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Patent Searching and Data


Title:
SLIDING BEARING PLATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/178553
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sliding bearing plate (1) for axial and linear sliding movements in tool construction and mechanical engineering, said sliding bearing plate (1) being made of a support plate (10) and at least one cover layer (20) made of a friction-bearing composite material, said composite material consisting of an alloy made from a combination of at least one metal and a combination of several transition metals.

Inventors:
GURT, Jürgen (August-Läpple Weg, Hassmersheim, 74855, DE)
Application Number:
EP2017/058856
Publication Date:
October 19, 2017
Filing Date:
April 12, 2017
Export Citation:
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Assignee:
FIBRO GMBH (August-Läpple-Weg, Hassmersheim, 74855, DE)
International Classes:
F16C33/12; F16C17/04; F16C29/02; F16C33/20
Foreign References:
US6322902B12001-11-27
EP0661470A21995-07-05
Attorney, Agent or Firm:
WENDELS, Stefan (Staeger & Sperling Partnerschaftsgesellschaft mbB, Sonnenstr. 19, München, 80331, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Gleitlagerplatte (1) für axiale und lineare Gleitbewegungen für den Werkzeug- und Maschinenbau, wobei die Gleitlagerplatte (1) aus einer Trägerplatte (10) und zumindest einer Deckschicht (20) aus einem Gleitlagerverbundwerkstoff besteht, wobei der Verbundwerkstoff aus einer Legierung aus einer Kombination aus wenigstens einem Metall und einer Kombination aus mehreren Übergangsmetallen besteht.

Gleitlagerplatte (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitlagerverbundwerkstoffe statt dessen ein Metall-Kunststoff- Verbundwerkstoff verwendet wird, insbesondere bestehend aus einem Fluor-Kohlenstoff-Polymer und einem thermoplastischer Fluorkunststoff in hohen Anteilen von etwa 60% bis 70%, sowie einer Gleitlagerschichtmatrix aus einem Salz der Schwefelsäure.

Gleitlagerplatte (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte eine metallische Grundplatte, weiter vorzugsweise einer Stahlplatte aus einer Stahllegierung darstellt.

Gleitlagerplatte (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsschicht (30) zwischen der Deckschicht(20) aus Gleitlagerverbundwerkstoff und der Trägerplatte (10) verwendet wird.

5. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht mit dem Gleitlagerverbundwerkstoff eine Adhäsionsverbindung eingeht, welche solche Adhäsionskräfte aufweist, dass auftretende Scherkräfte aufgrund einer Gleitbewegung mit einer zweiten, vorzugsweise korrespondie- renden Platte, welche in eine axiale und/oder eine lineare Gleitbewegung mit der Gleitlagerplatte (1) gebracht wird, kein Ablösen der Deckschicht (20) von der Trägerplatte (10) bewirken.

6. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitlagerverbundwerkstoff eine Legierung aus einem überwiegenden Anteil aus zwei Metallen, die nicht den Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen, Lanthanoi- den oder Actinoiden angehören gebildet werden und der Rest aus einer Kombination mehrerer Übergangsmetalle und/oder sonstiger Substanzen besteht.

7. Gleitlagerplatte (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Metalle Aluminium (AI) und Zinn (Sn) sind, vorzugsweise in einem Massen-% Anteil von etwa 67 -74 Masse-% Aluminium und 15 - 25 Masse-% Zinn.

8. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Übergangsmetallen gemessen in Masse-% maximal 2,5 Masse-% beträgt, wobei ferner vorzugsweise ein Halbmetall und weitere Bestandteilen mit jeweils niedrigerem Masse-% Anteil vorgesehen sind.

9. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsmetalle aus der 4. Gruppe des Periodensystems gewählt sind und jedes Übergangsmetall einen Masse-% Anteil an der Legierung von maximal 0,9 Masse-% hat, wobei die Summe der Anteile maximal 2,5 Masse-% beträgt.

10. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlagerverbundwerkstoff in

Schmierstofftaschen (40) eingebracht ist.

1 1. Gleitlagerplatte (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlagerverbundwerkstoff nicht vollflächig, sondern gemäß einem spezifischen Auftragungsmuster auf die metallische Trägerplatte aufgebracht wird. 12. Gleitlagerplatte (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerplatte (10) oder einer auf der Trägerplatte vorhandenen Lage Schmiertaschen (40) vorgesehen sind, die mit dem Gleitlagerverbundwerkstoff gefüllt sind.

13. Gleitlagerplatte (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Metall-Kunststoff-Verbund- werkstoff eine Kombination aus einem Fluor-Kohlenstoff-Polymer und einem thermoplastischer Fluorkunststoff, vorzugsweise einem teilkristallinen thermoplastischer Fluorkunststoff in geringen Anteilen ist, sowie vorzugsweise einer Gleitlagerschichtmatrix oder einer Komponente aus einem Salz der Schwefelsäure.

14. Gleitlagerplatte (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz der Schwefelsäure aus einer Erdalkalimetallschwefelsäure- Verbindung besteht, die in dem Metall-Kunststoff- Verbundwerkstoff mit einem Massenanteil von etwa 15- 25 Masse-% vorgesehen ist.

15. Gleitlagerplatte (1 ) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoff noch eine Faser eingebaut ist, vorzugsweise eine Kohlenstoff-Faser in etwa in 1 ,5 Masse-% bis 5 Masse-%.

16. Gleitlagerplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche da- durch gekennzeichnet, dass die Basisplatte oder eine auf die Basisplatte aufgebrachte poröse Trägerschicht bzw. Zwischenlage, vorzugsweise in der Form einer Sinterschicht verwendet wird und die Porengröße und Porenform dabei so gewählt ist, dass die verwendete Gleitlagerschicht in die Poren eingebettet ist.

Description:
Gleitlagerplatte

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine metallische Gleitlagerplatte sowie ein Gleitlagerplattenpaar auf dem auf mindestens eine Oberfläche eine Beschichtung aufgebracht ist, zur Verwendung in einem Werkzeug.

Gleitlagerplatten sind typischerweise einer mechanischen, thermischen und erosiven Belastung ausgesetzt und üben zum Beispiel die Funktion einer Gleitfläche zwischen zwei Bauteilen eines Werkzeuges aus. Besonders bei Werkzeugen zur mechanischen Umformung und/oder Bearbeitung, bei dem ein Werkzeugoberteil relativ zu einem Werkzeugunterteil in einer Führungsebene bewegt wird, werden Gleitlagerplatten eingesetzt.

Aus der DE 101 24 434 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung sowie eine Beschichtung für Metalle oder Metalllegierungen wie Stähle, Sintermetalle oder Aluminiumlegierungen aus den Bereichen Automobilbau und Maschinenbau bekannt. Ziel dieser Beschichtung ist es, die genannten Werkstoffe vor Verschleiß und Korrosion zu schützen. Die Beschichtung besteht hierbei aus einer anorganischen Matrixphase.

In einer bestimmten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus einer anorganischen Matrixphase aus Aluminiumphosphat, in die Werkstoffe, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Graphit eingebettet sind. Derartige Beschichtungen werden bevorzugt über wasserbasierte Gele oder Dispersionen aus gelöstem Monoaluminiumphosphat und darin dispergierten, pulver- förmigen Funktionswerkstoffen auf das zu beschichtende Substrat aufgetragen, getrocknet und in einem Ofen eingebrannt.

Eine weitere Lösung stellen Kunststoffe dar, wie z. B. PTFE. Aufgrund der Tatsache, dass keine Schmiermittel hierbei erforderlich sind, wird PTFE (oder Verbindungen davon), oft in der Lebensmittelindustrie, im Brückenbau, bei der Unterstützung von Rohrsystemen und im Schwerbau genutzt. Wenn PTFE zu frei beweglichen Konstruktionsteilen hinzugegeben wird, können diese durch Temperaturveränderungen ohne Probleme schrumpfen oder sich erweitern, was allerdings im Werkzeugbau von Nachteil ist.

Ferner besteht im Werkzeugbau ein Bedarf nach wartungsarmen hochfesten Gleitplatten mit einer langen Lebensdauer für eine hohe Anzahl an Gleitbewegungen. Wartungsarme Gleitelemente werden im Werkzeug- und Maschinenbau eingesetzt, wo axiale und lineare Gleitbewegungen vorkommen. Durch die Materialkombination Bronze und Festschmierstoff sind hervorragende Notlaufeigenschaften gegeben. Die Festschmierstoffdepots bilden dann bei den Gleitbewegungen einen Schmierfilm zwischen den Führungselementen, so dass der Abrieb zwischen den Führungselementen um ein Vielfaches reduziert wird. Nachteilig ist dabei für gewisse Anwendungen, dass vor dem ersten Einsatz solche Führungselemente mit einem Schmiermittel beaufschlagt werden müssen, welches sich dann im Laufe der Zeit aufbraucht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, vorbesagte Nachteile zu überwinden und Gleitlagerplatten bereit zu stellen, die wartungsarm sind, gute Gleiteigenschaften aufweisen und eine hohe mechanische und erosive Beständigkeit besitzen und ferner einfach in der Herstellung und Handhabung sind und bei unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.

Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, einen Plattenaufbau einer Gleitlagerplatte oder Gleitplatte vorzusehen, bei dem zumindest die Deckschicht aus einem Gleitlagerverbundwerkstoff besteht, welche auf einer Basisschicht, vorzugsweise einer metallischen Grundplatte, weiter vorzugsweise einer Stahlplatte appliziert wurde.

Bevorzugt wird hierzu eine spezifische Verbindungsschicht zwischen der Schicht aus Gleitlagerverbundwerkstoff und der Basisschicht verwendet, um einerseits die Eigenschaften des metallischen Grundwerkstoffes zur Formgebung und zu Stabilitätszwecken zu nutzen und gleichzeitig die Eigenschaf- ten eines spezifischen Gleitlagerverbundwerkstoffes aus einer Kombination verschiedener Übergangsmetalle besteht, welcher eine Bindungsaffinität über eine Verbindungsschicht mit dem Gleitlagerverbundwerkstoff eingeht.

Hierzu ist vorgesehen, dass als Gleitlagerverbundwerkstoff eine Legierung aus einem überwiegenden Anteil an zwei Metallen, die nicht den Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen, Lanthanoiden oder Actinoiden angehören und dem Rest bestehend aus einer Kombination mehrerer Übergangsmetalle und/oder sonstiger Substanzen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Metalle Aluminium (AI) und Zinn (Sn) sind. Weiter Vorteilhaft ist es, wenn etwa 67 bis 74 Masse-% Aluminium ist und 15 - 25 Masse-% des Legierungsanteils des Gleitlagerverbundwerkstoffs Zinn ist. Der jeweilige Rest an Masse-% ist mit Vorteil eine Kombination aus Übergangsmetallen (maximal 2,5%), einem Halbmetall und sonstigen Bestandteilen. Selbstredend ist dabei, dass die Summe der gewählten Legierungsbestandteile zusammen 100 Masse-% ergibt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Übergangsmetalle aus der 4. Gruppe des Periodensystems gewählt, besonders vorteilhaft ist es, wenn diese eine Kombination aus Cu, Ti, Ni, Fe, Zn und Mn darstellen, wobei jedes Übergangsmetall einen Beitrag an der Legierung von maximal 0,9 Masse-% haben sollte.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Legierungselement ein Halbmetall darstellt, wobei bevorzugt Si oder Ge in einem Bestandteil von max. 1 Masse% verwendet wird. Alle denkbaren Kombinationen der oben aufgeführten Masse-% an Bestandteilen der Legierung, können als geeignete Legierung für den Gleitlagerverbundwerkstoff verwendet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Schicht aus Gleitlagerverbundwerkstoff mittels einer Verbindungslage auf die Oberfläche eines metallischen Trägers appliziert wird. Besonders geeignet ist es eine Adhäsionsverbindung zur Verbindung der Gleitlagerverbundwerkstofflage zu verwenden. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, die Gleitlagerverbundwerkstofflage in sogenannte Schmierstoffta- schen einzubringen. Weiter kann vorgesehen sein, dass der Gleitlagerverbundwerkstoff gemäß einem Auftrag ungsmuster auf die metallische Trägerplatte an dazu partiell vorgesehenen Adhäsionsbereichen aufgebracht wird.

In einer alternativen Ausgestaltung können auch Schmiertaschen mit einem Gleitlagerverbundwerkstoff gefüllt werden.

Ein weiterer alternativer Aufbau besteht in der Verwendung von einer Metall- Kunststoff- Verbindung aus einer Gleitlagerschicht, einer Verbindungsschicht und einer Trägerplatte, wobei die Gleitlagerschicht eine Kombination aus einem Fluor-Kohlenstoff-Polymer einem thermoplastischer Fluorkunststoff, vorzugsweise einem teilkristallinen thermoplastischer Fluorkunststoff in geringen Anteilen, sowie einer Gleitlagerschichtmatrix aus einem Salz der Schwefelsäure.

Besonders geeignet ist ein Salz der Schwefelsäure aus einem Erdalkalimetall in einem Massenanteil von etwa 15- 25 Masse-%. Weiter von Vorteil ist es, wenn die Gleilagerschicht noch eine Faser in der Polymermatrix eingebaut hat, wie eine Kohlenstoff-Faser in etwa in 1 ,5 Mas- se-% bis 5 Masse-%.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Materialien im Rahmen anderer Applikationsverfahren direkt auf die Basisplatte oder eine auf die Basisplatte aufgebrachte poröse Trägerschicht bzw. Zwischenlage aufgebracht wird. Die Porengröße und Porenform sollte dabei so gewählt sein, dass sich die verwendete Gleitlagerschicht in die Poren einbetten lässt und ein guter Füllgrad erreicht wird, wobei die Poren zur wirksamen Gleitfläche hin offen sind. Eine poröse Oberfläche im Sinne der vorliegenden Erfindung lässt sich durch eine Sinterschicht realisieren, in deren Poren der Verbundwerkstoff eingebracht wird.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gleitlagerplatte,

Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Gleitlagerplatte und

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Trägerplatte.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und oder strukturelle Merkmale hinweisen. In der Fig. 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gleitlagerplatte 1 für axiale und lineare Gleitbewegungen entlang der dargestellten Achse X (oder einer gleichen Ebene linearen Bewegung) gezeigt zusammen mit einer beispielhaften Gegengleitlagerplatte V als Gleitpartner.

Der Aufbau der Gleitlagerplatte 1 ist wie folgt. Die Gleitlagerplatte 1 besteht aus einer Trägerplatte 10 und einer Deckschicht 20 aus einem spezifischen Gleitlagerverbundwerkstoff. Der spezifische Verbundwerkstoff stellt dabei entweder eine Legierung aus einer Kombination aus wenigstens einem überwiegenden Anteil eines Metalls und einer Kombination aus mehreren Übergangsmetallen dar oder besteht aus einem Metall-Kunststoff-Verbund- werkstoff.

Die Trägerplatte 10 ist eine metallische Grundplatte, ausgebildet als Stahlplatte aus einer Stahllegierung. Auf der metallischen Grundplatte 10 ist in Figur 1 eine adhäsive Verbindungsschicht 30 aufgebracht, welche eine Adhäsionsverbindung zur Deckschicht 20 und zur Grundplatte 10 bildet. Hierbei wurde ein Klebstoff verwendet, der gegenüber Metallen als auch gegenüber Metall-Legierungen eine hohe Adhäsionskraft und damit ein gutes Haftvermögen bildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 wurde eine Legierung aus Aluminium und Zinn verwendet in einem Massen-% Anteil von etwa 73 Masse-% Aluminium und 23 Masse-% Zinn, wobei der Rest aus einer Kombination aus fünf Übergangsmetallen aus der 4. Gruppe des Periodensystems gewählt ist.

Jedes der fünf Übergangsmetalle weist einen Masse-% Anteil an der Legierung von etwa 0,6 Masse-% auf und der Rest besteht aus sonstigen Substanzen. Bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 wurde ein Verbundwerkstoff aus einem Fluor-Kohlenstoff-Polymer von etwa 10 Masse-% und einem thermoplastischer Fluorkunststoff in Anteilen von etwa 65 Masse-%, sowie einer Gleitlagerschichtmatrix aus einem Salz der Schwefelsäure.

In der Figur 3 ist der Gleitlagerverbundwerkstoff nicht vollflächig, sondern gemäß einem spezifischen Auftrag ungsmuster auf die metallische Trägerplatte 10 aufgebracht. Hierzu können Taschen oder Auftragungen 40 ver- wendet werden. Das gezeigte homogene Muster ist nur beispielhaft und kann auch völlig anders, insbesondere ein inhomogenes Muster darstellen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

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