[go: up one dir, main page]

DE69417271T2 - Oberfächenbehandlung von maschinenlager - Google Patents

Oberfächenbehandlung von maschinenlager

Info

Publication number
DE69417271T2
DE69417271T2 DE69417271T DE69417271T DE69417271T2 DE 69417271 T2 DE69417271 T2 DE 69417271T2 DE 69417271 T DE69417271 T DE 69417271T DE 69417271 T DE69417271 T DE 69417271T DE 69417271 T2 DE69417271 T2 DE 69417271T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
particles
abrasive
bodies
engagement surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69417271T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69417271D1 (de
Inventor
Ronald Thompson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul LLC
Original Assignee
Federal Mogul LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Federal Mogul LLC filed Critical Federal Mogul LLC
Application granted granted Critical
Publication of DE69417271D1 publication Critical patent/DE69417271D1/de
Publication of DE69417271T2 publication Critical patent/DE69417271T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04Impact or kinetic deposition of particles
    • C23C24/045Impact or kinetic deposition of particles by trembling using impacting inert media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14Special methods of manufacture; Running-in
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/022Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with a pair of essentially semicircular bearing sleeves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00Shaping
    • F16C2220/40Shaping by deformation without removing material
    • F16C2220/44Shaping by deformation without removing material by rolling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00Shaping
    • F16C2220/60Shaping by removing material, e.g. machining
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/02Mechanical treatment, e.g. finishing
    • F16C2223/06Mechanical treatment, e.g. finishing polishing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/02Mechanical treatment, e.g. finishing
    • F16C2223/08Mechanical treatment, e.g. finishing shot-peening, blasting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30Coating surfaces
    • F16C2223/42Coating surfaces by spraying the coating material, e.g. plasma spraying
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30Material joints
    • F16C2226/32Material joints by soldering
    • F16C2226/34Material joints by soldering by brazing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30Material joints
    • F16C2226/36Material joints by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft im allgemeinen Motorlager und insbesondere gegen Fressen resistente Behandlungen solcher Lager.
  • Motorlager sind zur Zeit steigenden Motorgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen, erhöhten Belastungen bei allen Motordrehzahlen, höheren Druckbelastungen und dünneren Ölfilmen aufgrund der Betriebscharakteristika vieler neuer Hochleistungsmotoren unterworfen. In einigen Fällen können die extremen Drucklasten zu einem vorzeitigen Ausfall der Lagerdruckflansche bzw. -flanken führen. Ein Ausfall kann die Form von exessivem Lagerverschleiß oder Lagerfressen haben.
  • Die internationale Anwendung WO92/16942 offenbart einen Lagerüberzug, der Hartpartikel zur Verbesserung des Lagerverschleißwiderstandes enthält. Der Überzug wird durch elektrische bzw. elektrolytische gleichzeitige Ablagerung bzw. elektrische Ablagerung oder durch katodisches Sprühen aufgebracht.
  • Demgemäß existiert eine Notwendigkeit für eine Motorlagerung, welche Fressen und Verschleiß widersteht und daher die Möglichkeit eines vorzeitigen oder frühzeitigen Motorausfalles reduziert.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines gegen Fressen resistenten Hülsenlagerelementes wie in beiliegenden Ansprüchen beansprucht geschaffen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Behandlung des Lagers geschaffen, bei dem eine Lagerbelagsfläche, welche auf einem Stahlträgermaterial bzw. -substrat ausgebildet ist, vorgesehen ist mit einer Dispersion von Hart partikeln wie Aluminiumoxyd. Die Hartpartikel sind vorzugsweise härter als die Welle aus Stahl oder Gußeisen, welche durch das Lager getragen wird. Während des Motorbetriebes, wirken die Hartpartikel als ein Poliermittel, um geringfügige Rauhheiten auf bearbeiteten Wellenflächen zu entfernen und gleichzeitig Mikrofressen zu verhindern.
  • Die polierte Fläche der Welle läuft auf den relativ harten Partikeln ohne jeglichen merklichen Verschleiß des Lagers oder der Wellenflächen. Während Anlauf- bzw. Startperioden, wenn ein Schmierfilm an der Wellenlagerschnittstelle noch nicht ausgebildet ist, gibt es im wesentlichen keinen Verschleiß trotz der Abwesenheit eines kompletten Schmierfilmes.
  • Aluminiumoxyd kann aufgebracht werden in der Form einzelner Partikel von Aluminiumoxyd, wobei jeder Partikel eine Partikelgröße von nicht mehr als 10 um hat mit Partikelanzahldichten von ungefähr 20-250 Partikeln pro mm² (Partikel/mm²). Die relativ kleinen Partikel sind in der Lage, eine Poliertätigkeit an der bewegten Fläche der Welle auszuführen, ohne Kerben oder Kratzer in der Welle zu bilden. Die geringe Größe der Aluminiumoxydpartikel ist ebenfalls günstig dafür, daß jeder Partikel im wesentlichen vollständig in die relativ weiche Lauffläche des Lagers eingebettet werden kann mit einem nur relativ kleinen Engergieeinsatz, der erforderlich ist, um einen Einbettvorgang auf jeglichem gegebenen Partikel zu bilden.
  • Die verschiedengroßen Aluminiumoxydpartikel und Gruppen solcher Partikel sind klein genug, um in einer im wesentlichen einheitlichen Ebene auf dem Lager zu sein. Das bedeutet, daß die ausgesetzte Fläche jedes Aluminiumoxydpartikels in einer gemeinsamen Ebene mit den benachbarten Aluminiumoxydpartikeln ist, so daß es eine minimale Rauhheit oder Variation bzw. Abweichung in der Höhe der Lagerfläche zwischen beliebigen zwei Punkten gibt.
  • Die Aluminiumoxydpartikel bedecken die gesamte Lagerfläche nicht notwendigerweise vollständig. Eine effektive Lagerfläche kann erreicht werden mit einer Aluminiunoxydpartikelabdeckung von nur ungefähr 5% des Lagerflächenberei ches, wobei die Oxydpartikel relativ gleichmäßig verteilt auf der Lagerfläche sind.
  • Mit solch einer Verteilung bzw. Dispersion von Aluminiumoxydpartikeln auf der Lagersubstratfläche kann jeder Aluminiumoxydpartikel einzeln und im wesentlichen vollständig eingebettet in der Trägerfläche sein, so daß jeder Partikel fest, mechanisch durch das Substratmaterial gehalten wird. Die einzelnen Aluminiumoxydpartikel werden so effektiv gegen Lösen durch reibenden Kontakt mit einer sich drehenden Stahl- oder Gußeisenwellenfläche gehalten.
  • Eine Verteilung von Aluminiumoxydpartikeln auf dem Lagersubstrat bzw. -träger kann eingestellt werden, so daß die Verteilung eine gleichmäßige Einpartikeldicke entlang der Substratfläche haben wird. Eine relativ gleichmäßige und dünne Oxydschicht trägt zu einer Lagerflächenglattheit bei.
  • Die Aluminiumoxydverteilung kann auf das Lagerelement durch einen Taumel- bzw. Trommel- bzw. Putzvorgang aufgebracht werden. Putzen von Metallwerkstücken wird gemeinhin verwendet für solche Zwecke wie Reinigen, Entzundern, Entgraten, Glätten bzw. Polieren und Spiegeln verschiedener Werkstücke. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Putzvorgang ebenfalls verwendet, um eine Lage von verstreuten Aluminiumoxydpartikeln auf der Fläche des Lagerelementes auszubilden. Das Lagerelement kann von nahezu jeglicher Größe und Gestalt sein, z. B. sind die gemeinhin verwendeten Gestalten und Konfigurationen, um Hülsenlager zu bilden, geteilte Lager und geflanschte bzw. mit einem Flansch bzw. einer Flanke versehene Motorlager.
  • Die Putz- bzw. Trommel- bzw. Taumelvorgänge werden mit agglomerierten bzw. zusammengeballten abrasiven Mittelkörpern ausgeführt, welche aus fein geteilten Aluminiumoxydpartikeln oder -pulvern ausgebildet sind, die in einem Binder verteilt sind. Während des Taumelvorganges schlagen die abrasiven Körper gegen die losen Lagerelemente, so daß Aluminiumoxydpartikel unter Krafteinwirkung gegen die Lagerelementflächen reiben. Einzelne Aluminumoxydpartikel werden so gelöst und von den abrasiven Körpern zu den Lagerelementflächen übertragen.
  • Die Anzahl von Aluminiumoxydpartikeln, welche auf jedes Lagerelement übertragen werden, ist nach Überzeugung eine Funktion der Taumelzeit und -geschwindigkeit, der Charakteristika der abrasiven Mittelkörper und anderer Faktoren. Die Partikelgröße der Aluminiumoxydpartikel, welche in den Lagerelementen eingebettet sind, ist nach Überzeugung eine Funktion der Partikelgröße der Aluminiumoxydpulver, welche verwendet werden, um die Körper abrasiver Mittel auszubilden. Sehr dünne Oxydverteilungs- bzw. -dispersionsschichten können erreicht werden durch Ausbilden der abrasiven Mittelkörper aus kleindimensionierten Aluminiumoxydpulvern.
  • Die zuvor genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Teilen ausführlich herausgestellt und werden in Teilen klar werden aus der nachfolgenden detaillierteren Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, welche einen integralen Bestandteil von dieser bildet.
  • In den Zeichnungen zeigt:
  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines stahlgetragenen bimetallischen Hülsenlagers, an dem die Erfindung angebracht werden kann,
  • Fig. 2 ein geteiltes Trag- bzw. Radiallager, an das die Erfindung angebracht werden kann,
  • Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Motorkurbelwellenhalblagers, an dem die vorliegende Erfindung angebracht werden kann,
  • Fig. 4 eine Schnittansicht entlang Schnittlinien 4-4 in Fig. 2,
  • Fig. 5 eine vergrößerte fragmentartige Draufsicht von Aluminiumoxydpartikeln, welche auf der Oberfläche des Lagerelementes aus Fig. 3 unter Verwendung der Vorrichtung in Fig. 6 verteilt sind und
  • Fig. 6 schematisch eine Putztrommel, welche verwendet werden kann, um ein Verfahren zum Ausbilden einer Verteilung von Aluminiumoxyd auf jeglicher der Lagerelemente, wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt, auszubilden.
  • Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Typen von einbaufähigen bimetallischen Laufbuchsen bzw. Hülsenlagerelementen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. Nach Fig. 1 ist eine relativ weiche Schaft- bzw. Welleneingriffsbelagslage 11 eines Hülsenlagers 13 auf einem relativ harten Verstärkungselement wie einer Stahlrücken- bzw. Verstärkungslage 15 in einer bekannten Art gebunden. Die Belagslage 11 ist vorzugsweise aus einer Lage von relativ weichem reibungsverhinderndem Metallmaterial wie einer Aluminium-Blei- Legierung, einer Aluminium-Zinn-Legierung, Babbitt-Metall bzw. Lagerweißmetall, etc. ausgebildet.
  • Fig. 2 zeigt ein geteiltes Radiallager 14 und Fig. 3 zeigt ein halbes Kurbelwellenlager 16, welches sowohl als ein Radiallager als auch als ein Druck- bzw. Axiallager verwendet wird. Jedes Lager vom Hülsentyp in Fig. 2 und 3 beinhaltet eine halbzylindrische Radiallagerschale 17. In Fig. 3 ragen zwei Axiallagerflansche 19 radial von der Lagerschale 17 hervor. In einigen Anwendungen ist nur ein Bund bzw. Flansch 19 erforderlich.
  • In Fig. 1 und 2 ist eine Streuung bzw. Dispersion von Aluminiumoxydpartikeln auf die Lagen 11 aufgebracht. In Fig. 3 können Aluminiumoxydpartikel entweder auf Lage 11 oder Flansch 19 oder auf beide Flächen aufgebracht werden, so daß eine zugehörige sich drehende Weile zumindest teilweise auf dem Aluminiumoxyd läuft. Das Aluminiumoxyd kann nur auf die Fläche der Welleneingriffsbelagslagen 11 oder nur auf die Flansche 19 aufgebracht werden. Vor dem Aufbringen der Aluminiumoxydpartikel werden die Welleneingriffs- oder - laufflächen der Lagerelementoberflächen durch eine abschließende Bearbeitung auf eine feine Oberflächengüte vergütet bzw. abschließend bearbeitet bzw. geschliffen.
  • Die Aluminiumoxydpartikel werden als eine Dispersion bzw. Verteilung von diskreten bzw. getrennten Partikeln aufgebracht, die in den Welleneingriffsflächen oder Belagslagen 11 eingebettet sind. Nach Fig. 4 und 5 sind die kleinen Aluminiumoxydpartikel 21 in Teilen auf und in Teilen geringfügig unter den Lagerflächen verteilt, so daß einzelne Partikel voneinander getrennt sind. Die Aluminiumoxydpartikel haften typischerweise nicht aneinander. Jeder Alumini umoxydpartikel 21 ist relativ klein, im Bereich von ungefähr 1-10 um (microns).
  • Eine effektive Aluminiumoxydschicht kann eine Einpartikeldicke haben, ohne daß einzelne Partikel in Lagen an verschiedenen Punkten entlang der Substrat- bzw. Trägermaterilfläche bzw. -oberfläche beschichtet sind. Eine gleichmäßige Lage oder Verteilungsdicke wird ebenfalls dadurch geboten, daß alle der Oxydpartikel klein und ungefähr gleich in der Größe sind.
  • Eine Verteilung der Aluminiumoxydpartikel der Lagerbelags- bzw. Einsatzlage 11 kann so sein, daß die Oxydpartikel nur so wenig wie 5-10% des Belags- bzw. Einsatzflächenbereiches in Anspruch nehmen, ungefähr 90-95% der Lagerbelagsfläche unbeschichtet und freigelegt belassend. Signifikant größere Dichten steigern die Kosten des Aufbringens der Aluminiumoxydpartikel. Auch die günstigen Effekte von Hartpartikelimprägnierung können bei signifikant höheren Dichten verloren gehen. Dennoch werden Oberflächenbereichsabdeckungen bis zu 20% durch die Partikel als ökonomisch angesehen.
  • Abhängig von dem Verfahren, welches zum Aufbringen der Hartpartikel wie Aluminiumoxyd auf die Lagerbelagsfläche verwendet wird, können die einzelnen Partikel vollständig in das Belagsmaterial eingebettet sein oder nur teilweise in das Belagsmaterial eingebettet sein. In jedem Fall ist die geringe Größe jedes Partikels so, daß die freigelegten Flächen der eingebetteten Partikel im wesentlichen auf einer gemeinsamen Ebene sind, so daß die zugehörige Welle in gleitendem Kontakt mit allen oder den meisten der Aluminiumoxydpartikel ist.
  • Aluminiumoxyd hat eine Härte, die der von Rubin nahekommt, d. h. es ist merklich härter als Gußeisen und Stahl. Normalerweise wird die Schnittstelle zwischen der Wellenoberfläche und dem Aluminiumoxyd belegt durch einen unter Druck stehenden Film von fließendem Schmierstoff. Dennoch können oder Anlaufbedingungen oder aufgrund unebener bzw. ungleicher Lasten oder Exzentrezitätstoleranzen einige Zonen der Lagerwellenschnittstelle nicht mit Schmierstoff versorgt sein. Die Aluminiumoxydpartikel setzen die Wellenoberfläche einer Poliertätigkeit aus, vorausgesetzt, daß ausreichender Druck zwischen den miteinander ineingrifftretenden Flächen vorliegt. Die Poliertätigkeit entfernt kleine Spitzen bzw. Erhebungen auf der Wellenoberfläche, so daß die Wellenoberflächenglätte verbessert wird. Der Nettoeffekt ist reduzierter Verschleiß der Wellenoberfläche aufgrund eines verbesserten Kontaktbereiches zwischen der Welle und dem Lagerelement und verbessertem Widerstand gegen Fressen zwischen dem Lager und der Welle.
  • Die Hartpartikelverteilung kann auf den Lagerbelagsflächen in verschiedenen unterschiedlichen Wegen ausgebildet werden, beispielsweise durch Luftstrahlen feiner Aluminiumoxydpulver gegen die Lagerbelagsfläche oder durch Rollen bzw. Walzen, Pressen bzw. Stanzen oder Bürsten fein geteilter Partikel in die Lagerfläche. Dennoch sind zwei besonders ökonomische Methoden, die gefunden wurden, um ein gewünschtes Lagerprodukt herzustellen, Trommeltaumeln bzw. -putzen bzw. Trommeln und Vibrationskesseltrommeln bzw. -taumeln bzw. - putzen.
  • Bei dem Trommelputzverfahren wird eine Anzahl von bearbeiteten Lagerelementen oder ähnlichem in einer Putztrommel gemeinsam mit einer vorbestimmten Menge von abrasiven Putzmittelkörpern und optional einem vorbestimmten Volumen von Seifenlösung angeordnet.
  • Jeder abrasive Körper ist vorzugsweise etwas kleiner als die einzelnen Lagerelemente. Abrasive Körper mit Dimensionen von ungefähr 10 mm (3/8 inch) an einer Seite sind verwendet worden. Unterschiedliche Gestalten abrasiver Körper sind verwendet worden einschließlich Pyramidenkonfigurationen, Tetraedergestalten und zylindrischer Stiftgestalten. Das Gesamtvolumen der abrasiven Körper ist größer als das Gesamtvolumen der Lagerelemente. Vorzugsweise ist das Gesamtvolumen der abrasiven Körper ungefähr viermal so groß wie das Gesamtvolumen der Lagerelemente.
  • Die Partikelgröße der Aluminiumoxydpulver, welche verwendet werden, um die abrasiven Körper zu bilden, ist vorzugsweise sehr klein, in der Gegend von 10- 50 um (microns). Die Partikelgröße ist von einiger Wichtigkeit, dahingehend, daß sie in großen Teilen die Partikelgröße der einzelnen Oxydpartikel in der Partikelschicht oder -lage bestimmt, welche auf den Flächen auf der Lagerelemente durch den Trommelputzvorgang ausgebildet wird.
  • Fig. 6 zeigt schematisch eine repräsentative Putztrommel 25 in die die Lagerelemente 29, abrasive Mittelkörper 31 und Seifenlösung eingeladen sind. Wenn sich die Trommel in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um eine horizontale Achse 27 dreht, taumeln oder rutschen bzw. stoßen die einzelnen Lagerelemente 29 und abrasiven Mittelkörper 21 gegeneinander wie durch Pfeile 33 angezeigt wird, so daß Aluminiumoxydpartikel von Körpern 31 auf Flächen der Lagerelemente 29 durch abrasive Reibungsbewegungen der abrasiven Körper auf die Lagerelemente übertragen werden.
  • Es wurde herausgefunden, daß Aluminiumoxydpartikel in die Lagerelementbelagsflächen eingebettet werden als angemessen gleichmäßige Dispersion oder Verteilung. Die Partikel neigen dazu sich von den abrasiven Körpern als einzelne Partikel zu trennen, wie auch in Ansammlungen von Partikeln. Im allgemeinen führt die Größe der Partikel in den abrasiven Mittelkörpern zu der Partikelgröße der Partikel in dem Aluminiumoxydfilm, der auf den Lagerelementen ausgebildet wird.
  • Wenn die Partikelgröße in dem abrasiven Körper relativ groß ist, wird die Partikelgröße in der abgelagerten Verteilung gleichfalls relativ groß sein. Wenn die Partikelgröße, die in dem abrasiven Körper verwendet wird, klein ist, wird die Partikelgröße in der abgelagerten Verteilung entsprechend klein sein. Die Partikelgröße, die in dem abrasiven Körper 31 verwendet wird, ist nicht mehr als ungefähr 10 um (microns). Die Oxydpartikelgröße in der abgelagerten Schicht hat denselben Wert, d. h. nicht mehr als 10 um. Die Partikel tendieren augenscheinlich dazu, sich von dem abrasiven Körper zu trennen entlang der Spaltungslinien, die durch das Bindermaterial des Mittels definiert werden. In einigen Fällen brechen Gruppen bzw. Cluster von Partikeln weg und werden in dem Lagermaterial eingebettet gemeinsam mit einzelnen Partikeln.
  • Die Dichte des Teilchenfilms oder der Verteilungsschicht auf den Lagerelementen 29 ist grob proportional zu der Dauer der Putzperiode und der Putz- bzw. Taumelgeschwindigkeit. Durch Steigerung der Dauer der Taumel- bzw. Putzperiode, nimmt die Dichte der Teilchenschicht proportional zu, jedoch nicht die Dicke. In einem Fall erzeugt eine Taumeldauerperiode von 20 min eine befriedigende Teilchendichte oder Oberflächenbereichsbedeckung. Höhere Taumel- bzw. Putzgeschwindigkeiten erzeugen augenscheinlich eine erhöhte Teilchendichte bis zu dem Punkt, an dem die Zentrifugalkraft den Taumeleffekt reduziert, indem sie die Lagerelemente oder abrasiven Mittelkörper an der Trommelfläche hält. In einem Fall erzeugt eine Taumelgeschwindigkeit von ungefähr 175 Umdrehungen pro Minute ein befriedigendes Produkt.
  • Eine Untersuchung wurde durchgeführt an geflanschten bzw. mit Flanschen versehenen Hauptmotorlagern, die für 15 und 45 min geputzt bzw. getrommelt wurden und eine lose Druckscheibe bzw. -unterlegscheibe für denselben Motor wurden für 30 min getaumelt in einem Drehtrommelputzer, um den Bereich der Partikelgrößen und den Partikelanzahldichtenbereich (Anzahl der Partikel pro mm²) für konventionelle Aluminium-Blei-Lagermaterialien zu schätzen.
  • Segmente der Druckflächen wurden angebracht und poliert für ungefähr 4 min. um die eingebetteten Aluminiumoxydpartikel freizulegen. Der Größenbereich wurde durch metallographische Untersuchung und Messungen der größten und kleinsten Partikel auf drei Fassungen bzw. Trägern bestimmt. Der größte Einzelpartikel, der in den drei Fassungen beobachtet wurde, war 110 um (microns). Die größte Partikelgruppe bzw. -cluster war 140 um in der Länge. Die kleinsten Partikel waren um 3-5 um in der Länge. Der Großteil der Partikel fällt in den Bereich von 10-50 um, was nicht in den Bereich der Erfindung fällt.
  • Die Partikelanzahldichte (Anzahl der Partikel pro mm²) wurde durch Aufnehmen mehrerer Mikrobilder der polierten Oberflächen und Zählen der Anzahl von Partikeln in jedem Photo, Mitteln der Ergebnisse und Teilen durch den aktuellen Bereich, der in dem Photo gezeigt ist, bestimmt. Die Ergebnisse waren wie folgt: Taumelzeit
  • Putzen bzw. Taumeln bzw. Trommeln kann effektiv verwendet werden, um dünne, harte, verschleißresistente Verteilungslagen aus Aluminiumoxydpartikeln an den Oberflächen der Lagerelemente ausbilden. Solche Oberflächenbehandlung wird auf Lagerelementflächen nur durch mechanischen Einbetten von Aluminiumoxydpartikeln im Belagträger gehalten. Keine zusätzlichen Haftmittel oder Oberflächenbehandlungen sind erforderlich.
  • Die Lagerelementlaufflächen sollten vor dem Putzen bzw. Taumeln endbearbeitet sein, um den gewünschten Grad von Oberflächenglattheit und Maßgenauigkeit in dem Endprodukt zu erhalten. Obwohl Maschinenlager in der Vergangenheit geputzt bzw. getrommelt wurden zum Entfernen von Graten, ist der Belag nachfolgend bearbeitet worden, um die Oberflächenschicht von Material. in der die Partikel eingebettet waren zu entfernen und dabei den Vorteil jeglicher Putzpartikel, welche vor dem Bearbeiten anwesend waren zu entfernen. Daher sollte ein Endbearbeiten der Lagerflächen, welche mit Aluminiumoxydpartikeln versehen werden sollen, vor und nicht nach dem Taumeln bzw. Trommeln stattfinden.
  • Die Lagerflächen 11, 19, welche in Fig. 1 bis 4 gezeigt sind, sind angepaßt, um direkt in einen Fahrzeugmotor eingebaut zu werden, ohne nachfolgende Bearbeitung oder Weiterverarbeitung. Mit dem beschriebenen Verfahren werden alle Lagerelementbelagsflächen mit Teilchenaluminiumoxyd beschichtet. Dennoch sind die einzig wichtigen Flächenbereiche die Lagerflächen, die in Kontakt mit den Drehwellenflächen sind.
  • Wie zuvor bemerkt wurde, stellt die Trommelputzvorrichtung, welche schematisch in Fig. 6 dargestellt ist, das bevorzugte Verfahren zum Aufbringen einer dünnen Aluminiumoxydschicht bzw. eines dünnen Aluminiumoxydfilms auf die Hülsenlagerelemente dar.
  • Offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung möglich im Lichte obiger Lehren. Es ist daher zu verstehen, daß in dem Bereich der nachfolgenden Ansprüche die Erfindung anders ausgeführt werden kann als hier spezifisch beschrieben. Zum Beispiel können andere Hartpartikel als Aluminiumoxyd verwendet werden, um die Erfindung auszuführen. In solchen Fällen, in denen Schweißen oder Hartlöten erforderlich ist, um ein Hülsenlager zusammenzusetzen, können Silikonkarbitpartikel verwendet werden. Keramikpartikel können ebenfalls in bestimmten Anwendungen verwendet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Ausbilden eines gegen Fressen resistenten Hülsenlagerelementes mit den Schritten:
Ausbilden einer Welleneingriffsfläche auf dem Lagerelement (13) mit einer Belagslage aus reibungsverhinderndem Material und gekennzeichnet durch Vorsehen einer Anlagerung von Abrasivmittelkörpern (31), welche aus hartabrasiven Partikeln (21) ausgebildet sind mit einer Grösse von nicht mehr als ungefähr 10 um und mechanisch mit Kraft die Abrasivmittelkörper (31) auf die Welleneingriffsfläche des Lagerelementes drücken, so daß die hartabrasiven Partikel teilweise in der Welleneingriffsfläche eingebettet werden zum Polieren kleiner Rauhheiten von einer gegenüberliegenden Wellenfläche.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 mit den Schritten:
Anordnen des Lagerelementes in eine Putz- bzw. Taumeltrommel (25),
Anordnen einer Ansammlung von Abrasivmittelkörpern (31) in der Trommel, wobei jeder abbrasive Körper ausgebildet ist aus Aluminiumoxydpulver und einem Binder zur Anhäufung der Pulver in einem gleichmäßigen bzw. einheitlichen Körper und Drehen der Trommel, um zu verursachen, daß die Abrasivkörper und Lagerelemente einer taumelnden bzw. umwirbelnden Bewegung unterliegen, wobei Aluminiumoxydpartikel in der Welleneingriffsfläche durch die abrasive Reibungsbewegung der Abrasivkörper an den Lagerelementen eingebettet werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei welchem die Partikelgröße der Aluminiumpulver relativ gleichmäßig ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem die Mittelkörper (31) nicht mehr als ungefähr 20% des Welleneingriffsflächenbereiches einnehmen.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei welchem die Mittelkörper (31) ungefähr 5-16% des Welleneingriffsflächenbereiches einnehmen.
DE69417271T 1993-09-21 1994-09-15 Oberfächenbehandlung von maschinenlager Expired - Lifetime DE69417271T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/125,085 US5433531A (en) 1993-09-21 1993-09-21 Engine bearing surface treatment
PCT/US1994/010478 WO1995008722A1 (en) 1993-09-21 1994-09-15 Engine bearing surface treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69417271D1 DE69417271D1 (de) 1999-04-22
DE69417271T2 true DE69417271T2 (de) 1999-09-02

Family

ID=22418115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69417271T Expired - Lifetime DE69417271T2 (de) 1993-09-21 1994-09-15 Oberfächenbehandlung von maschinenlager

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5433531A (de)
EP (1) EP0789818B1 (de)
DE (1) DE69417271T2 (de)
ES (1) ES2129139T3 (de)
WO (1) WO1995008722A1 (de)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08310802A (ja) * 1995-03-15 1996-11-26 Takeshi Yao ペロブスカイト型複合酸化物析出物の製造方法
JP4215285B2 (ja) * 1995-08-08 2009-01-28 株式会社小松製作所 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法
DE19539409C2 (de) * 1995-10-11 1999-02-18 Diagnostikforschung Inst Kontrastmittel für die Nahinfrarot-Diagnostik
US6364076B1 (en) * 1997-12-15 2002-04-02 Dana Corporation Wear insert for brake shoe trunnion slot
GB9803213D0 (en) * 1998-02-14 1998-04-08 Glacier Vandervell Ltd Improved bearings
US6206573B1 (en) * 1998-05-21 2001-03-27 Lsi Logic Corporation High reliability bearing structure
CA2526653A1 (en) * 2003-05-23 2004-12-02 Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh Method for producing plain bearing bushes
US7134939B2 (en) * 2003-09-05 2006-11-14 Fricso Ltd. Method for reducing wear of mechanically interacting surfaces
DE102004029071B3 (de) * 2004-06-16 2006-02-16 Daimlerchrysler Ag Lagerschalen aus Hybridwerkstoffen und Verfahren zu deren Herstellung
US7229699B2 (en) * 2004-12-07 2007-06-12 Federal-Mogul Worldwide, Inc. Bearing having embedded hard particle layer and overlay and method of manufacture
US7354199B2 (en) * 2005-06-01 2008-04-08 Federal Mogul Worldwide, Inc. Thrust bearing
US7578724B2 (en) * 2005-11-28 2009-08-25 Fricso Ltd. Incorporation of particulate additives into metal working surfaces
CN101371057A (zh) * 2005-12-09 2009-02-18 费德罗-莫格尔公司 具有嵌入硬颗粒层和覆盖层的轴承及其制造方法
US7234869B1 (en) * 2006-02-02 2007-06-26 Alphatech, Inc. Sink roll bearing having ceramic elements for supporting the roll's shaft
CN101379313B (zh) * 2006-02-06 2011-03-02 松下电器产业株式会社 滑动件和用于制造所述滑动件的方法
US7492649B2 (en) * 2006-11-09 2009-02-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Systems and methods for improving memory reliability by selectively enabling word line signals
US20080166955A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Fricso Ltd. Tribological surface and lapping method and system therefor
US7735583B2 (en) * 2007-11-21 2010-06-15 Baker Hughes Incorporated Roller cone bit bearing with elastomeric seal having self break-in property and method
DE102008009856B4 (de) * 2008-02-15 2013-07-18 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Verfahren zur Herstellung von Anlaufscheiben-Halbringen
EP2379904B1 (de) * 2008-12-17 2014-02-26 MAHLE International GmbH Hydrodynamisches lager für einen verbrennungsmotor
US20110001293A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-06 Cheng Chong Chen Slidable gasket and a bearing having the same
AT509112B1 (de) * 2009-12-10 2011-09-15 Miba Gleitlager Gmbh Gleitschicht
DE102010012476A1 (de) * 2010-03-24 2011-09-29 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Trennbare Laufbahnhülsen
GB201005299D0 (en) * 2010-03-30 2010-05-12 Mahle Int Gmbh Bearings with uncoated crush relieves
WO2014031053A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Aktiebolaget Skf (Publ) Method for heat treating a steel component and a steel component
DE102014005805A1 (de) 2014-04-19 2015-10-22 Cct Composite Coating Technologies Gmbh Gleitelement mit Schichtsystem
JP2017075678A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 Ntn株式会社 フォイル軸受
US10584741B2 (en) * 2018-04-10 2020-03-10 Terry Michael Brown Bottom bearing
JP7656392B2 (ja) * 2020-12-09 2025-04-03 大同メタル工業株式会社 摺動部材及びその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3361502A (en) * 1964-09-17 1968-01-02 Clevite Corp Dual material flange bearings
US3941903A (en) * 1972-11-17 1976-03-02 Union Carbide Corporation Wear-resistant bearing material and a process for making it
US3876450A (en) * 1973-08-13 1975-04-08 W J Tanner Inc Method and composition for transparent abrasion-resistant coating
GB1574141A (en) * 1976-04-02 1980-09-03 Laystall Eng Co Ltd Cylindrical and swept bearing surfaces
JPS55122841A (en) * 1979-03-14 1980-09-20 Taiho Kogyo Co Ltd Sliding material
CH658078A5 (en) * 1982-06-30 1986-10-15 Bbc Brown Boveri & Cie Rotor of an open-end spinning apparatus and process for producing it
JPH0649931B2 (ja) * 1985-07-13 1994-06-29 マツダ株式会社 自己潤滑性を有する摺接部材
GB2182348B (en) * 1985-09-13 1989-08-23 Nippon Dia Clevite Co Aluminium alloy and its use in a two-layer bearing material
DE3621184A1 (de) * 1986-06-25 1988-01-07 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff sowie verfahren zu seiner herstellung durch vakuum-plasma-spritzen
JPH03173758A (ja) * 1989-12-01 1991-07-29 Mazda Motor Corp 摺動部材の製造方法
GB9103481D0 (en) * 1991-02-20 1991-04-10 T & N Technology Ltd Bearings

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995008722A1 (en) 1995-03-30
EP0789818B1 (de) 1999-03-17
EP0789818A1 (de) 1997-08-20
US5433531A (en) 1995-07-18
ES2129139T3 (es) 1999-06-01
DE69417271D1 (de) 1999-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69417271T2 (de) Oberfächenbehandlung von maschinenlager
DE69502181T2 (de) Verfahren zur herstellung einer zylinderlaufbüchse und derartige zylinderlaufbüchse
DE69122085T2 (de) Schleifkörper, insbesondere Honkörper, und Verfahren, um Schleifpartikel auf solch einem Körper anzubringen
DE69119690T2 (de) Presswalze für Papiermaschinen
DE3336704C2 (de)
DE10312227A1 (de) Zylinderauskleidung, deren Innenoberfläche mit einer oberflächenbehandelten Schicht geformt ist, und Verfahren zum Bearbeiten der oberflächenbehandelten Schicht
DE112019002603T5 (de) Verschleißbeständiger Beschichtungsfilm, verschleißbeständiges Element, Verfahren zur Herstellung von verschleißbeständigem Beschichtungsfilm und Gleitmechanismus
DE2923315B2 (de) Zylinder für eine Verbrennungskraftmaschine
DE2330390A1 (de) Verfahren zum bearbeiten von lagerflaechen
DE69900788T2 (de) Gleitlager
DE3601319C2 (de)
EP0818271B1 (de) Verfahren zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen
DE19549403A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Gleitfläche auf einer Aluminiumlegierung
DE2825434B2 (de) Rotationskolbenmaschine
DE3812656C2 (de) Kolbenring für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer verschleissfesten Schicht hoher Härte auf seiner Umfangsfläche und mit einer äusseren Umfangsschicht als Einlaufschicht
DE3636853C2 (de)
EP1217260B1 (de) Riemenscheibe mit mikroprofilierter Oberfläche
EP0348608B2 (de) Verfahren zum Freilegen von Silizium-Kristallen
DE3623929A1 (de) Gleit- oder reibelement sowie verfahren zu seiner herstellung
DE3813617C1 (de)
DE102019115878B4 (de) Verfahren zur herstellung eines eisenelements
US5195244A (en) Bearings
EP3625475A1 (de) Reibring für eine bremsscheibe, bremsscheibe sowie zugehöriges fertigungsverfahren
DE19705802A1 (de) Reibelement, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbremse oder eine Reibkupplung
DE69209215T2 (de) Bremstrommel oder -rotor mit vorgespannter Oberfläche