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Dokumentenidentifikation DE19541468C2 02.06.1999
Titel Verfahren zur Herstellung 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 der Patenterteilung 02.06.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.06.1999
IPC-Hauptklasse B22F 7/04
IPC-Nebenklasse C23C 8/22   F16B 43/00   F16C 33/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung, wobei für die Herstellung ein Bimetallmaterial verwendet wird, das ein Verbundmaterial aus unterschiedlichen Metallen ist.

Aus der DE 43 08 371 C2 ist bereits bekannt, ein Verbundmaterial herzustellen, das eine Lagerlegierung und eine Legierung auf Eisenbasis umfaßt. Dazu wird ein Pulver, bestehend aus der Lagerlegierung auf ein Grundmaterial gesprüht und gewalzt, um ein Verbundmaterial auszubilden. Dieses Verbundmaterial wird ein erstes Mal gesintert und daraufhin gewalzt. Ferner ist es bekannt, dieses Verbundmaterial ein zweites Mal zu sintern. Gemäß DE 43 08 371 C2 kann dieses Verbundmaterial zur Herstellung einer Unterlegscheibe verwendet werden.

Es hat sich aber gezeigt, daß die Verschleißeigenschaften einer so hergestellten Unterlegscheibe unbefriedigend sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Unterlegscheibe mit einer Verdickung bereitzustellen, mit dessen Hilfe verbesserte Verschleißeigenschaften der Unterlegscheibe erzielt werden. Darüber hinaus soll diese Verbesserung in effizienter Weise durch wenige Verfahrensschritte erreicht werden.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein Pulver aus einer Lagerlegierung auf ein Grundmetall aus einer Legierung auf Eisenbasis zur Herstellung eines Verbundmaterials aufgebracht wird und dieses Verbundmaterial dann ein erstes Mal gesintert und daraufhin gewalzt wird. Das erfinderische Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß im Anschluß an das erste Sintern und Walzen aus dem Verbundmaterial eine Unterlegscheibe ausgestanzt wird, in der eine Verdickung ausgebildet wird, diese Unterlegscheibe mit einer Verdickung ein zweites Mal gesintert und erneut gewalzt wird und beim zweiten Sintern gleichzeitig aufgekohlt wird. Bei diesem zweiten Sintern und gleichzeitigem Aufkohlen wird die Unterlegscheibe mit einer Verdickung auf eine Temperatur zwischen 800°C und 900°C gebracht, um zu erreichen, daß eine Hauptkomponente der Lagerlegierung nicht in eine Flüssigphase übergeht, aber eine Nebenkomponente in eine Flüssigphase übergeht.

Ein Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß das gleichzeitige Durchführen des zweiten Sinterns und des Aufkohlens die Anzahl der Verfahrensschritte minimiert, was zu einer Verbesserung der Produktivität des Verfahrens führt. Durch diese Maßnahme wird ferner die für die Wärmebehandlung erforderliche thermische Energie gesenkt.

Weitere Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

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 blechartiges Grundmetall 1 und eine blechartige 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 blechartige 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 zu einer blechartigen Form kompaktiert oder gepreßt, um ein Sintern eines Verbundmaterials B', umfassend das Grundmetall und die Lagerlegierung, zu ermöglichen, was nicht gezeigt ist.

Dann wird das Verbundmaterial B' zu einem ersten Sinterschritt überführt, 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 Vol.-% CO2, 24,0 Vol.-% CO, 33,4 Vol.-% H2, 0,4 Vol.-% CH4 und den Rest N2.

Anstelle des ersten Sinterns können auch Verfahrensschritte, wie Bonden, Heißplattieren oder Kaltplattieren durchgeführt werden.

Danach wird das Verbundmaterial B zu einem ersten Walzschritt, wie in Fig. 3D gezeigt, überführt, so daß das Grundmetall 1 und die Lagerlegierung 2 eine 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. Insbesondere 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 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, Zink und/oder dergleichen) der Lagerlegierung ihre Flüssigphase an. Nach dem zweiten Sintern wird das Werkstück nochmals gewalzt.

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 Kohlenstoffgehalt auf einen Wert von 1, 1% geregelt wird. Es versteht sich, daß die Heiztemperatur sich ändern kann je nach der Sinterzeit und der Art der Produkte (Unterlegscheiben). Die Oxidationsatmosphäregas-Spülzeit kann sich ändern je nach der Art der Sinteröfen. Die Retentionszeit kann sich ändern je nach der 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 Anlassen der Unterlegscheibe W erzielt wird, wie in Fig. 58 gezeigt.

Nach Beendigung des Anlassens wird die Unterlegscheibe W abgespült, um während des Aufkohlens entstandene 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 zweiten 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, wobei
    1. 1. ein Pulver aus einer Lagerlegierung auf ein Grundmetall aus einer Legierung auf Eisenbasis zur Herstellung eines Verbundmaterials aufgebracht wird,
    2. 2. dieses Verbundmaterial dann ein erstes Mal gesintert und daraufhin gewalzt wird und
    dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. im Anschluß daran aus dem Verbundmaterial eine Unterlegscheibe ausgestanzt wird, in der eine Verdickung ausgebildet wird,
    2. 2. die Unterlegscheibe mit Verdickung ein zweites Mal gesintert und erneut gewalzt wird,
    3. 3. die Unterlegscheibe mit Verdickung beim zweiten Sintern gleichzeitig aufgekohlt wird und
    4. 4. bei diesem zweiten Sintern und gleichzeitigem Aufkohlen die Unterlegscheibe mit einer Verdickung auf eine Temperatur zwischen 800°C und 900°C gebracht wird, um zu erreichen, daß eine Hauptkomponente der Lagerlegierung nicht in eine Flüssigphase übergeht, aber eine Nebenkomponente in eine Flüssigphase übergeht.
  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 die Lagerlegierung als Hauptkomponente wenigstens eine Komponente enthält, die aus der aus Kupfer, Silber und Bleibronze bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierung als Nebenkomponente wenigstens eine Komponente enthält, die aus der aus Blei, Zinn, Phosphor und Zink bestehenden Gruppe ausgewählt ist.






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