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Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale Die, Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Lagerschalen.
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Zwecks der Erfindung ist die Verbesserung von Lagerschalen oder -buchsen,
die aus einem einzigen röhrenförmigen Teil bzw. einer Hülse bestehen und sowohl
außen als auch innen verhältnismäßig dünne Schichten aus einem reibungsverringernden
Lagermetall tragen. Die Verbesserung kommt auch für solche Lagerschalen oder -buchsen
in Betracht, bei denen dieHülse aus zwei halb:zylind:rischen miteinander verbundenen
Teilen besteht.
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Derartige Lager sind bisher auf die verschiedensten Weisen hergestellt
worden. So hat man z. B. dais Gleitfutter auf die beiden Seiten einer Lagerhülse
auf elektrolytischem Wege oder durch Spritzen aufgebracht.
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Es hat sich aber in der Praxis erwiesten, daß diese Lagerschalen oder
-buchsen den bei neuzeitlichen Brennkraftmaschinen und insbesondere Flugzeugmotoren
auftretenden hohen Beanspruchungen auf die Dauer nicht gewachsen sind, sondern nach
kurzer Zeit unbrauehbar werden. Die Gründe hierfür sind darin zu suchen, daß das
Gleitfutter nicht genügend fest mit seiner Unterlage verbunden und von zu geringer
Stärke ist.
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Andererseits haben sich Laggerschalen oder -buchsen, die nur auf einer
Seite mit einem Gleitfutter versehen sind und die dadurch
Hergestellt
werden, daß man das Gleitfutter durch Gießen oder Schweißen auf eine Seite ein er
-°rliitzten Hülse aufträgt und dann von der Hülse her schnell abkühlt, auch hei
hochtourigen Maschinen bestens bewährt. Es ist daher auch bereits vorgeschlagen
worden, Layei-schalen oder -Buchsen sowohl außen als innen mit einem Gleitfutter
dadurch. zu verselien, daß nian eine I-üils#z, in einer Gießform gl2iclizeiti- auf
beiden Seiten mit dein Gleitfuttertnetall unigoll. Da lief diesen Lagerschal-en
oder-buchsen jedoch nicht eine schnelle Abkühlung von der Hüls; her erfolgen kann.
tritt heim Ahkühlln eine I_@icl.Lrung der Verbindtuig zwischen Hülse und Gleitfutternretäll
eiii.
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Die Erfindung vermeidet diese Fehlerquelle.ii dadurch, daß die Lagerschale
oder -buchst aus z«- ei übereinander g schohenen und fest miteinander verbundenen
Hülsen hergestellt wird, wobei vor dr \"-reinigung der beiden Hülsen die :iul;lere
auf der Außenseite und die innere auf der Innenseite mit einer hinreichend starken
und äul;erst fest mit der zu-;;eliörigen Hülse verbundenen Schicht eines ;eeigneten
Lagermetalls v:er:eh-en werden. Die 'ritiPerst feste Verbindung der Gleitfutterschiclit
finit der zugehörigen Hülse wird dadurch erreicht. dala das Lagurrnetall auf die
hocherhitzte Hüh<- in verhältnismäßig dicker Schicht aufgegossen und daß darin
die Hülse von der gleitfutterfreieneite her schnell abgekühlt wird. Durch Abdrehen
wird schließ-]ich' die- Gleitschicht auf die erforderliche Stärke gebracht.
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Die Zweckmäßigkeit dieses neuartigen Verfahrens zur Herstellung solcher
Lageirschalen oder -buchsen ergibt sich aus den nachfolgendpn Cherlegun gen.
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Eine wirklich dauerhafte, allen Beanspruchungen gewachsene Verbindung
des Futters mit dem festen Grundilcörper kann nicht durch Aufbringen des Futtermetalls
auf elektrolytischem Wege oder durch Spritzen erzielt werden, sondern in bekannter
Weise nur durch Verschmelzen oder Verschweißen beider Teile mit.inander, da hierdurch
ein inolel-zulare,r Zusammenhang zwischen den Grenzschichten beider \Letalle geschaffen
wird. Zum Zustandekommen einer derart innigen Verbindung ist es aber erforderlich,
sowohl den Grundkörper (Lagerhülse) als auch das Gleitfuttermetall so weit zu erhitzen,
daß ihre Grenzschichten sich in einem teigigen oder gar flüssigen Zustand miteinander
v,reiiiigen hinnen. Nur auf diese Weise ist eine innige gegenseitige Verbindung
möglich.
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Damit sich nun die Grenzschichten beim Erstarrungsvor;;aIig nicht
wieder voneinander lösen, ist, wie bekannt, ein schnelles Abkühlen notw-enclig.
Diese plötzliche Abkühlung muß auch möglichst gleichmäßig erfolgen. d. lt. es darf
nicht zuerst der eine Teil sollständig abgekühlt werckn, ehe überhaupt der andere
Teil finit der Abkühlung beginnt, cla sonst der ine>lelculai-e Zusammenbang wieder
verloren-@inge. Eine -Liclitn<ißig.e .@hl:ühlung @sürde dann aber nicht möglich
sein. «-ente inan auf eine Lagerschal: o(1-er -buchst auf beiden Sitcn gleichzeitig
das Gleitfutter aufwürde.
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L?rfiiiduii"s"einäl3 wird daher die L.ager-::li@ile oder -1>urhs@
aus z«,1 Hülsen her-1ei;tellt, die- vor der fest:n \ereinigung zu einer e.inzig-n
Hülse auf entge;@eng:setzten Seiten niit JU :irrem Gleitfutter durch Aufwerden.
Ist inin auf die Außenseite der iiulieren und auf die Iiiiienseite der inneren l-füls.e
das I_a@@@°rnietall aufssen worden, so kann jetzt jede hülse %-()n der gleitftitte@rireien
Seite her «-eselitlich sAireller abgekühlt wiyrci@en. als #,cenn ehre einzige Hülse
auf l:°id.ii Seiten eine aufge-",oss.ene Metallschicht trüge. Durch dieses schnelle
und daher auch viel gleichmäßigere Abkühlen wird-nicht nur der molekular. 7tisaininenliang
zwischen den (Grenzschichten aufrechterhalten, von d:-i'n es wird auch eine I#.utniischung
der Metalle der Lagerbrcmze ve rh i n dert.
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Aber auch noch ein weiterer Grund hat zur lkrstellung der Lagerschale
oder -lnichse aus zwei I-lülsen geführt. Wird nämlich eine der Hülsen mit dem aufgegossenen
Gleitfutter von der gleitfutterfreien Seite her abgekühlt. und (las ist ja überhaupt
nur bei einer Hülse möglich, die nur einseitig mit einem Gleitfutter VIi'Sehen isst.
so wird die Schmelzschlacke des c@l:itfutternietalls -von der Grenzschicht zwischen
1-lüls,e und Gleitfutter «-eg nach außen gedrängt. Wird also das GI-eitfutterinctall
zunächst in dickerer Schicht aufgetragcn und lietindet sich die Schmelzschlacke
nach dem auf die angeg.ebene e Weise durch-., führten Abkühlen nur noch in den Außenschichten
des Futtermetalls, so. ist nach erfolgtem Ahdr eben des Gleitfutters auf die erforderliche
Stärke die Gewähr @egel>en, daß die nunmehr übrigbleibende Gleitfutterscliicht aus
reinem Lagermetall bestellt. Würde aber nur eine einzige Hülse versendet und auf
l;z2ic1,en Seiten mit Gleitfutter versehen, so könnte eine Abkühlung nur von der
Gleitfutt:rsei-te her erfolgen, und di: Schmelzschlacke würde dann gegen die Hülse
gedrängt weiden, was auch wieder eine Verschlechterung der Verbindung zwischen Futter
und lliils.e bedeuten würde.
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_1ii Hand der Zeichnung wird die iiilung an Bitrein _Xtitsfüliruii;,rsheislii."l
ei-läutti't. las zeigt .MA). r einett Teilschnitt durch ein Lager
gemäß
der Erfindung bei Pleuelstangen für Verbrennungsmotoren mit V-förmig angeordneten
Zylindern, Abb. 2 das Lager und die übrigen in Abb. i dargestellten Teile in Seitenansicht,
Ab b. 3 .einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung des inneren Teiles
des Lagers gemäß der Erfindung, Abb. d. in ähnlicher Weise wie Abb. i eine Einrichtung
zur Herstellung des äußeren l .ag ertei les.
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Das in der Zeichnung dargestellte Lager besteht aus einer inneren
Hülse 3, deren Innenfläche mit einer dünnen Schicht 6 aus auf-Lagermetall überzogen
ist, die nicht von der Hülse 5 getrennt werden kann, und aus einer äußeren Hülse
7, deren Außenfläche mit einer Lagermetallschicht 8 in g leicher `''eise wie die
Innenfläche der Hülse 5 Überzogen ist. Die beiden Hülsen 5 und 7 liegen überall
gegeneinander an und sind dauernd miteinander verbunden.
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Das in i und 2 dargesteIlte Lager besteht aus zwei Halbzylindrischen
Lagerteilen, die auf einen Kurbelzapfen 9 zwischen den Armen io, io einer
Kurbelwelle aufgesetzt sind. Wenn das Läger eine solche Form hat, sind die gogabelte
Pleuelstange 12 und die mit einem Auge versehene Stange 13 mit -abnehmbaren Deckeln
ausgestattet, mittels deren die Teile zusammengehalten werden können. frei gewissen
Motoren, beispielsweise bei solchen, die sternförmig angeordnete Zylinder haben
und bei denen der Kurbelzapfen aus einem Kurbelarm oder -scheibe herausragt, so@
daß sein äußeres Ende- freiliegt, wird vorzugsw-°eise an Stelle eines aus zwei halbzylindrischen
Teilen zusammengesetzten Lagers ein ungeteiltes Lager verwendet. In allen Fällen
werden Kurbelzapfen und Pleuelstangen aus Stahl benutzt, so daß die Reibung zwischen
Stahlflächen und den Schichten 6 und 8 aus -einem reibungsvermindernden Lagermetall
stattfindet.
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Ahb.3 zeigt als Beispiel, wie die innere Hülse mit einer Innenschicht
aus plastischer Bronze oder einem anderen gleichwertigen Lagermetall verseben werden
kann. Ein äußerer Mantel 14 aus Eisen oder Stahl ist mit einem inneren Rohr 15 verbunden.
Diese beiden Teile werden an ihr-en unteren Enden bei 16 miteinander verschweißt.
Die hierdurch gebildete Gießform wird unten durch eine kreisförmige Platte 17 abgeschlossen.
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Die Form wird zunächst -erhitzt, bis sie li.llro.t anläuft oder weißglühend
ist, worauf die, aus geschmolzenem Lagermetall bestehnide Masse 18 in den Zwischenraum
zwischen dem Metall 14. und dem Rohr 15 gegossn wird. Darauf wird die Form so rasch
wie möglich fast bis zu ihrem oberen Ende in Wasser getaucht, wodurch die Form und
das Lagermetall schnell von außen nach innen gekühlt wird.
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Die Enden der Form werden darauf abge@schnitten, das innere Rohr
15 wird entfernt und -der äußere Mantel i.I und die innere Schicht i8 werden
durch geeignete Mittel so weit abgedreht, bis die Hülse und das Gleitfutter die
richtige Stärke besitzen. In Abb. 3 ist die fertige innere Hülse mit dem Gleitfutter
punktiert eingezeichnet.
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Abb. d. zeigt, wie die äußere Hülse mit dem Lagermetall `-ersehen
werden kann. über einen innren hohlen Isern i9 aus Eisen oder Stahl wird ein rohrförmiger
Körper 20 gesetzt. Beide Teile werden bei 21 an ihren unteren Enden miteinander
verschweißt. Das obere Ende der so gewonnenen Gießform wird durch eine kreisförmige
Scheibe 22 geschlossen.
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Die Form wird erhitzt, bis sie hellrot anläuft oder weißglühend ist,
und das geschmolzene Lagermetall 23 wird in den Zwischenraum zwischen dem Kern i9
und dem Rohr 20 gogossen. Die Form wird plötzlich von innen her abgekühlt,
indem man Wasser von unten her in den Hohlraum der Gießform spritzt. Nach Abschneiden
der Enden der Form und nach Entfernen des Rohres ?o Werden der innere Mantel ig
und die äußere Schicht 23 so, weit abgedreht, bis die Hülse und das Gleitfutter
die richtige Stärke besitzen, wie in Abb. .I durch punktierte Linien angedeutet
ist.
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Die beiden in der angegebenen Weise hergestellten Hülsen werden in
ihren Al-)m@:.ssungen so ausgebildet, daß der äußere Durchmesser der inneren Hülse
um einen geringen Betrag größer ist als der innere- Durchmesser der äußeren Hülse.
Die äußere Hülse wird darauf erhitzt, um sie zu erweitern, oder die -innere Hülse
wird entsprechend abgekühlt, und dann wird die, äußere Hülse über die innere geschoben.
Nähern sich nun die Te@mp-craturen der beiden Teile, so üben die beiden Hülsen einen
so starken Druck aufeinander aus, d'aß dieser an sich schon genügen würde, die beiden
übereinandergeischobenen Hülsen praktisch zu einer einzigen Hülse zu vereinigen,
die auf beiden Seiten mit einem Gleitfutter versehen ist, das bei hinreichender
Stärke innig mit der Traghülse verbunden ist. Durch elektrisches Verschweißen der
beiden Teilhülsen miteinander längs ihrer Trennlinien an den Enden wird die Verbindung
zwischen dein Teilhülsen noch wesentlich verstärkt.
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Soll die Lagerschale oder -buchse aus zwei halbzylindrischen Teilen
bestehen, so braucht die auf die beschriebene `''eise angefertigte Hülse nach dem
Verschweißen nur in der
Längsrichtung durchgeschnitten zu «-erden.
Die beiden Traghülsen 5 und 7 (:'ebb. 1 und a) werden vorzugsweise aus einer Eisen-oder
Stahlsorte hergestellt, deren Kohlenstoffgehalt so niedrig ist, daß das Metall nicht
gehärtet wird, wenn es plötzlich vor r einer hohen Temperatur gekühlt wird. Als
reibungsverminderndes Lagermetall wird vorzugsweise eine Legierung mit hohem Bleigehalt
bzw. plastische Bronze verwendet. Befriedig.ende Ergebnisse sind beispielsweise
mit plastischen Bronzen erzielt worden, die aus Legierungen mit einem Bleigehalt
von 30 bis 5o 1/o und einem Kupfergehalt von 70 bis 30°l0 bestanden.