DE2012383A1 - Gleitlagermaterial bzw. Gleitlager - Google Patents

Description

SchHi KLS/iib Garlock, Inc. ₁₆

Unsere Akte »Α-·Κ565(Ι4259)

GIeitlagejcj^a_ter_ial bzw. _i Gleitlager (Priorität USA Patentanmeldung Nr. 807 868 vom 17. März 1969)

Die Erfindung betrifft Gleitlagerinaterialien bzw» Gleitlager und bezieht sich apesiell auf gefüllte Fluor— kohlenstoffharZ'-Geifliaehav die eine Mischung bestimmter Füllstoffe innerhalb gewioser Mengenverhältnisee enthalten«. Diaae Gemische besitzen Wert zur Heretellung von Gleitlagern·, die eine Versehleisafestigkeit und gewisae physikalische Eigenschäften zeigen₉ die von den bisher bekannten Lagern nicht erreicht werden* . ■ .

Die Hereteilung von Gleitlagern aus gefüllten Fluorkohlenatoffmaaßan iat bekannt. Der hier verwendete Ausdruck "Gleitlager" soll zur Bezeichnung eineo jeden Teils oder einer jeden zusammengesetzten Struktur mit einer Oberfläche dienen₉ die entweder direkt oder durch ein Schmiermittel gegen eine andere Oberfläche gelagert ist» gegenüber

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der sie während dee Betriebs vcaa der Anwendung eine Gleitbewegung ausführt. Daß Zager kaan den Zweck haben* eine Belastung von einer auf die andere dieser Oberflächen zu übertragen or·«»·*· eu kann öine Abdichtung bewirken oder einen elektrischen Kontakt darstellen. 2u Gleitlagern gehören da» her Achslager, Gegendruckscheiben, Kolbenringe, mechanische Dichtungen» Antifrilcticmalagerechalen und Distanzhalter, KoI ben, Zylinder und Maschinenglei tlfcontakte oder ÜPaile davon»

Fluorköhlenwasaerßtoffharze? wie Poly tetrafluoräthylen (nachstehend PiFE genannt) _t beeiteen einen niedrigen Reibungskoeffizienten* Diese Materialeigenschaft legte ihre Verwendung für LagGrzweeke nabe« Es wurde jedoch bald erkannt« daes PTFE eine außerordentlich hohe Yerachleissrate zeigt und den Zusatz eines Füllstoffen,, wie eine« Silikate, erfordert» bevor ea praktische Verwendung für Lagerzwecke finden kann· Ea wurden auch verschiedene Kombinationen aus zwei oder mehreren Füllstoffen alsi Zusatz zu PTFE vorgeschlagen. So ist beispielsweise in der USA-Patentachrift 3 122 505 die Herstellung von Lagern aua PIFE-öeaiischen geschrieben, die ein Silikat und ein di'ittew Material, wie Aluminium, Molybdän» Silber» Kupfer* Blei otter ein Oxyd des Kupfers oder Bleis enthalten und in denen das Silikat in einer Menge von gleichen Volumteilen bis zu dem zweifachen Volumanteil des in den Gemisch ,vorliegendien Metalls oder Metalloxyds anwesend ist. Ferner werden in der USA-Patenteehrift 3 234 126 Gleitlager beschrieben_v die aus einem Gemisch aus PTFE, Blei oder Bleioxyd und einer Kupferlegierung, wie Bronze, gebildet sind. Bisher wurden die PTFE-Bleioxyd-Bronae-Syateme wegen ihrer überlegenen Verechleißsfeetigkeit im Vergleich »lt anderen bekannten PfFE-Kombdnationen als die beaten Materialien zur Herateilung von Gleitlegern angesehen.

Es wurde unerwar teterwe5.ee gefunden, «läse eine neue Klaaae von Gleltlagoraaterla? «m erhalten werden kann,

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die nicht nur durch verbesserte Yerschleissfestigkeit gekennzeichnet sind, sondern auch zahlreiche andere verbes-Berte physikalische Eigenschaften zeigen, wenn eine bestimmte Kombination von Ftillmaterialien in bestimmten Mengenverhältnissen einem Fluorkohlenstoffharz zugesetzt wird« Pie Gleitlagermaterialien gemäss der Erfindung bewirken eine auffallende Verbesserung praktisch aller Parameter« die für die erfolgreiche Verwendung als Lagermaterial erforderlich sind* Ihre Versehleissfestigkeit ist mehr als doppelt so hoch« wie die Yerachleissfestigkeit der besten bekannten Lagermaterialien. Die erfindungsgemässen Materialien sind ausserdem gekennzeichnet durch niedrigere Dichte_s höhere Zugfestigkeit und Kompressionsfestigkeit und durch thermische Eigenschaften» die denen der bekannten PSPE~Bleioxyd~Bronze-' Systeme Überlegen sind« ^

Gegenstand der Erfindung ist ein Gleitlagerma«=* terial, das etwa 40 bis etwa 95 Volumprozent eines Fluorkohlenstoff harzes» etwa 5 bis 60 Volumprozent Cadmium oder eines Cadmiumoxyds und etwa 0,1 bis 35 Volumprozent eines Füllstoffes mit grösserer Härte als Cadmiumoxyd enthält.

Das erfindungsgemäsee Lagermaterial kann als Füllstoff beispielsweise Bronze enthalten« Aus diesem Material hergestellte Gleitlager zeigen eine VerschleiBsfestigkeit_f die mehr als 500 mal so gross wie die eines Lagers ist, das aus einem entweder Kit Cadmiumoxyd oder Bronze für eich gefüllten Fluorkohlenetoffhare beeteht und die mehr ale das Doppelte der Verecbleissfeetigkeit von Lagern beträgt» die aus den besten bekannten Blei-Bronze-Fluorkohlenstoffharz-Systemen bestehen.

Allgemein kann jedes sinterbare Fluorkohlenstoffharz oder jeder Fluorkunststoff tür die erfindungsgemäesen Gleitlagermaterialien verwendet werden. Zu diesen Fluorkoh-

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lenstoff-Kunststoffen oder ~Har»en gehören hochmolekulare Polymere und Copolymere von Tetrafluoräthylen» Chlortri~ fluorSthyleny Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid. Zur Herateilung der erfindungsgemäeeen Gleitlagermaterialien speziell in Betracht kommende polymere Harze sind Polytetra» fluoräthylen, Polyehlortrifluoräthylen,, Copolymere aus !Petrafluoräthylen und Polyvinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und fluorierte Ethylen-Propylen-Copolymere. Es ist natürlich möglich} ein GemiBiih aus zwei oder mehreren verschiedenen Fluorköhlenatoffharzen oder Fluorkunststoffen zur Herstellung dar «rflndung&geinSasen Sleitlagermatirialien einausetzen« Andere für die Zwecke der Erfindung geeignete Fluor- ψ kohlenstoffharze sind bekannt.

Für die erfindungsgemässen Massen igt zwar das Vorliegen von Cadmium oder eines Cadmiumoxyda in dem angege-■ benen Mengenverhältnis erforderlich; es ist jedoch erstich-5-lich, dass auch ein Gemisch aus Cadmium und 0admiumoxy<3 ver·» wendet werden kamu Wenn in dieser Hinsicht zwischen Cadmium und dessen Oxyd gewählt varden kann» wird das Oxyd in Ver~ bindung mit den Fluorkohlönstoffharzen (wie PTFE), die durch höhere Sintertemperatu.rnn gekennzeichnet sind, bevorzugt.

Im allgemeinen kann jedes Füllmaterial * da« eine grössere Härte als Caßmiumoxyd aufweist» verwendet werden! um die Gleitlagermaööen gemäse der Erfindung herzustellen. Zn geeigneten Füllstoffen und Ftillstoffkombinationen gehören Metalle (in Faoer- odor Pulverform), wie beispielsweise Kupfer» Aluminium, Nickel» öhrom_t Titan» rostfreier Stahl und Wolfram, Metallegierungen* wie beispielsweise legierungen von Kupfer mit Zinn, Zink, Aluminium oder Silicium, Metalloxyde, wie beispielsweise Eisenoxyd, schwerschmelzende Materialien, wie Boride« Nitride und Carbide von Metallen* wie beispielsweise von Titan, Zirkon* Vanadin, Tantal« Chrom» Molybdän und Wolfram Dazu g»hören auch die schwerschmelebaren Oxyde

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von Metallen wie Aluminium* Chrom, Magnesium, Silicium.» Titan und Zirkons faserförmiger oder pulverisierter Quarz und Glasfasern oder Glaspulver. Andere geeignete Füllstoffe, die durch eine grosser® Härte als Cadmiumoxyd gekennzeichnet aind» sind bekannt und können ebenfalls Verwendung finden·

Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Bestandteile der erfindungsgemäasen Gleitlagermaterialien können innerhalb der angegebenen Prozentzahlen so eingestellt werden, dass unter variierenden Bedingungen eine optimale Leistung erhalten wird. Ein bevorzugtes Gemisch zur Verwendung für Trockenlager enthält etwa 20 bis etwa 30 Volumprozent Cadmium oder Cadmiumoxyd und etwa 1 bis etwa 3 Volumproaent eines Füllstoffes mit einer Härte, die grosser ale die Hart® von Cadmiumoxyd ist (vorzugsweise eine harte Kupf®rlegi©simg aus 90 $> Kupfer und 10 i» Zinn)» wobei der Rest aus körnigem PTFE besteht« Wenn das Lager während des Betriebs gekühlt wird, sollte der Anteil des harten Füllstoffes erhöht werden» um optimale Verschleiseeigenschaften zu erzielen. Achslager-■Jests, die an einem Gemisch aus Cadmiumosgra-Bronze~P$£B innerhalb des genannten "bevorzugten Bereiches durchgeführt wurden, zeigten, dass das Material eine Verschleißfestigkeit bis zu dem 500-fachen der VerSchleiesfestigkeit eines PSFE-Lagermaterials aufwies, das ale einzigen Füllstoff Cadmiumoxyd oder Bronze für sich enthielt. Darüberhinaus beträgt die Ver* Bchleissfestigkeit des bevorzugten Gemisches mehr ale das Doppelte der Versehleieefestigkeit des zur Zeit erhältlichen besten Blei-Bronzs-PTFE-SyBtema« In einer besondere hervorragenden Gruppe von erfindungsgemässen Materialien ist der Volümanteil an Cadmium oder Cadmiumoxyd in dem endgültigen Gemisch mindestens gleich dem Volumanteil des Mlletafffee mit grosserer Härte als Oadmiumoxyd und TOSSugsweise. grosser ale dieser Yolumafitell.

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Brfindungegeioäes worden die Füllstoffe nach einer beliebigen, bekannten Methode zum Einarbeiten von Füllstoffen dem Pluo^kohlenstoffhara einverleibt, die zur Herstellung von homogen gefüllten PTFE-Lagermaterialien verwendet wird. Beispieleweise wird die gewünschte Menge des Fluor kohlenstoffhas-Eee in Form eines trockenen körnigen Pul" vers zusammen mit teilßhenföriaigem Cadmium oder Cadmiumoxyd und dem harten Füllstoff (in den gewünschten Mengenverhältnissen) bei Raumtemperatur im laumelmisehör vermischt und danach zur Herstellung eines homogenen Gemisches in einer Standard^Pulverisiervorrlchtung oder Schlagmühle weiterge-P mischt. Nach einer anderen Ausführungsform können das Cadmium oder Cadaiumoxyd und der harte Füllstoff einer wässrigen Suspension oder Dispersion des Fluorkohlenstoffharzes zugegeben und die Teilchen in der Suspension durch Rühren diepergiert werden. Die teilchenförmigen Feststoffe können dann durch Zugabe einer geringen Menge Aluminiumnitrat koaguliert werden. Der Vorgang kann durch Erhitzen der Dispersion beschleunigt werden. Die teilchenförmigen Feststoffe werden dann abgetrennt, in einem Trockenschrank mit zirkulierender Luft von beispieleweise 204° C getrocknet und danach granuliert. Andere Methoden des Koagulierens der Feststoffe aus der wässrigen D tspersion sind bekannt und können ebenfalls angewendet werden.

Die homogene Mischung aus dem Fluorkohlenstoffharz, dem Cadmium oder Cadmiumoxyd und dem harten Füllstoff wird bei Raumtemperatur zu der gewünschten Form dee lagere verpreset» was vorzugsweise bei eines Druck von 1400 kg/cm (20.000 pai) oder mehr erfolgt. Die gebildeten Vorpreeslinge werden bei der Sintertemperatür des verwendeten» speziellen Fluorkohlenstoffherzeβ frei gesintert. Ia Fall von PTFE werden Sintertemperatüren in der Orössenordnung von 371° 0 (700° F) angewendet. lach einer anderen AuefUhrungeforro wird die homogene Mischung in einer Kolbenpressvorrichtung (re-

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peating ram type of Apparatus) extrudiert_s in der das Verformen und Sintern kontinuierlich erfolgt.

Andere Verfahren zum Einarbeiten der füllstoffe in das Fluorltöhlenstofföarz sur Herstellung der erfindungsgeraässen Gleitlageraiaterialien sind in den genannten TJSA-Patentschriften 3 122 505 und 5 234 128 beschrieben»

Zum besseren Verständnis der praktischen Durchführung der Erfindung, und um die erfindungsgemäss erziel** ten unerwarteten Ergebnisse aufzuzeigen₉ werden die nachfolgenden Beispiele engegeben„ welche die Erfindung erläu« ternι jedoch nicht bescforanlten sollen« In diesen Beispielen bedeuten die Prosentangaben Volumprozent»

Beispiel 1

Es wurden Versuche an Achslagern durchgeführt„ die aus verschieäenen Mischungen von Gleitlagermaterialien bestanden« Die geprüften Achslager hatten einen Durchmesser von 2,54 ein und waren 2₉54 cm lang. Dabei wurde eine Well® aus niedrig-gekohltsm Stahl mit einem Gleitflächenbelag von 0*25 ρ (1Ö micro-inch) verwendet. Jeder Versuch wurde während 200 Stunden bei Raumtemperatur unter trockenen Bedingungen bei ununterbrochenem Betrieb durchgeführt. Während des gesamten Versuches wurde eine konstante einseitige Belastung aufrechterhalten«. Die Prüfwelle wurde mit Hilfe eines Futters mit einer horizontalen Achse verbunden,, die elektrisch Über eine Stufenscheibe angetrieben wurde, ma die Prüfgeschwindigkeit zu erreichen«. Die als Probe dienende Legerpfanne wurde mit einer Passung von €ν203 mm (0,008 inch) in eini Stahl» gehäuse eingepresst,. Dieses wurde dann an einen Belastusigs-» bügel montiert, an den die bei der durchzuführenden Prüfung erforderlichen Gewi-chte als ruhende Belastung angehängt wurden. Der erzielte Zwischenraum zwischen der Prtif-Lager-

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pfanne und der Welle bei Betrieb unter trockenen Bedingungen bei Baumtemperautr betrug 0,101 mm (0*004 inch).

Mikrometermessungen der Wandstärke der Probe beim Punkt maximaler Belastung wurden vor und nach vollständiger Durchführung des Versuches vorgenommen.Ein mit dem Belastungsbügel verbundener Belastungsmeaser wurde mit einer elektronischen Aufzeichnungsvorrichtung zum Anzeigen der Reibungskräfte verbunden. Sin Thermoelement wurde in ähnlicher Weise angebracht» um die Betriebstemperatur an der Zwisehenfläche au messen.

In der nachstehenden Tabelle 1 ist der erzielte radiale Verschleiße aufgeführt, der bei verschiedenen Proben bei Geschwindigkeiten von 15,24 bis 152*4 m pro Minute (50 bis 500 fee per minute) und bei einem Wert PV ton 107 kg/cm -m/Min. (5.000 psi-f-p.m.) erzielt wurde. Der Aufdruck "PV" stellt das Produkt aus lagerdruck (kg/cm ') und ReibungageBcbwincüigkeit (m/Min) dar. Alle Prozentangaben bedeuten Volumprozent.

Tabelle 1

durchschnittl-Versehleisarate in cm/200 Std. (inch/200 Std*) unter 50,5 m/Min/ ILl

(a) 22 $ Glasfaser - 38,1,10"⁴C15x10~⁴) 20,3.10*"⁴(8x10"⁴}

78 # PTFE

(b) 27 $ Bronaerulvor - 55_t9.10*"⁴(22x10"⁴) 139,7. 1Ο~⁴(55χ1Ο""⁴)

73 $ PfFB

(η) 24 96 CdO~76 ?S PÜCPE 96_ν5.1<Γ⁴(38χ1Ο*"⁴)ΐ47,3.1Ο"⁴(58χ1Ο~⁴)

(d) 25 ^ CdO~1.7 i> Bron- 5,1.1Ο^-4(2χ1Ο~⁴) 2_S54c1O~⁴(ix1O~⁴)

7 δ PP

(e) 25 % CdO-2 $ GIsβfa- 10,1.1(T⁴(4* 10""⁴J 5,1.10~⁴(2x10*"⁴)

ßer 73 $ PTFE

(f) 24 Ji CdO-1 ?δ Hiche.T- 12_V7.10"⁴CSxIO""⁴) 7»6.1O**⁴(3x1O"⁴)

7? 96 WE¹E

Wie aue Tabelle 1 hervorgeht, zeigten die erfiuiiälien, die mit id), (e)_s (f) bezeichnet

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ν bedeutend geringere VerschleiöBraten» ale die Kombi» nationen von PTPE'mit nur einem der Stoffe Cadmiuinoxyd, Bronze oder ölasfasern₉ das heisst die Materialien (a)_e (b) und (c). Darüberhinaus erhöhten sieh die Versehleissraten der aus den Materialien (a)„ (b) und (e) hergestelltön Gleitlager» wenn die Reibungsgeschwindigkeit von 30,5 m pro Minute auf 152,5 μ pro Minute .erhöht wurde«. Dagegen verminderte sich die Versehleiserate der erfindungsgemässen Materialien (d), (e)₉ (f) praktisch bei erhöhter Reibungsgeschwindigkeit.

Beispiel 2

Es wurden Versuche an Gegendruckseheiben-Anordnungen (thrust washer configurations) mit 2,86 cm Aussen« durchmesser und 1,93 cm (0,3 square inch) Kontaktfläche durchgeführt. Die Eagerflache bestand aus niedrig-gekohltem Stahl mit einem 0,25 ji-Belag (1O micro-inches). Diese Tests, wurden an einer Vorrichtung·, durchgeführt, die eine Abwandlung einer auf einen Tisch montierten Standard-Bohrmaschine darstellte. Die Regelung der Prüfgeschwindigkeit erfolgte mit Hilfe eines elektrischen D.C.-Antriebsaggregats mit veränderlicher Geschwindigkeit. Der auf dem Tisch angebrachte untere Einspannkopf für die Ps?obe wies eine horizontale Oberfläche mit einer Ausnehmung von 2*86 cm Durchmesser auf„ in der der plastische Prüfkörper festgehalten wurde« Die .Lagerfläche stellte ein stählerner Gleitring dar· Dieser Ring wurde mit Hilfe einer sich selbsttätig einstellenden Kugel gegen den oberen Einspannkopf für die Probe in den Bohrkopf gedrückt« Durch Anbringen von Gewichten an dem Einstellhebel der Spindel (spindle feed lever) wurde Kraft auf den plastischen Prüfkörper ausgeübt· Ein Kraftmesser rom Blatt-Typ (blade-type) wurde vor Beginn des Versuches zwischen aen Einspannköpfen für die Probe angebracht, tin die auftretenden Belastungen EU messen. Der tatsächliche Verschleiße wurde durch Mikrometerablesung der Prüfkörperdicke bestimmt, die vor und nach der

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Durchführung der Teste genommen wurden. Die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten Prüfdaten wurden bei einer Prüfgeschwindigkeit von 30,48 m/Min, und einen Wert FY von 107 kg/cm -m/Min,. (5.000 psi<-f.p.m.)erhalten· Die Prozentangaben bedeuten Volumprozent.

Tabelle 2

Veg«chlsiBgrate in cm/200 Std. (lnch/2Ö0 SiA.)

(g) 24 i CdO-76 * PT1?E

(h) 27 * Bronzepulvör- 106,7.10~⁴(42x10~⁴) 73 * PTFE

(i) 22 * Glasfaser -78 * ΡΤΙΈ

(i) 25 )t CdO~1.7 $ Bronsse-73.3 $ PTFE

Es ist zu erkennen« dass die erfindungsgemäeeen Qleltlagermateri&lien nicht nur Verbesserungen im Hinblick auf Verechleiesfeetigkeit aufweisen, sondern, was wichtiger ist, eine Möglichkeit für die erfolgreiche Verwendung von yiuorkohlenstoffharz-Gleitlagern bei höheren Geschwindigkeiten geben. Aueserdem werden die maximalen PY-Belastungen₉ denen gefüllte PTFE-Lager ausgesetzt werden können, und bei denen ele noch eine anhaltende verschleisefrele Lebensdauer zeigen, durch die Erfindung wesentlich erhöht. Innerhalb des gesamten Geschwindigkeitsbereichs von 15,24 bis 152,4 m/Min, wurden die erfindungsgemässen Materialien bei PV-Werten von mehr als 322 kg/cm²^ia/Min. (15.000 pai-f.p.m.) geprüft. Bei PV~Werten von «ehr als 214 kg/cm²-n/Min. (10.000 psi-f.p.m.) unter den Bedingungen des Beispiels 1 versagen die meisten erhältlichen Materialien oder zeigen außergewöhnlich hohen Verschleiern. Demgegenüber zeigte das bevorzugte erfindungegemäeee Material (CdO-Bronze-PTFB) einen durchschnittliehen Verschlelse von nur 6 χ 1O"⁴ innerhalb des gesamten Geechwindigkeitsberelchee.

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Die Erfindung soll nachstehend anhasaä fler Zeich nungen näher erläutert werden·

In Pig« 1 wird die Verachleisarate eines dungsgemässen Materials, das PTfS₉ Cadmium und Bronze enthält, mit der Versehleiserate von gefüllten FEPE"Sleitlager massen verglichen* die als einzigen Füllstoff entweder 0a$- miumoxyd oder Bronze für sich enthalten.«

Ih Pig. 2 wird die Vereehleissrate eines erfin« dungsgemässen Materials mit der Verschleissrate des best®» BleiO3qrd-Bronze«P£P£~Mate2?ials des Standes der Technik ver« glichen.

Pig. 3 zeigt ein erfindungsgestäseee Gleitlager^

Di®. Baten_? die den in Fig. 1 wtü 2 dargestellt ten Kurven zugrundeliegen₉ wurden äureh feste erhaltesi» Si© in der .in Beispiel 1 Tbeschrieljenen Weise bei PT-W©rten 107 kg/cm -m/Min«, und 214 kg/uBa -Ei/Min« durchgeführt sind. . .

Die Kurve 10 in Fig. 1 zeigt die Verechleiserate eines aus PTPE₁, öae mit 25 $ Cadmiumosyd gefüllt ist, .bestehenden Legeraateriale bei unterschiedlichen Reibvnge« geachwindigkeiiten. Wie aus. Pig. 1 ereichtlich ists, zeigte dieses Material .eine rasch ansteigende Terachleiserat© bei Erhöhung der Reibungegeecimindigkeit uüd wäre bei Reibung^*» geschwindigkeiten von mehr ale-31 m/Min« als Crleitlageraa^ terial ungeeignet. Bei PV-Werten von 214 kg/cm -m/Min, war das Material durch auseerordentliüh hotes Verachleiseraten gekennzeichnet „ die stark erhöht gegenüber den Werten wareßj die bei einem PV-Wert von 107 kg/cm *'i»/Min. erhalten wurden

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Die Kurve 12 der Pig· 1 zeigt den raschen Anstieg der Verschleiserate eines Gleitlagermstarials, 'Sae aus P!CPE«Bronze-Material mit 27 Volumprozent Bronze bestand.

Kurve 14 der Pig. 1 zeigt die bei unterschiedlichen Reibungsgeschwindigkeiten erhaltene Verschleiasrate eines erfindungsgemässen Materials» das 24 $ Cadmiumoxyd<■ 1₉7 fi Bronze und Rest PTFE enthält* Wie aus Pig· I ersichtlich ist_f erniedrigte sich die Verschleiesrate dieses Materials tatsächlich bei erhöhter Reibungsgeschwindigkeit und war beträchtlich geringer, als die eines HiFEMJeiaieches«, das entweder Cadmiumoxyd für sich (Kurve 10) oder Bronüepulver für sich (Kurve 12) enthielt·

Die Kurve 16 der Pig· 1 zeigt die Yersch!eiasrate der aus 24 # OaO-I₉7 1> Bronze und ΡΪΡΕ bestehenden Masse bei einem auf 214 kg/cm «m/Min* erhöhten Wert von PY* Trotz der doppelt so grossen Belastung zeigten die erfin« dungsgemässen Materialien eine 7erachlBlssrate_y die weiterhin mit erhöhter iteibungsgeschwindigkeit verringert wur«?«5 und die wesentlich geringer war, als die Verschleissrate der PTPE-CdO- odtaif PTFE~Bronse~Materialien· (Kurven 12 und 14).

Das beste, vor der Erfindung bekannte, abriebfeste Material uun ein«r gefüllten PTFJS-Masise war ein Blei oxyd^Bronze-PTFE-S^ßite.uu Es wurden zahlreiche Verbuche geführt,. \xm di«new bekannte System mit den örf een Materialien zn vergleichen· Die Ergebnisse zeigen,< durch die erfindung&gemäseen Materialien im Durchschnitt eine 100 ?5~ige Verlit jterung erzielt wurde· In diesem Zusammenhang zeigt "Fig, 2 einen Vergleich der Verschleissfestigkeit eines örfindiingagernässen Gleitlagermateriala mit der Verschleissrate der bisher erhältlichen besten Kombination aus BIeiosyd-Bionz«-¹¹TFE bei PV-Wertcm von 107 kg/cm²«m/Min.

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und 214 kg/cm²-m/Min. Die Kurven 20 und 22 zeigen den Verachleisa der erfindungsgemässen Materialien bei PV-Werten von 107 kg/cm²-m/Min. und 214 3cg/cm²-m/Min· In Kurven 24 und 26 sind die Verschleissraten des Bleioxyd-Bronze-PTFE-Systems bei PV-Werteh von 107 kg/cm -m/Min, bzw, 214 kg/cm -m/Min, angegeben« Bei einem während 500 Stunden durchgeführten fest, bei dem die Reibungsgeschwindigkeit 3O₉5 m/Min· betrug und bei dem ein PV-Wert von 214 kg/em²-m/Min, angewendet wurde, zeigte das erfindungsgemäase Material (24 # CdO-1₉7 $> Bronze-Rest PIPE) einen radialen Versehleisa von 0_v0228 mm (9 x 10"* inches), während die bekannte Bleioxyd-Bronze^PTPE-Masse einen radialen Verschlei3s von 0,119 mm (47 χ 10"^ inches)aufwies.

Durch die erfindungsgemässen Materialien werden auch Verbesserungen der Verarbeitungsmethoden gegenüber bekannten Gleitlagermaterialien erzielt. Bei Verwendung von Form» drucken von mehr als 1400 kg/cm wird aus den erfindungsgemäs« sen Massen ein Material mit höherer Dichte erhaltene wodurch bessere Verschleissraten sowie eine verminderte Neigung des Materials« durch exotherme Reaktionen während der Sinterung angegriffen zu werden9 erzielt werden.» Diese exothermen Reaktionen fallen besondere dann ins Gewicht₉ wenn bekannte oxydiscfae Additive verwendet werden. Die bekannten Bleioxyd~Bronse-P3SFE~ Systeme sind aus diesem Grund auf ύ%& Herstellung von Teilen mit einer Dicke von weniger als 5 ce beschränkt«

Zusätzliche Versuche wurden durchgeführt, um

weitere Verbesserungen aufzuzeigen, die durch die erfindungsgemässen Materialien gegenüber den bekannten Bleioxyd-Bronse-P7FE~8ystemen erzielt wurden« Dazu wurden Prüfkörper mit einem Durchmesser von 3»8 cm und einer länge von I₁,3 cm bei' 1400 kg/ cm aus den bekannten Bleioxyd~B*onze"PTFE~Systemen und aus den erfin&Mgsgemä&sen Gtleitlagermaterlaltm vorgeformt. Die Körper wurden bei 371° 0 (700° F) gesintert. Zu diesem Zweck wurde die Temperatur in einer Rate von 67° ö (120° V)'pro-_:

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Hinute auf einen Wert von 260° C (500° 7) und danach mit einer Hate von 33*5° C (60° P) pro Minute bis auf 371° 0 (700° V) exhObt· Die in Durchschnitt erforderliche Verweil·» zeit bei 371° C beträgt bei Teilen dieser Grosse eine 8tundβ. Diese Dauer wurde ausgedehnt» um die Neigung der Bestand« teile der Massen zum Eingehen einer Reaktion aufzuzeigen. Die aus den erflndungsgemässen Materialien hergestellten Prüfkörper zeigten keinerlei Anzeichen einer thermischen Zersetzung. Die Bleioxyd-Bronze~PT3?E-Materialien zerfielen jedoch nach 80 bis 90 Minuten.

VIg. 3 zeigt ein erfindungsgemäss ausgebildetes, aus zwei Schalen 30 und 31 bestehendes Lager, das von einem (nicht dargestellten) Gehäuse umschlossen 1st, in dem eine (nicht dargestellte) Welle drehbar gelagert sein kann.

Die Erfindung wurde zwar anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben, sie soll jedoch nicht auf diese beschränkt sein. Ea ist ersichtlich, dass die beschriebenen Aueführungsformen in verschiedener Weise variiert werden können, ohne dass der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Patentansprüche

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Claims (6)

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   Patentansprüche

   (T.; Gleitlagennaterial bzw. Gleitlager» gekennzeichnet torch einen Gehalt von etwa 40 bis etwa 95 Volumprozent eines Fluorkohlenstoffharzes_s etwa 5 bis etwa 60 Volumprozent Cadmium oder eines öadmiumoxyde und etwa 0,1 bis etwa 35 Volumprozent eines Füllstoffes, der eine greaser© Härte als Cadmiumoxyd besitzt«
2. 2. Gleitlagermaterial bzw. Gleitleger nach Anspruch 1_V dadurch gekennze ichne t , dass als Füllstoff ein Metall, eine Metallegierung» ein Metalloxyd, ein schwer schmelzbares Material» Quarz oder Glas vorliegt.
3. 3« Gleitlagenoaterial bzw. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet» dass es als Füllstoff Bronze enthält.
4. 4. Gleitlagermaterial bzw. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass es als Füllstoff Glas enthält.
5. 5. GleitlageTiaaterial bzw. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Hickel enthält.
6. 6. Gleitlagerinaterial bzw. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze i chnet , dass es etwa 67 bis etwa 79 $> Polytetrafluoräthylen, etwa 20 bis etwa 30 $> Cadmiumoxyd und etwa 1 bis etwa 3 # Bronze enthält.

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