DE741535C - Haertung von aus Eisenpulver gepressten Gleitkoerpern durch Behandlung mit gasfoermigen Diffusionsstoffen - Google Patents

Description

• Härtung von aus Eisenpulver gepreßten Gleitkörpern durch Behandlung mit gasförmigen Diffusionsstoffen Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Gleitlagers mit geringer Reibung und Abnutzurig, hoher Bètriebssicherheit, guten Notlaufeigenschaften und geringen Herstellungs-und Wartungskosten.
• Das Wesen der Erfindung besteht in der Anwendung des Verfahrens zur Härtung von aus Eisenpulver bestehenden gepreßten und gesinterten porösen Gleitkörpern durch Behandlung mit gasförmigen Diffusionsstoffen, wie Stickstoff und Kählenstoff auf solche Gleitkörper, die durch Versinterung der Eisenpulverteilchen ohne Verwendung von Lotmitteln thergestellt sind. Die Eisenschwammkörnchen können vorteilhaft Vanadium, Titan, Aluminium oder Chrom öder mehrere dieser Stoffe enthalten und werden in bekannter Weise verpreßt, gesintert und dann gehärtet. Die Stickstoffhärtung kann während der Abkühlurig des gesinterten Lagers erfolgen. Gegebenenfalls kann insbesondere bei größeren Lagern nur die Gleitfläche des Lagers an ihrer Oberfläche gehärtet werden. Zweckmäßig wird der gesinterte Lagerkörper vor seiner Härtung auf genaues Endmaß gebracht.
• Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Lagerschalen für Gleitlager durch Verlötung von Eisenschwammkörnchen mittels Kupfers herzustellen und sodann durch Einwirkung von Kohlenstoff zu härten. Es wurde nun gefunden, daß die Vorteile der Härtung erst dann voll zur Geltung kommen, wenn der Sinterkörper frei von derartigen weichen Lotmittelbestandteilen ist, da diese von dem Härtungsvorgang nicht erfaßt werden, die Poren des Körpers verschmieren und daher gerade im Zusammenwirken mit besonders harten Eisenteilchen sich nachteilig auswirken. Auch erschwert der Lotmittelüberzug auf den Eisenschwammteilchen deren Härtung: Die Anwendung einer Diffusionshärtung bringt daher bei porösen Gleitkörpern aus °Eisen, die niedriger schmelzende Lotmittel enthalten, kaum Vorteile; wendet man dagegen die Diffusionshärtung in Verbindung mit lotmittelfrei gesinterten Eisengleitkörpern an, so können je nach den Betriebsbedingungen sehr erhebliche Vorteile hinsichtlich der Gleit- und Abnutzungseigenschaften der Gleitkörper erzielt werden.
• Durch Härtung des lotmittelfreien Eisenschwammkörpers ergibt sich eine gleichmäßig harte Struktur, die je nach der Einwirkungsdauer und Art des Härtungsprozesses mehr oder weniger tief in das Innere des Körpers hineinreicht, der mehr oder weniger große Härtegrade besitzt.
• Es ist zwar auch bereits vorgeschlagen worden, für Lagerzwecke bestimmte Sinterkörper in Öl abzuschrecken, jedoch werden den Sinterkörpern gemäß diesem bekannten Vorschlage keine die Härtung ermöglichenden Stoffe beigegeben, und ges tritt daher durch das Abschrecken auch keine Härtung ein, während die Erhöhung der Härte gerade das Wesen der Erfindung ausmacht.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise ausgeführt, daß die Eisen- bzw. Eisenschwammkörnchen zunächst verpreßt und dann gesintert und vor oder während, vorzugsweise aber nach erfolgter Sinterung gehärtet werden, insbesondere durch Einwirkung von Stickstoffgasen oder -gasverbindungen, z. B. Ammoniak. Bei Anwendung von Ammoniak beträgt die Arbeitstemperatur zweckmäßig etwa 550'C. Die erzielte Härte der Schicht und die Tiefe derselben hängt ab von der Menge des durch den Härteofen durchgegebenen Ammoniakgases bzw. der Einwirkungszeit desselben. Im allgemeinen empfiehlt sich eine Einvirkungsdauer von etwa 1/2 Stunde. Der Härtungsvorgang kann zweckmäßig mit der Sinterung verbunden werden in der Weise, daß nach erfolgter Sinterung bei Temperaturen von etwa 12oo° C die Ofentemperatur auf etwa 55o° C herabgemindert wird, während gleichzeitig das bei der Sin terung durch den Ofen gegebene reduzierende Gas, z. B. Wasserstoff, ganz oder teilweise durch Ammoniak ersetzt wird. Als Ofenmaterial werden zweckmäßig verchromte Stahlrohre verwendet, da andere Werkstoffe, insbesondere Porzellan und Quarz, durch die Nitrierung gegebenenfalls leiden. Der so hergestellte Formkörper kann für Gleitlagerungen mit sich drehenden, um einen Winkel schwenkenden oder in gerader oder gekrümmter Bahn aufeinandergleitenden Teilen Anwendung finden. Infolge der gleichmäßigen Schmierung, welche durch die Porosität des erfindungsgemäßen Formkörpers gewährleistet wird, können in diesem Falle ohne Bedenken beide aufeinandergleitenden Flächen gehärtet sein. Gegebenenfalls können auch beide Flächen aus dem porösen Material hergestellt sein, oder aber eine Fläche besteht aus normalem gehärtetem Stahl. Bisher war es im allgemeinen schwierig, zwei aufeinandergleitende Lagerungsflächen beidseitig zu härten, vielmehr wurde jeweils die eine der beiden aufeinandergleitenden Flächen weich belassen, um ein Fressen des Lagers zu vermeiden. Nur für Sonderzwecke hat man die beiderseitigen Gleitflächen gehärtet, wobei dann jedoch besondere umfangreiche Maßnahmen getroffen werden mußten, um eine absolut gleichmäßige Schmierung zu gewährleisten, Druckölschmierung o. dgl. Die Erfindung ermöglicht dagegen die Herstellung von Gleitlagerungen mit beiderseitig harten Gleitflächen unter Verwendung sehr einfacher Schmiereinrichtungen oder sogar unter Fortfall aller Schmiereinrichtungen.
• Man kann bei der Herstellung von Gleitlagern so vorgehen, daß die Lagerlaufflächen, z. B. die Welle und/ oder die Lagerschale, zunächst im weichen Zustand miteinander in Betrieb genommen werden, bis das Lager sich eingelaufen hat und erst dann die Härtung der Laufflächen erfolgt .Man erzielt auf diese Weise sehr genau passende geringe Abnutzung und geringe Reibung besitzende Lager.
• Man kann auch in der Weise vorgehen, daß die Lagerschale nur oberflächlich, insbesondere an ihrer Lauffläche in an sich bekannter Weise einer Härtung unterzogen wird. In die-0 semn Falle ist die Lauffläche hinreichend hart, um sein Verschmieren der Poren und damit ein Festfressen mit Sicherheit zu vermeiden; trotzdem ist eine Anpassung (Einlaufen) zwischen Welle und Lager möglich infolge Verformung der weichen inneren Teile der Lagerschale, auf denen die harte Lauffläche sozusagen schwimmt bzw. nachgiebig gelagert ist. Die Beschränkumg der Härtung auf die Lagerlauffläche bietet ferner den Vorteil, daß beispielsweise :ein etwa ausgelaufenes Lager durch einen vorzugsweise radial allseitig nach innen wirkenden Druck in ihrem Durchmesser so zweit verkleinert werden kann, daß wieder eine gute Passung zwischen Lager und Welle eintritt. Durch dieses Verfahren -wird bemerkensw erbenveise die gute Beschaffenheit der Lauffläche nicht beeinträchtigt; gegebenenfalls kann .auch die Härtung zu diesem Zwecke rückgängig gemacht werden, z. B. Ausglühen unter nachträglicher 1\T@euh;ärtimg.
• Auch für hin und her gehende Gleitlagerungen o. dgl. wird der neue Lagerungskörper mit Vorteil verwendet. Beispielsweise können in Kolbenarbeits- oder Kraftmaschinen, Kreiskolbenmaschinen o-. dgl. die Kolben, Kolbenringe undloder Gehäuse bzw. Zylinder ganz oder teilweise aus dem gehärteten, porösen Material tiergestellt werden. Ein Festfressen des Kolbens in dem Zylinder wird auf diese Weise auch bei etwaigem Versagen der Ölung mit Sicherheit vermieden.
• Interessanteresweise hat es sich weiter ergeben, daß das, während des Laufens aus der Lagerbuchse heraustretende Öl bei einer gehärteten Buchse eine größere Sauberkeit aufweist als bei einer ungehärteten Buchsee. Bei der ungehärteten, also weniger festen Buchse ist das Öl durch kleine Eisenschwämmteilchen verunreinigt, die durch die in diesem Falle offenbar stärkeren inneren Erschütterungen aus dem Eisenschwammgefüge losgerissen wurden.
• Auch Stempelvorrichtungen können mit Stempelplatten aus dem erfindungsgemäßen neuen Material versehen werden, wobei auf der Rückseite der Stempelfläche ein Vorratsraum für die Aufnahme der Stempelfarbe vorgesehen werden kann. Der so beschaffene Stempel versorgt sich ständig selbsttätig mit Farbe, indem er durch die Kapillarwirkung durch die Stempelplatte die erforderliche Menge neuer Farbe ansaugt, ohne daß andererseits ein zu starkes Nachfließen der Stempelfarbe zu befürchten ist.
• Auch für die verschiedensten anderen in der Technik verwendeten Maschinen- und sonstigen Teile findet der neue Werkstoff mit Erfolg Anwendung, überhaupt überall da, wo die Anwendung feinporiger bzw. selbstschmierender harter Flächen Vorteile bietet, insbesondere in Verbindung mit vor der Härtung erfolgender Formgebung. Anwendungsbeispiele hierfür sind Unterlegscheiben, Hahnküken, Ventilsitze, Dichtungsringe, Bolzen für Gallsche Ketten, Zahnräder, Schneckentriebe, Rollen für Rollenlager, Schaltnocken, Kollektoren, Schleifringe, Bürsten, Stromabnehmer und Schlößteile.
• Nachstehend seien einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielsweise und schematisch näher beschrieben. Es bedeuten: Abb. I Querschnitt durch einen Zylinder mit Tauchkolben, Abb. 2 Querschnitt durch ein Lager; Abb. 3. Querschnitt durch einen Stempel, Abb. 4. die gleiche Stempelplatte von unten gesellen, Abb.5 leinen Teil eines Zuhaltungsschlosses: Gemäß Abb. I ist in dem Zylinder I mit dem Deckeln 2 eine Buchse 3 aus dem erfindungsgemäßen porösen, harten Metall eingesetzt. Der Kolben q4 ist in dieser Büchse 3 geführt und durch den Bolzen 5 und die Lagerung 6 mit der Kurbelstange 7 verbunden. Auch das Läger 6 kann aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff bestehen bzw. mit einer Buchse aus diesem Werkstoff versehen sein. Auch die Kolbenringe 8 können aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellt sein. Es ergibt sich so eine Zylinderanordnung mit sehr geringer Verlustreibung, hoher Dichtigkeit und Betriebssicherheit bei kleiner Abnutzung. Ein Fressen des Kolbens in dem Zylinder ist nahezu ausgeschlossen. Auch hier kann die Herstellung so erfolgen, daß die Teile zunächst im weichen Zustande miteinander in Betrieb genommen werden, bis sie sich eingelaufen haben, und dann erst gehärtet werden.
• Gemäß Abb. 2 ist die Welle 9 mit einer fest aufgeschobenen bzw. aufgeschrumpften Buchse Io versehen, die aus dem erfindungsgemäßen Material besteht und ihrerseits in einer Lagerschale I i läuft, die aus dem gleichen Material hergestellt ist. Die Lagerschale I I ruht in einer Halterung 12. Im allgemeinen reicht es aus, die Teile I o und I I vorzugsweise im Vakuum mit öl zu tränken; für besonders schwere Betriebsbedingungen kann jedoch such eine zusätzliche Ölzufuhr vorgesehen werden durch Anordnung eines Ölbehälters 13 in dem Teil 12, in welchen ein Docht 14 hieinragt, der an der Lagerbuchse I I anliegt und diese durch die Kapillarwirkung dauernd mit Öl versorgt. Die Nachfüllungsmöglichkeit für das Öl ist durch die Öffnung 15 angedeutet.
• Gemäß Abb. 3 und q4 ist die Stempelplatte I an ihrer Unterfläche mit profilartigen Erhebungen 17 versehen, die der Form der zu druckenden Zeichen entsprechen. Die Oberseite der Stempelplatte besitzt eine Vertiefung 18, in der die Stempelfarbe 19, vorzugsweise gebunden in einer stempelkissenartigen oder sonstwie saugfähigen Masse angeordnet ist. Das Ganze wird durch den aufklappbaren Deckel 2o verschlossen gehalten. Die Herstellung eines derartigen Stempels kann in einfachster Weise erfolgen, indem die Stempelplatte zunächst in weichem Zustand durch Druck mit der erforderlichen Profilierung versehen wird. Hierbei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß diejenigen Teile, welche nicht drucken sollen, also zusammengedrückt werden, gleichzeitig ihre Porosität ganz oder teilweise verlieren, .so daß neu noch de erhaben vorstehenden Teile der Stempielplatte ihre Porostät bewahren, so daß beim Aufdrücken der Stempelplatte auf die zu bedruckende Fläche nur diese Teile eine Schwärzung vergeben. Auch für Buchdruck usw. kann dieses Verfahren mit Vorteil verwendet werden. Es genügt unter Uriständen eine ganz geringfügige Eindrückung derjenigen Teile, welche eicht drucken. sollen, zumal wenn diese Teile gleichzeitig öder nachträglich mit einem Überzug versehen oder so behandelt -werden, daß keine Stempielfarbe bzw. Druckerschwärze an diesen Stellen austreten kann.
• Gemäß Abb. 5 ist den Riegel 23 mit dem Ansatz a1 und/oder der Sperrvorrichtung 22 aus dem erfindungsgemäßen Material bergestellt. Da die Teile mit Öl getränkt sind, kann das so ausgerüstete Schloß immer leicht betätigt werden, ohne daß die Gefahr des Einrostens oder Schwergehens besteht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anwendung des Verfahrens zur Härtung von aus Eisenpulver bestehenden gepreßten und gesinterten porösen Gleitkörpern durch Behandlung mit gasförmigen Diffusionsstoffen, wie Stickstoff und Kohlenstoff, auf solche Gleitkörper, die durch Versinterung der Eisenpulverteilchen ohne Verwendung von Lotmitteln hergestellt sind. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand dien Technik sind im teilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr. 541 515, 587 574; schweizerische Patentschrift . . Nr. 169 762; britische Patentschrift Nr.39r 155,383 691-