PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19541468A1 15.05.1996
Titel Verfahren zum Herstellen einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung
Anmelder Jatco Corp., Fuji, Shizuoka, JP
Erfinder Mizuta, Muneo, Fuji, Shizuoka, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Anmeldedatum 07.11.1995
DE-Aktenzeichen 19541468
Offenlegungstag 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse B22F 7/04
Zusammenfassung Ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung umfaßt die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge, (a) daß Pulver einer Lagerlegierung aufgebracht wird auf einem Grundmaterial, das aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, um ein Verbundmaterial zu bilden, (b) daß das Verbundmaterial gesintert wird, um ein Bimetall-Material zu erhalten, um so ein primäres Sintern auszuführen, (c) das Bimetall-Material zu einer Gestalt der Unterlegscheibe mit der Verdickung verarbeitet wird, und (d) daß gleichzeitig ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen der Unterlegscheibe mit der Verdickung ausgeführt werden. Aufgrund der gleichzeitigen Durchführung des zweiten Sinterns und des Aufkohlens für die Unterlegscheibe wird die Anzahl von Schritten in dem Herstellverfahren (insbesondere während einer Wärmebehandlung) vermindert, wodurch die Produktivität der Unterlegscheibe mit der Verdickung verbessert wird und dabei der Bedarf an thermischer Energie für die Wärmebehandlung reduziert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Verbesserungen in einem Verfahren zum Herstellen einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, aus einem Bimetall-Material, das ein Verbundmaterial mit unterschiedlichen Metallen ist, und mehr im einzelnen eine Wärmebehandlung in solch einem Verfahren.

Bisher ist es bekannt, einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung aus einem Verbundmaterial wie beispielsweise einem Bimetall-Material mit einer Lagerlegierung und einer Legierung auf, das aus einer Legierung auf Eisenbasis zu bilden. Ein solches Bimetall-Material wird herkömmlich erzeugt durch Bonden unterschiedlicher Metalle durch Heißplattierung, Kaltplattierung, Sintern oder dergleichen. Das Bimetall-Material als Material für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung wird gewöhnlich durch Sintern hergestellt. Zusätzlich wird eine Wärmebehandlung durchgeführt in dem Prozeß zum Herstellen des Bimetall-Materials durch das Sintern und in einem Prozeß zum Herstellen der Unterlegscheibe mit einer Verdickung aus dem Bimetall-Material. Eine solche Wärmebehandlung wird herkömmlich folgendermaßen ausgeführt:

Zuerst wird eine Pulver der Lagerlegierung auf ein Grundmaterial gesprüht und gewalzt, um ein Verbundmaterial zu bilden. Das Verbundmaterial wird einem primären Sintern (Glühen) und dann einem primären Walzen unterworfen. Das Verbundmaterial wird danach einem sekundären Sintern unterworfen, um ein Bimetall-Material zu bilden. Ein sekundäres Walzen wird durchgeführt an dem Bimetall-Material, um es auf diese Weise zu ebnen. Ein Rohling von der Gestalt einer Unterlegscheibe wird aus dem Bimetall-Material ausgestanzt unter Verwendung einer Presse. Der so geformte Rohling wird durch einen Kantenbrechschritt (burring) zu einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung geformt. Danach wird das Grundmaterial in einem Aufkohlungsprozeß aufgekohlt (carburized), um das Grundmaterial zu festigen.

Man ist jedoch auf Schwierigkeiten gestoßen in dem oben besprochenen herkömmlichen Produktionsverfahren der Unterlegscheibe mit der Verdickung, in welchem die Unterlegscheibe mit der Verdickung durch da primäre Sintern und das sekundäre Sintern erzeugt wird, und außerdem danach eine Aufkohlung für das Grundmaterial durchgeführt wird.

Dementsprechend umfaßt das herkömmliche Produktionsverfahren der Unterlegscheibe mit der Verdickung unvermeidlich viele Schritte und ist in seiner Produktivität verschlechtert und schwierig in der Qualitätskontrolle, was die Herstellkosten der Unterlegscheibe mit der Verdickung erhöht.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung, wodurch bei den herkömmlichen Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung vorhandene Schwierigkeiten wirksam überwunden werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung, in welchem die Anzahl von Schritten bei der Herstellung der Unterlegscheibe vermindert ist, um die Produktivität der Unterlegscheibe zu erhöhen bei Senkung der für die Herstellung der Unterlegscheibe benötigten Kosten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Herstellverfahrens für eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung, in welchem ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen für aus einem Bimetall-Material gebildete Unterlegscheibe gleichzeitig durchgeführt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung umfaßt gemäß der Erfindung die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge, (a) daß eine Legierung für ein Lager aufgebracht wird auf einem Grundmetall, das aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, um ein Verbundmaterial zu bilden, (b) daß das Verbundmaterial gesintert wird, um ein Bimetall-Material zu erhalten, um so ein primäres Sintern auszuführen, (c) daß das Bimetall-Material zu einer Gestalt der Unterlegscheibe mit der Verdickung verarbeitet wird, und (d) daß gleichzeitig ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen der Unterlegscheibe mit der Verdickung ausgeführt werden, um so das Sintern der Lagerlegierung fertigzustellen und das Grundmetall aufzukohlen.

Bei diesem Herstellverfahren ist aufgrund des gleichzeitigen Durchführens des sekundären Sinterns und des Aufkohlens für die Unterlegscheibe die Anzahl von Schritten in dem Herstellverfahren (insbesondere während einer Wärmebehandlung) vermindert, wodurch die Produktivität der Unterlegscheibe mit der Verdickung verbessert wird, während die für die Wärmebehandlung benötigte thermische Energie reduziert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, hergestellt gemäß einem Herstellverfahren der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen entlang der Linie X-X in Fig. 1;

Fig. 3A bis 3E erläuternde perspektivische Ansichten einer Ausführungsform des Herstellverfahrens der Unterlegscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 4A bis 4F erläuternde Ansichten eines Bearbeitungsprozesses der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Unterlegscheibe, der einen Bestandteil der Ausführungsform des Herstellverfahrens der Fig. 3A bis 3E bildet; und

Fig. 5A und 5B Diagramme, welche jeweils Arten von Temperatursteuerungen für das primäre Sintern und das sekundäre Sintern und Aufkohlen in der Ausführungsform des Herstellverfahrens der Fig. 3A bis 3E zeigen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine gemäß der Erfindung hergestellte Unterlegscheibe mit einer Verdickung durch das Bezugszeichen W bezeichnet. Die Unterlegscheibe W ist allgemein ringförmig und bildet ein zentrales Kreisloch 3 (6a). Die Unterlegscheibe W wird geformt aus einem Bimetall-Material, umfassend ein blattförmiges Grundmetall 1 und eine blattförmige Legierung (im folgenden als Lagerlegierung bearing alloy) bezeichnet) 2, die als Lager zu verwenden ist. Die Lagerlegierung 2 ist fest auf das Grundmetall 1 plattiert. Das Grundmetall 1 besteht aus einer Legierung auf Eisenbasis. Wie deutlich in Fig. 2 gezeigt, wird die Unterlegscheibe W mit einer Verdickung 6c gebildet, die nach oben oder in einer Richtung von einer unteren Fläche der Unterlegscheibe W (die einen Teil des Grundmetalls 1 bildet) weg vorragt. Die Verdickung 6c ist ringförmig und entlang der inneren Peripherie (die das zentrale Loch 3 definiert) der Unterlegscheibe W ausgebildet.

Eine Ausführungsform eines Herstellverfahrens der obigen Unterlegscheibe W wird anhand der Fig. 3A bis 3E und 4A bis 5B besprochen.

In einem in Fig. 3A gezeigten Vorbereitungsschritt wird das blech- oder blattförmige Grundmetall 1 einer Vorbehandlung umfassend Abspülen und Entfetten unterzogen. Danach wird das vorbehandelte Grundmetall 1 zu einem Pulversprühschritt überführt, bei welchem Pulver der Lagerlegierung 2 auf die Oberfläche des Grundmetalls 1 aufgesprüht wird, wie in Fig. 3B gezeigt. Die Lagerlegierung 2 auf dem Grundmetall 1 wird dann kompaktiert oder gepreßt, um eine blattartige Form anzunehmen zu dem Zweck, ein Sintern eines Verbundmaterials B&min; umfassend das Grundmetall und die Lagerlegierung zu ermöglichen, obwohl nicht gezeigt.

Dann wird das Verbundmaterial B&min; zu einem primären Sinterschritt übertragen, in welchem das Verbundmaterial in einen Netzband-Durchlaufsinterofen eingebracht und 15 Minuten lang auf 820°C erhitzt wird, wie in Fig. 3C gezeigt, so daß ein Bimetall-Material B mit dem Grundmetall 1 und der Lagerlegierung 2 gebildet wird. Eine Art der Temperatursteuerung für den primären Sinterschritt ist in Fig. 5A dargestellt, in der PH das Vorheizen andeutet und AC das Abkühlen oder Kühlen mit Luft andeutet. Das Erhitzen auf 820°C während 15 Minuten wird durchgeführt in einem Zustand, in dem eine sogenannte RX-Gasatmosphäre so geregelt wird, daß sie einen Taupunkt von 2°C aufweist. Das RX-Gas enthält 0,3 Volumen-% CO&sub2;, 24,0 Volumen-% CO, 33,4 Volumen-% H&sub2; , 0,4 Volumen-% CH&sub4; und den Rest N&sub2;.

Danach wird das Verbundmaterial B zu einem primären Walzschritt überführt, wie in Fig. 3D gezeigt, um es einem Walzen zu unterwerfen, so daß das Grundmetall 1 und die Lagerlegierung 2 ein vorbestimmte Dicke annehmen, womit das Bimetall-Material B als Material für die Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c hergestellt wird.

Das so hergestellte Bimetall-Material B wird zu einem in den Fig. 4A bis 4F gezeigten Bearbeitungsprozeß überführt, um die Unterlegscheibe oder das Werkstück herzustellen. Mehr im einzelnen wird in einem Stanzschritt das Bimetall-Material B ausgestanzt, um kreisförmige Rohlinge 6 zu bilden, wie in Fig. 4A gezeigt. Jeder Rohling 6 wird in einem Lochungsschritt einem Lochen unterworfen, um eine zentrale Öffnung 6a (entsprechend dem Kreisloch 3 in Fig. 1) zu bilden, wie in Fig. 4B gezeigt. Dann wird der Rohling 6 mit der geformten Öffnung 6a einer Kantenbrechbearbeitung unterworfen, um einen zylindrischen Vorsprung 6b zu bilden, der sich nach oben erstreckt, wie in Fig. 4C gezeigt. Der zylindrische Vorsprung 6b wird nach außen gepreßt, wie in Fig. 4D gezeigt, und dann nach einwärts gepreßt, wie in Fig. 4E gezeigt. Danach wird der, Vorsprung 6b einer Begrenzungsbearbeitung oder Pressung unterworfen, um die Verdickung 6c (in der in Fig. 2 gezeigten Gestalt) zu bilden. Schließlich wird die Verdickung einem Innendurchmesser- und Höhenkalibrierschritt unterworfen, um einen vorbestimmten Innendurchmesser und eine vorbestimmte Höhe der Verdickung 6c zu erhalten. Damit ist die Herstellung des Werkstücks oder der Unterlegscheibe W mit der Verdickung beendet.

Das zweite Sintern und Aufkohlen (carburizing) werden ausgeführt, indem die Unterlegscheibe W in einen Sinterofen 7 eingelegt wird, wie in Fig. 4E gezeigt, und indem die Temperatur (Heiztemperatur) in dem Sinterofen 7 auf ein Niveau in einem Bereich zwischen 800 und 900°C eingestellt wird. In diesem Temperaturbereich nehmen die Hauptkomponenten oder Elemente (wie beispielsweise Kupfer, Silber, Bleibronze (lead bronze und/oder dergleichen) der Lagerlegierung 2 nicht ihre Flüssigphase an, um zu vermeiden, daß ein Flüssigphasen-Sintern der Grundelemente auftritt; jedoch nehmen Nebenkomponenten (wie beispielsweise Blei, Zinn, Phosphor, Nickel, Zink und/oder dergleichen) der Lagerlegierung ihre Flüssigphase an.

Genauer gesagt werden das zweite Sintern und Aufkohlen erreicht, indem zum Beispiel ein Oxidationsatmosphäregas unter Einleitung eines Aufkohlungsgases (zum Beispiel des RX-Gases) in den Sinterofen 7 eingeblasen oder -gespült wird. Wie in Fig. 5B gezeigt, wird das Aufkohlungsgas eingeleitet, um mit der Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c in Kontakt zu kommen in einem Zustand, indem sie auf den obigen Temperaturbereich (zum Beispiel auf 820°C) erhitzt wird während einer Oxidationsatmosphäregas-Spülzeit (zum Beispiel 30 Minuten). Dieser Zustand wird aufrechterhalten während einer Haltezeit (zum Beispiel 100 Minuten), um das zweite Sintern und Aufkohlen auszuführen, in welchem ein Kohlenstoffpotential auf einen Wert von 1,1% geregelt wird. Es versteht sich, daß die Heiztemperatur sich ändern kann je nach der Sinterzeit und der Art von Produkten (Unterlegscheiben). Die Oxidationsatmosphäregas-Spülzeit kann sich ändern je nach der Art der Sinteröfen. Die Retentionszeit kann sich ändern je nach einer Aufkohlungszonentiefe.

Wenn das Aufkohlen beendet ist, wird die Unterlegscheibe W einer Härtung unter Ölkühlung oder Abschreckung (in Fig. 5B durch OQ angedeutet) unterworfen und dann wieder auf eine Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C (zum Beispiel 150°C) erhitzt. Der erhitzte Zustand wird aufrechterhalten, zum Beispiel 90 Minuten lang (während dem die Temperatur der Unterlegscheibe W durch den ganzen Körper von der Oberfläche bis nach innen gleichförmig wird), wodurch das Tempern der Unterlegscheibe W erzielt wird, wie in Fig. 5B gezeigt.

Nach Fertigstellung des Temperns wird die Unterlegscheibe W abgespült, um während des Aufkohlens angefügte Verunreinigungen und Öl zu entfernen. Dann wird die Unterlegscheibe W einer Endprüfung unterworfen zum Weiterschicken als Endprodukt (Unterlegscheibe W mit der Verdickung 6c).

Während die Art und Weise der Temperatursteuerungen für das primäre Sintern, das sekundäre Sintern und das Aufkohlen in Fig. 5A bzw. 5B gezeigt worden sind, versteht es sich, daß die Arten nicht auf die in den Figuren gezeigten und in der Beschreibung beschriebenen beschränkt sind. Außerdem leuchtet es ein, daß, obwohl Versuchs- oder Erprobungsdaten für den Herstellprozeß der Unterlegscheibe als Beispiele gezeigt und beschrieben worden sind, solche Daten nicht auf die in den Figuren und der Beschreibung angegebenen beschränkt zu sein brauchen und daher geändert werden können entsprechend der Aufkohlungszonentiefe, der Größe des Produktes oder der Unterlegscheibe, dem Umstand, unter dem das Produkt zu verwenden ist, und/oder der Zusammensetzung des Materials des Produktes.

Wie aus dem obigen einleuchtet, kann gemäß dem Herstellverfahren der Erfindung, in welchem das zweite Sintern und das Aufkohlen gleichzeitig durchgeführt werden, die Anzahl von Schritten in dem Herstellverfahren vermindert werden im Vergleich zu einem herkömmlichen Herstellverfahren, in welchem eine Unterlegscheibe mit einer Verdickung aus einem Bimetall- Material nach einem zweiten Sintern erzeugt wird und danach einem Aufkohlen unterworfen wird. Dies erzielt effektiv Verbesserungen in der Produktivität und Bereitschaft in der Qualitätskontrolle für die Unterlegscheibe mit der Verdickung, während eine Senkung der Herstellkosten der Unterlegscheibe mit der Verdickung erreicht wird. Außerdem vermindert die gleichzeitige Durchführung des zweite Sinterns und des Aufkohlens effektiv die für die Wärmebehandlung benötigte thermische Energie im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellverfahren, in welchem das zweite Sintern und das Aufkohlen getrennt durchgeführt werden, wodurch der Verbrauch an elektrischer Energie und Brennstoff, die für die Wärmebehandlung benötigt werden, stark reduziert wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, daß eine Legierung für ein Lager aufgebracht wird auf ein Grundmetall, das aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, um ein Verbundmaterial zu bilden,

    daß das Verbundmaterial gesintert wird, um ein Bimetall- Material zu erhalten, um so ein primäres Sintern zu erreichen,

    daß das Bimetall-Material zu einer Gestalt der Unterlegscheibe mit der Verdickung verarbeitet wird,

    und daß gleichzeitig ein sekundäres Sintern und ein Aufkohlen der Unterlegscheibe mit der Verdickung ausgeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der Lagerlegierung das Aufpressen der Lagerlegierung auf das Grundmetall umfaßt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des zweiten Sinterns und Aufkohlens das Erhitzen der Unterlegscheibe auf eine Temperatur umfaßt in einem Bereich, bei dem eine Hauptkomponente der Lagerlegierung daran gehindert wird, in eine Flüssigphase überzugehen, und eine Nebenkomponente in eine Flüssigphase übergeht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des zweiten Sinterns und Aufkohlens das Erhitzen der Unterlegscheibe auf eine Temperatur umfaßt, die in einem Bereich von 800 bis 900°C liegt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierung als Hauptkomponente wenigstens eine Komponente enthält, die aus der aus Kupfer, Silber und Bleibronze bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierung als Nebenkomponente wenigstens eine Komponente enthält, die aus der aus Blei, Zinn, Phosphor, Nickel und Zink bestehenden Gruppe ausgewählt ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com