-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft eine Gleitdichtung
-
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
-
Arbeitsmaschinen des Raupentyps wie Hydraulikbagger oder Bulldozer sind üblicherweise mit sich drehenden Rädern wie Antriebsräder, Zwischenräder, Stützrollen und Heckrollen versehen. Sich drehende Räder sind mit einer Dichtungskonstruktion versehen, die verhindert, dass Schmieröl zum Schmieren der Lager austritt und dass Feuchtigkeit und Schmutz und dergleichen eindringen.
-
Eine Dichtungskonstruktion ist normalerweise aus einem Paar von Gleitdichtungen und einem Paar elastischer Ringe gebildet, die zwischen einem stationären Gehäuse und einem drehbaren Gehäuse vorgesehen sind. Die Gleitdichtungen, die das Paar bilden, sind ringförmig und können auf derselben Achse frei gleiten. Die Gleitdichtungen sind über elastische Ringe, die an der äußeren Peripherie der Gleitdichtungen anliegen, an den Gehäusen gestützt (siehe zum Beispiel
JP 2005 -
240 065 A ).
-
Gleitdichtungen dieses Typs werden durch ein Zentrifugalgießverfahren oder durch ein Sandformgießverfahren hergestellt (siehe z.B.
JP 2008 -
221 311 A ,
JP 2008 -
221 312 A oder JP H10- 99 953 A).
-
-
ÜBERSICHT
-
Technisches Problem
-
Die Erwartungen an eine Gleitdichtung sind eine hohe Festigkeit sowie Abnutzungsbeständigkeit und einen hohen Blockierwiderstand. Eine Vorgehensweise zum Erhöhen der Festigkeit ist eine Vergrößerung der Wanddicke, die jedoch zu höheren Kosten führen würde.
-
Hartcarbide werden normalerweise in großen Mengen als Kristalle abgeschieden, um bei einer Gleitdichtung die Abnutzungsbeständigkeit und den Blockierwiderstand zu erhöhen. Das Abscheiden großer Mengen der Carbide als Kristalle steht jedoch gegen eine Erhöhung der Festigkeit. Umgekehrt lässt sich die Festigkeit der Gleitdichtung erhöhen, indem die Mengen der Bestandteile verändert werden, d.h. indem zum Beispiel die Menge an Kohlenstoff reduziert wird, um die Menge an Carbiden zu verringern. Es entstehen jedoch Probleme bezüglich der Produktionsleistung, wenn die Kohlenstoffmenge derart verringert wird, dass das Fließvermögen beim Gießen beeinträchtigt wird, und es erhöht sich die Rate von Fabrikationsfehlern. Darüber hinaus können sich die Abnutzungsbeständigkeit und der Blockierwiderstand verschlechtern, wenn die Carbidmenge verringert wird.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitdichtung bereitzustellen, bei der die Festigkeit, die Wärmebeständigkeit und Abnutzungsbeständigkeit erhöht werden können, während eine Herabsetzung der Produktionsleistung eingeschränkt werden kann.
-
Problemlösung
-
Eine Gleitdichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, B, wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Die Anteile von C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V und B betragen: C: 2,2 bis 3,9 Gew.-%, Si: 0,5 bis 3,5 Gew.-%, Mn: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, Ni: 0,5 bis 4,3 Gew.-%, Cr: 7,5 bis 25,0 Gew.-%, Mo: 0 bis 8,0 Gew.-% (ausschließlich 0%), V: 0 bis 6,0 Gew.-% (ausschließlich 0%) und B: 0,02 bis 0,4 Gew.-%. Der Anteil von Cr in der Stammphase beträgt 2,00 bis 5,41 Gew.-%. Der Anteil von Graphit beträgt 0,05 bis 0,3% einer Fläche, wobei der Flächenanteil an der Gesamtfläche, der von Graphit eingenommen wird, gegenüber der Gesamtfläche als Flächen-% des Graphits abgeleitet. Der Anteil von Carbonborid beträgt 19 bis 40% einer Fläche, wobei der Anteil der Fläche, die von Carbonborid eingenommen wird, gegenüber der Gesamtfläche als Flächen-% des Carbonborids abgeleitet wird.
-
Die Gleitdichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Gleitdichtung der ersten Ausführungsform, wobei der Anteil von Cr in der Stammphase 2,00 bis 3,50 Gew.-% beträgt. Der Anteil von Graphit beträgt 0,05 bis 0,30% der Fläche. Der Anteil von Carbonborid beträgt 25 bis 35% der Fläche.
-
Wirkungen der Erfindung
-
Das Verhältnis zwischen dem Anteil von Cr in der Stammphase, dem Anteil von Graphit und dem Anteil von Carbiden wird eingestellt, indem der erfindungsgemäßen Gleitdichtung B hinzugefügt wird. Graphit lässt sich ohne weiteres abspalten, wenn der Gleitdichtung B hinzugefügt wird. Dadurch wird die Abspaltungsmenge von Carbiden reduziert und die Festigkeit der Gleitdichtung folglich erhöht. Die Gießfließfähigkeit lässt sich beibehalten, indem eine Reduzierung der Kohlenstoffmenge vermieden und gleichzeitig eine Reduzierung der Abspaltungsmenge von Carbiden ermöglicht wird. Dadurch wird eine Herabsetzung der Produktionsleistung eingeschränkt. Darüber hinaus wird die Abnutzungsbeständigkeit durch die Abspaltung von Graphit trotz Reduzierung der Abspaltungsmenge der Carbide verbessert. Aufgrund des abgespaltenen Graphits wird auch der Kompatibilitätswiderstand verbessert. Ferner mischt sich Cr, das in Form von Carbiden abzuscheiden ist, in die Stammphase, wenn B nicht hinzugefügt wird, da die Abscheidungsmenge der Carbide verringert ist. Folglich erhöht sich der Anteil von Cr in der Stammphase. Dadurch wird die Wärmebeständigkeit verbessert. Das Verhältnis zwischen dem Anteil von Cr, dem Anteil von Graphit und dem Anteil von Carbiden in der Stammphase steht in Wechselbeziehung und wird durch Hinzufügen von B zur Gleitdichtung der vorliegenden Erfindung eingestellt. Das Ergebnis ist eine Verbesserung der Festigkeit, der Wärmebeständigkeit und der Abnutzungsbeständigkeit, während eine Herabsetzung der Produktionsleistung gleichzeitig eingeschränkt wird.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Schnittansicht einer Dichtungskonstruktion;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Gleitdichtung;
- 3 ist eine Oberflächenphotographie eines Musters zur Darstellung eines Verfahrens zum Messen der Flächen-% von Carbonborid;
- 4 ist eine Oberflächenphotographie eines Musters zur Darstellung eines Verfahrens zum Messen der Flächen-% von Graphit;
- 5 zeigt ein Verfahren zum Bewerten der Druckfestigkeit;
- 6 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration einer Dichtungsprüfvorrichtung;
- 7 zeigt Änderungen der Kontur einer Gleitfläche der Gleitdichtung vor und nach der Prüfung;
- 8 zeigt das Aussehen von Gleitflächen von Gleitdichtungen nach der Prüfung.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die Zeichnungen sind schematisch. Dimensionsverhältnisse und dergleichen können von den tatsächlichen Objekten abweichen. Aus diesem Grund sollten genaue Dimensionen und dergleichen unter Berücksichtigung der anliegenden Zeichnungen bestimmt werden. Selbstverständlich schließen die Zeichnungen Elemente mit voneinander abweichenden Dimensionsbeziehungen oder Dimensionsverhältnissen ein.
-
(Konfiguration der Dichtungskonstruktion)
-
Zunächst wird eine Dichtungskonstruktion beschrieben, in der eine Gleitdichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 1 ist eine Schnittansicht einer Dichtungskonstruktion. Die Dichtungskonstruktion ist zum Beispiel in einem Endantriebszahnrad vorgesehen, das in einer Arbeitsmaschine des Raupentyps angeordnet ist, zum Beispiel in einem Hydraulikbagger oder einem Bulldozer.
-
Die Dichtungskonstruktion ist zwischen einem Element 11 einer stationären Seite und einem Element 12 einer Drehseite vorgesehen. Das Element 12 der Drehseite ist über ein Lager 13 an dem Element 11 der stationären Seite befestigt. Das Element 11 der Drehseite ist derart vorgesehen, dass dieses sich relativ zu dem Element 11 der stationären Seite drehen kann. Die Dichtungskonstruktion dichtet einen Innenraum N ab, der mit Schmieröl für das Lager gefüllt ist. Durch die Dichtungskonstruktion wird das Austreten von Schmieröl aus dem Innenraum N eingeschränkt. Durch die Dichtungskonstruktion wird femer das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz über einen Spalt R zwischen dem Element 11 der Drehseite und dem Element 12 der stationären Seite in den Innenraum N eingeschränkt.
-
Die Dichtungskonstruktion hat eine erste Gleitdichtung 14, eine zweite Gleitdichtung 15, einen ersten elastischen Ring16 und einen zweiten elastischen Ring 17. Die erste Gleitdichtung 14 und die zweite Gleitdichtung 15 sind beide Gleitdichtungen wie nachstehend beschrieben. Der erste elastische Ring 16 und der zweite elastische Ring 17 sind Gummielemente, die zum Beispiel aus Nitrilgummi oder Silikongummi hergestellt sind.
-
2 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Gleitdichtung 14. Die erste Gleitdichtung 14 hat eine ringähnliche Form mit einer Durchgangsöffnung 141. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Teil des Elements 11 der stationären Seite in die Durchgangsöffnung 141 der ersten Gleitdichtung 14 eingesetzt. Die Innenfläche der ersten Gleitdichtung 14 ist jedoch von dem Element 11 der stationären Seite entfernt angeordnet und befindet sich nicht mit einem stationären Element in Kontakt. Die erste Gleitdichtung 14 ist über den ersten elastischen Ring 16 an dem Element 12 der Drehseite elastisch gestützt.
-
Die zweite Gleitdichtung 15 hat ähnlich wie die erste Gleitdichtung 14 ebenfalls eine ringähnliche Form mit einer Durchgangsöffnung 151. Die zweite Gleitdichtung 15 ist konzentrisch zur Mittelachse der ersten Gleitdichtung 14 angeordnet. Die zweite Gleitdichtung 15 ist an einer Ebene senkrecht zur Mittelachse symmetrisch zur ersten Gleitdichtung 14 angeordnet. Die zweite Gleitdichtung 15 ist über den zweiten elastischen Ring 17 elastisch an dem Element 11 der stationären Seite gestützt. Die erste Gleitdichtung 14 und die zweite Gleitdichtung 15 liegen einander gegenüber. Aufgrund der Drehung mit dem Element 12 der Drehseite gleitet die erste Gleitdichtung 14 an der zweiten Gleitdichtung 15.
-
Die erste Gleitdichtung 14 hat eine erste distale Endfläche 142, eine erste Bodenfläche 143 und eine erste Seitenfläche 144. Die zweite Gleitdichtung 15 hat eine zweite distale Endfläche 152, eine zweite Bodenfläche 153 und eine zweite Seitenfläche 154. Die erste distale Endfläche 142 ist auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Bodenfläche 143 positioniert. Die zweite distale Endfläche 152 ist auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Bodenfläche 153 positioniert. Die erste Bodenfläche 143 und die zweite Bodenfläche 153 sind einander zugewandt.
-
Die erste Bodenfläche 143 hat eine erste Gleitfläche 145 und eine erste konische Fläche 146. Die zweite Bodenfläche 153 hat eine zweite Gleitfläche 155 und eine zweite konische Fläche 156. Die erste Gleitfläche 145 ist in der radialen Richtung zur Außenseite der ersten konischen Fläche 146 an der ersten Bodenfläche 143 positioniert. Die zweite Gleitfläche 155 ist in der radialen Richtung zur Außenseite der zweiten konischen Fläche 156 an der zweiten Bodenfläche 153 positioniert. Die erste Gleitfläche 145 und die zweite Gleitfläche 155 befinden sich in Kontakt miteinander. Die erste konische Fläche 146 und die zweite konische Fläche 156 sind derart geneigt, dass sich der Abstand dazwischen in der radialen Richtung nach innen verbreitert.
-
Die erste Seitenfläche 144 befindet sich in Kontakt mit dem ersten elastischen Ring 16. Die erste Seitenfläche 144 hat eine konkave Form. Der erste elastische Ring 16 wird aufgrund der konkaven Form der ersten Seitenfläche 144 gehalten. Die erste Seitenfläche 144 ist derart geneigt, dass der Außendurchmesser von der Bodenfläche 143 in Richtung auf die erste distale Endfläche 142 abnimmt. Das Element 12 der Drehseite hat eine erste Kontaktfläche 121, die sich mit dem ersten elastischen Ring 16 in Kontakt befindet. Die erste Kontaktfläche 121 ist in der gleichen Richtung geneigt wie die erste Seitenfläche 144. Die zweite Seitenfläche 154 befindet sich in Kontakt mit dem zweiten elastischen Ring 17. Die zweite Seitenfläche 154 hat eine konkave Form. Der zweite elastische Ring 17 wird aufgrund der konkaven Form der zweiten Seitenfläche 154 gehalten. Die zweite Seitenfläche 154 ist derart geneigt, dass ihr Außendurchmesser von der zweiten Bodenfläche 153 in Richtung auf die zweite distale Endfläche 152 abnimmt. Das Element 11 der stationären Seite hat eine zweite Kontaktfläche 111, die sich mit dem zweiten elastischen Ring 17 in Kontakt befindet. Die zweite Kontaktfläche 111 ist in der gleichen Richtung geneigt wie die zweite Seitenfläche 154.
-
Durch die Drehung der ersten Gleitdichtung 14 mit dem Element 12 der Drehseite gleitet die erste Gleitfläche 145 an der zweiten Gleitfläche 155. Die erste Gleitfläche 145 und die zweite Gleitfläche 155 werden durch die elastische Kraft von dem ersten elastischen Ring 16 und von dem zweiten elastischen Ring 17 aneinandergepresst. Dadurch wird der Bereich zwischen der ersten Gleitfläche 145 und der zweiten Gleitfläche 155 abgedichtet, wenn das Element 12 der Drehseite gedreht oder gestoppt wird.
-
(Konfiguration der Gleitdichtung)
-
Im Folgenden wird die Zusammensetzung der Gleitdichtung beschrieben. Eine Gleitdichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, B, wobei der Rest aus Fe und aus unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Die Anteile von C, Si, Ni, Cr, Mo, V und B sind: C: 2,2 bis 3,9 Gew.-%, Si: 0,5 bis 3,5 Gew.-%, Mn: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, Ni: 0,5 bis 4,3 Gew.-%, Cr: 7,5 bis 25,0 Gew.-%, Mo: 0 bis 8,0 Gew.-% (ausschließlich 0%), V: 0 bis 6,0 Gew.-% (ausschließlich 0%) und B: 0,02 bis 0,4 Gew.-%. Der Cr-Anteil in der Stammphase beträgt 2,00 bis 5,41 Gew.-%. Der Graphit-Anteil beträgt 0,05 bis 0,35% der Fläche. Der Carbonborid-Anteil beträgt 19 bis 40% der Fläche. Vorzugsweise beträgt der Cr-Anteil in der Stammphase 2,00 bis 3,50 Gew.-%, der Graphit-Anteil beträgt 0,05 bis 0,30% der Fläche, und der Carbonborid-Anteil beträgt 25 bis 35% der Fläche. Die Bedeutung der Bestandteile ist wie folgt.
-
C bildet Carbide. Darüber hinaus ist C notwendig, damit die Stammphase zu Martensit wird. Wenn der C-Gehalt jedoch zu gering ist, ist seine Wirkung ungenügend. Ist der C-Gehalt zu hoch, wird die Zähigkeit verringert. Deshalb beträgt der Anteil von C 2,2 bis 3,9 Gew.-%.
-
Si fördert die Desoxidierung und verbessert die Gießfließfähigkeit. Wenn der Si-Anteil jedoch zu gering ist, ist seine Wirkung ungenügend. Ist der Si-Anteil zu hoch, wird die Zähigkeit verringert. Deshalb beträgt der Anteil von Si 0,5 bis 3,5 Gew.-%.
-
Mn ist ein für die Desoxidierung und Entschwefelung notwendiges Element. Wenn der Mn-Anteil jedoch zu gering ist, ist seine Wirkung ungenügend. Ist der Mn-Anteil zu hoch, wird die Zähigkeit verringert. Deshalb beträgt der Anteil von Mn 0,1 bis 2,0 Gew.-%.
-
Ni verbessert die Härtbarkeit und fördert die Entwicklung von Martensit. Wenn der Ni-Anteil jedoch zu gering ist, ist seine Wirkung ungenügend. Ist der Ni-Anteil zu hoch, wird das Austenit zu stabil, und es bildet sich eine große Menge an Restaustenit. Deshalb beträgt der Anteil von Ni 0,5 bis 4,3 Gew.-%.
-
Cr bildet Carbide und verbessert die Härtbarkeit in der Stammphase. Wenn jedoch der Cr-Anteil zu gering ist, verringert sich die Menge an Carbiden und verschlechtert sich die Abnutzungsbeständigkeit. Ist der Cr-Anteil zu hoch, wird durch eine Vergröberung der Carbide eine anormale Abnutzung gefördert. Deshalb beträgt der Anteil von Cr 7,5 bis 25 Gew.-%.
-
Mo bildet Carbide und haftet an der Stammphase, um die Stammphase zu verstärken. Wenn der Mo-Anteil zu hoch ist, verringert sich die Zähigkeit. Deshalb beträgt der Anteil von Mo 0 bis 8 Gew.-%.
-
V bildet Carbide und verbessert die Abnutzungsbeständigkeit. Wenn der V-Anteil zu hoch ist, verringert sich die Zähigkeit. Deshalb beträgt der Anteil von V 0 bis 6 Gew.-%.
-
Die Zugabe von B verbessert die Druckfestigkeit. Wenn der B-Anteil jedoch zu gering ist, wird seine Wirkung minimiert. Ist der B-Anteil zu hoch, zeigt sich die vorgenannte Wirkung nicht. Deshalb beträgt der Anteil von B 0,02 bis 0,4 Gew.-%.
-
Cr in der Stammphase verbessert die Wärmebeständigkeit. Graphit verbessert die Abnutzungsbeständigkeit und die Kompatibilität. Carbonborid verbessert die Abnutzungsbeständigkeit und den Blockierwiderstand. Die Anteile von Cr, Graphit und Carbonborid stehen in gegenseitiger Beziehung und werden entsprechend dem B-Gehalt eingestellt. Deshalb beträgt der Anteil von Cr in der Stammphase 2 bis 5,41 Gew.-%. Der Anteil von Graphit beträgt 0,05 bis 0,35% der Fläche. Der Anteil von Carbonborid beträgt 19 bis 40% der Fläche.
-
[Ausführungsformen]
-
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend beschrieben. In Tabelle 1 sind die Bestandteile, die Härte und die Druckfestigkeit von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angegeben. In Tabelle 2 sind die Bestandteile, die Härte und die Druckfestigkeit von Vergleichsbeispielen angegeben. Der Anteil von Cr in der Stammphase ist in Gew.-% angegeben, und der Anteil von Graphit und Carbonborid ist jeweils als Prozentanteil der Fläche angegeben.
(Tabelle 1)
| | Bestandteil Gew.-% | Menge an Cr In Stammphase | Menge an Graphit | Menge an Carbonborid | Druckfestigkeit kN |
| | C | Si | Mn | Ni | Cr | Mo | V | B |
| 1 | 2.75 | 1.57 | 0.77 | 1.30 | 15.5 | 2.30 | 1.43 | 0.02 | 3.24 | 0.05 | 26 | 6.3 |
| 2 | 2.70 | 1.56 | 0.77 | 1.31 | 15.4 | 0.01 | 1.43 | 0.05 | 3.26 | 0.15 | 24 | 6.6 |
| 3 | 2.71 | 1.58 | 0.76 | 1.30 | 15.4 | 2.31 | 1.44 | 0.11 | 3.17 | 0.20 | 22 | 9.2 |
| 4 | 3.21 | 1.55 | 0.73 | 1.30 | 15.1 | 2.35 | 1.51 | 0.05 | 3.41 | 0.05 | 32 | 7.4 |
| 5 | 2.70 | 0.57 | 0.21 | 1.29 | 15.4 | 2.28 | 1.43 | 0.17 | 3.10 | 0.22 | 25 | 7.8 |
| 6 | 2.65 | 1.58 | 0.75 | 1.26 | 15.3 | 2.27 | 1.42 | 0.40 | 2.97 | 0.10 | 29 | 6.2 |
| 7 | 2.72 | 1.58 | 0.77 | 1.28 | 15.4 | 2.20 | 0.01 | 0.08 | 3.02 | 0.14 | 24 | 6.5 |
| 8 | 3.36 | 1.30 | 0.75 | 1.31 | 14.9 | 2.42 | 0.01 | 0.08 | 2.22 | 0.11 | 29 | 6.1 |
| 9 | 2.71 | 1.59 | 0.75 | 1.29 | 15.9 | 2.31 | 4.95 | 0.11 | 4.93 | 0.18 | 21 | 7.0 |
| 10 | 2.24 | 1.58 | 0.75 | 1.26 | 15.3 | 2.27 | 1.42 | 0.40 | 2.97 | 0.10 | 24 | 6.5 |
| 11 | 3.03 | 1.30 | 0.52 | 1.88 | 14.2 | 2.03 | 1.09 | 0.10 | 3.05 | 0.11 | 33 | 7.1 |
| 12 | 3.20 | 1.81 | 0.96 | 1.55 | 15.9 | 2.56 | 1.70 | 0.25 | 3.14 | 0.31 | 28 | 7.2 |
| 13 | 3.48 | 1.04 | 1.96 | 1.04 | 16.3 | 4.10 | 0.80 | 0.03 | 2.71 | 0.07 | 36 | 5.9 |
| 14 | 3.94 | 1.20 | 0.11 | 3.33 | 7.5 | 7.58 | 2.40 | 0.07 | 1.96 | 0.06 | 40 | 5.8 |
| 15 | 3.65 | 0.54 | 1.38 | 4.30 | 9.8 | 5.40 | 2.10 | 0.04 | 2.01 | 0.09 | 33 | 6.2 |
| 16 | 3.40 | 3.45 | 1.97 | 0.52 | 25.1 | 0.80 | 5.98 | 0.12 | 5.30 | 0.35 | 39 | 6.5 |
| 17 | 3.20 | 3.40 | 1.98 | 3.20 | 17.8 | 1.60 | 0.01 | 0.09 | 2.81 | 0.14 | 29 | 6.4 |
(Tabelle 2)
| | Bestandteil Gew.-% | Menge an Cr In Stamm phase | Menge an Graphit | Menge an Carbonborid | Druckfestigkeit kN |
| | C | Si | Mn | Ni | Cr | Mo | V | B |
| 1 | 2.72 | 1.58 | 0.77 | 1.28 | 15.4 | 2.20 | 1.39 | 0.01 | 3.16 | 0.00 | 31 | 6.2 |
| 2 | 3.36 | 1.30 | 0.75 | 1.31 | 14.9 | 2.42 | 1.58 | 0.01 | 2.33 | 0.00 | 33 | 5.1 |
| 3 | 3.31 | 2.10 | 0.98 | 1.73 | 20.3 | 2.99 | 1.41 | 0.69 | 2.73 | 0.00 | 41 | 5.5 |
| 4 | 3.20 | 1.55 | 0.72 | 1.30 | 15.2 | 2.34 | 1.51 | 0.00 | 3.29 | 0.00 | 38 | 5.9 |
| 5 | 2.72 | 1.58 | 0.77 | 1.28 | 15.4 | 2.20 | 0.01 | 0.00 | 3.00 | 0.00 | 30 | 6.2 |
| 6 | 3.36 | 1.30 | 0.75 | 1.31 | 14.9 | 2.42 | 0.01 | 0.00 | 2.21 | 0.00 | 32 | 5.1 |
| 7 | 2.71 | 1.59 | 0.75 | 1.29 | 15.9 | 2.31 | 4.95 | 0.00 | 4.10 | 0.00 | 28 | 6.4 |
| 8 | 3.20 | 3.40 | 1.98 | 3.20 | 17.8 | 1.60 | 0.01 | 0.01 | 2.02 | 0.00 | 34 | 5.2 |
| 9 | 3.47 | 1.04 | 1.97 | 1.04 | 16.3 | 4.10 | 0.79 | 0.01 | 2.51 | 0.00 | 42 | 5.3 |
| 10 | 3.99 | 1.20 | 0.10 | 3.33 | 7.5 | 7.56 | 2.40 | 0.01 | 1.88 | 0.00 | 46 | 5.2 |
| 11 | 3.61 | 0.55 | 1.38 | 4.30 | 9.8 | 5.40 | 2.10 | 0.01 | 1.81 | 0.00 | 38 | 5.5 |
| 12 | 3.44 | 3.45 | 1.97 | 0.51 | 24.8 | 0.80 | 5.98 | 0.01 | 4.85 | 0.00 | 45 | 5.5 |
| 13 | 3.21 | 3.39 | 1.98 | 3.19 | 17.6 | 1.56 | 0.01 | 0.01 | 1.91 | 0.00 | 34 | 5.4 |
-
Das Verfahren zum Messen des Flächenprozentanteils des Carbonborids ist wie folgt. Muster von den Beispielen und Vergleichsbeispielen werden mit einem 1 µm Aluminiumoxid-Abziehstein poliert und dann die Carbide zum Vorschein gebracht, indem die Muster in einer Nital-Ätzlösung geätzt werden. Als Beispiel ist in 3 eine Oberflächenphotographie von Beispiel 13 in einem Zustand, in dem die Carbide zum Vorschein kommen, gezeigt. Bereiche, die heller sind als die anderen Bereiche in 3, sind die Carbide. Die Carbide werden durch eine Bildverarbeitung in der auf diese Weise erstellten Oberflächenphotographie kenntlich gemacht, und der Anteil der Fläche, die von den Carbiden eingenommen wird, gegenüber der Gesamtfläche werden als Flächen-% des Carbonborids abgeleitet.
-
Das Verfahren zum Messen des Flächenprozentanteils von Graphit ist wie folgt. Muster von Beispielen und Vergleichsbeispielen werden mit einem 1 µm Aluminiumoxid-Abziehstein poliert und dann unter einem Mikroskop betrachtet. Ein Photomikrograph von Beispiel 2 ist als Beispiel in 4 dargestellt. Der Flächenanteil an der Gesamtfläche, der von den schwarzen Bereichen (Graphit) in dem auf diese Weise erstellten Photomikrograph eingenommen wird, wird als Flächen-% des Graphits abgeleitet.
-
5 zeigt ein Verfahren zum Bewerten der Druckfestigkeit. Wie in 5 dargestellt ist, wird eine Gleitdichtung 21 mit einem zwischengelegten Dichtungsring 22 auf einer Wiege 23 angeordnet. Eine Kompressionskraft F wird in der radialen Richtung der Gleitdichtung 21 ausgeübt, und die Last, bei der die Gleitdichtung 21 bricht, wird gemessen.
-
Wenn der Anteil von B innerhalb eines Bereichs von 0,02 bis 0,4 Gew.-% liegt, wie in den Beispielen 1 bis 17 angegeben, wird Graphit abgespalten. Graphit wird jedoch nicht abgespalten, wenn der Anteil von B 0,01 Gew.-% oder weniger beträgt, wie in den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 4 bis 13. Graphit wird nicht abgespalten, wenn der Anteil von B 0,69% beträgt, wie in Vergleichsbeispiel 3. Ferner wird die Druckfestigkeit in den Beispielen 1 bis 17 im Vergleich zu jener der Vergleichsbeispiele 1 bis 13 verbessert, wie in den Tabellen 1 und 2 zu sehen ist.
-
Durch die Gleitbewegung und die Adhäsion infolge der Drehung des Elements der Drehseite ist die Gleitfläche der Gleitdichtung stellenweise hohen Temperaturen von etwa 500°C ausgesetzt. Dadurch zeigt die Gleitdichtung nach dem Einsatz eine Enthärtungstendenz aufgrund des Temperns (oder Anlassens). Deshalb wurden Änderungen vor und nach dem Einsatz von Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 mit Hilfe einer Dichtungsprüfvorrichtung 30, die in 6 gezeigt ist, ausgewertet. Wie 6 zeigt, wurde ein Paar von Gleitdichtungen 31 und 32 in Schmutzwasser in der Dichtungsprüfvorrichtung 30 angeordnet. Die Gleitdichtung 31 wurde an einem Dichtungsring 33 fixiert. Auf die Gleitdichtung 32 wurde über einen Dichtungsring 34 eine Kraft ausgeübt, während die Dichtung einer Drehung R um die Mittelachse ausgesetzt wurde. Die Gleitflächen wurden aneinandergepresst. Eine lineare Druckkraft (lineare Belastung = Druckbelastung / Umfang des Dichtungsaußendurchmessers) von 2,5 kgf/cm wurde auf die Gleitflächen ausgeübt, und es wurde unter Einschluss in Maschinenöl EO # 30 über eine Dauer von 300 Stunden eine Haltbarkeitsprüfung durchgeführt. Die Abnutzungsbeständigkeit, der Blockierwiderstand und die Kompatibilität wurden auf der Basis von Änderungen des Abnutzungsbetrags, des Aussehens und der Härte nach der Prüfung ausgewertet.
-
Die Änderungen an den Gleitflächen vor und nach der Prüfung sind in 7 dargestellt. Die gestrichelte Linie in 7 zeigt die Gestalt in der Nähe (siehe Abschnitt A in 6) der Gleitfläche vor der Prüfung. Die durchgezogene Linie in 7 zeigt die Gestalt in der Nähe der Gleitfläche nach der Prüfung. 7(a) zeigt die Umgebung der Gleitfläche der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4. 7(b) zeigt die Umgebung der Gleitfläche der Gleitdichtung gemäß Vergleichsbeispiel 4. Zur leichteren Erkennung zeigt 7 die Änderungen in einem vertikalen und horizontalen Vergleich. Der Abnutzungsbetrag der Gleitfläche in Beispiel 4 ist geringer als der des Vergleichsbeispiels 4, wie in 7 deutlich zu erkennen ist.
-
Das Aussehen der Gleitflächen vor und nach der Prüfung ist in 8 dargestellt. 8(a) ist eine Vergrößerung der Gleitflächen der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4. 8(b) ist eine Vergrößerung der Gleitflächen der Gleitdichtung gemäß Vergleichsbeispiel 4. Bei der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4 lässt sich durch die Betrachtung des Aussehens der Gleitflächen nach der Prüfung erkennen, dass diese verglichen mit der Gleitdichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 eine geringere Blockierung und eine bessere Kompatibilität zeigt.
-
Änderungen der Härte der Gleitflächen vor und nach der Prüfung sind in Tabelle 3 angegeben. Wie Tabelle 3 zeigt, ist die Gleitfläche der Gleitdichtung gemäß Vergleichsbeispiel
4 vor der Prüfung härter als die Gleitfläche der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4. Die Gleitfläche der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4 ist jedoch nach der Prüfung härter als die Gleitfläche gemäß dem Vergleichsbeispiel
4. Es ist daher zu erkennen, dass die Enthärtung aufgrund des Temperns (oder Anlassens) der Gleitfläche bei der Gleitdichtung gemäß Beispiel 4 stärker begrenzt ist als bei der Gleitdichtung gemäß Vergleichsbeispiel
4.
(Tabelle 3)
| | Härte vor dem Test (Hv) | Härte nach dem Test (Hv) |
| Beispiel 4 | 858 | 824 |
| Vergleichsbeispiel 4 | 891 | 803 |
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Erfindungsgemäß wird eine Gleitdichtung bereitgestellt, bei der sich die Festigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit unter Einschränkung einer Herabsetzung der Produktionsleistung verbessern lassen.