untersuchungen gezeigt haben, als die Hauptursache der diesen Metallen
anhaftenden Korrosionsneigung angesprochen werden. Diese Oxyde haben eine ganz ausgesprochene
Neigung, die Feuchtigkeit der Atmosphäre aufzunehmen, und können als die Träger
des Korrosionsbeginns angesehen werden. Es liegt ein ähnlicher Vorgang wie-beim
Rosten des Eisens vor. Die nach dem Verfahren der Erfindung behandelten Metallschmelzen
enthalten derartige Oxyde nicht mehr, und es hat sich gezeigt, daß so angefertigte
Lagerausgüsse eine erstaunliche Korrosionsbeständigkeit haben. Mit der Entfernung
der Oxydeinschlüsse wird aber gleichzeitig auch eine bemerkenswerte Steigerung der
mechanischen Eigenschaften erreicht. Es hat sich bei diesen Untersuchungen bestätigt,
daß man keineswegs an die genauen Legierungstoleranzen in dieser Zusammensetzung
gebunden ist, wie sie bisher als unerläßlich notwendig angesehen wurden. So ist
es bei Anwendung des erfindungsgemäßen -Verfahrens möglich, die mechanischen Werte
der in der vorstehenden Patentschrift angeführten Legierung auch mit den in den
einzelnen Gehalten stark abweichenden Legierungen zu
erreichen.
Versuche mit den Legierungen wie
| a b |
| 0,50 OI0 Na 0,78 °;'o Na |
| 0,8o "/o Ca 0,50 % Ca |
| o,io °/o Li 0,0z5 % Li |
| 0,20 0/0 A1 0,20 % Al |
| Rest Pb Rest Pb |
haben gezeigt, daß die für ein Lagermetall wesentlichen Gütezahlen ohne weiteres
zu erreichen sind.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung liegt in der
Möglichkeit, derartige Metalle ohne bedeutende Verschlechterung umschmelzen zu können.
Dies bedeutet eine ganz beträchtliche Ersparnis bei der Verwendung derartiger Metalle.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verarbeitung von
mit Alkali gehärteten Bleilagermetallen beschränkt, sondern auch auf alle anderen
Gleitmetallegierungen anwendbar, die leicht oxydierbare Komponenten enthalten; beispielsweise
können zink- bzw. zinnhaltige Lagerlegierungen vorteilhaft nach dem Verfahren mit
den gleichen Verbesserungen verarbeitet werden. In den beiliegenden Gefügebildern
ist in Abb. i das Gefüge einer Gleitfläche dargestellt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren, in Abb.2 ein solches unter Benutzung der bisher bekannten Schleuderverfahren,
wobei die dunklen Teile der Flächen in Abb. i die harten Mischkristalle, in Abb.
2 die Bleitröpfchen darstellen. Die Vergrößerung ist in beiden Fällen i 20fach;
die Schliffe sind ungeätzt.