Sinterbrons
 

De as van een decoupeerzaag geleid in poreuze lagers. Een omkeermechanisme is verkregen door een op het tandwiel excentrisch gemonteerd lager in een sleuf te laten bewegen. Bij een translerende beweging raakt veel smeermiddel verloren waardoor een vetkamer nodig is.

Poreuze lagers zijn gefabriceerd door middel van sinteren, waarbij metaalkorrels worden samengeperst bij hoge druk en temperatuur waarbij deze samensmelten. Ondanks dit samensmelten blijft er ruimte tussen de korrels waardoor een poreus materiaal verkregen wordt. Door de poriŽn te impregneren met een vloeibaar of vast smeermiddel wordt een lagermateriaal verkregen dat voldoende smeermiddel bevat voor een zekere levensduur. Als gevolg van de poriŽn is het materiaal bros en gevoelig voor scheuren.

Behalve poreus brons voor lagers zijn er diverse andere poreuze materialen waaronder keramische materialen, gesinterd kool (koolborstels van elektromotoren), gesinterde kunststoffen, producten opgebouwd met rapid prototyping enz.

In consumenten producten wordt veelvuldig gebruik gemaakt van poreus bronzen lagers bestaande uit 90% brons, 10% tin en vaak enige grafiet en lood om de noodloopeigenschappen te verbeteren. Naast poreus brons wordt veel gebruik gemaakt van poreus ijzer, welke hogere belastingen kan verdragen maar minder geschikt is bij hoge glijsnelheid.

Smeringsregime: Ongeveer 10 tot 35% van het poreus materiaal bestaat uit poriŽn waardoor relatief veel smeermiddel kan worden opgenomen. Tegelijkertijd voorkomt het poreus materiaal de opbouw van een smeerfilm tussen de bewegende delen door hydrodynamische drukopbouw. De hydrodynamische druk zorgt wel voor een goede smeermiddel circulatie door het materiaal en in het lager [Morgan, 1957]. Uit Stribeck curve metingen blijkt afhankelijk van de snelheid en de belasting zogenaamde mengsmering op te treden.

circulatie van olie in een sinterlager >>>

 
In het uitzonderlijke geval dat de poriŽn 100% gevuld zijn met olie, dit is wanneer het lager ondergedompeld is, zal volle film smering ontstaan. In alle andere omstandigheden waarbij lucht in de poriŽn is ingesloten ontstaat mengsmering waarbij de belasting deels door de hydrodynamische drukopbouw wordt doorgeleid en deels door contact. Tijdens stilstand kan de lagerspleet door capillaire werking gevuld raken waarna bij opstarten enkele minuten een smeerfilm in stand blijft.

Inlopen: In een stationair contact kan een perfect glad loopvlak ontstaan waarbij de smeringsconditie wordt verbeterd. Daarnaast kunnen de poriŽn lokaal dichtgesmeerd worden. Deze effecten bevorderen hydrodynamische smering tijdens het inlopen. Start-stop cycli kunnen het inloopproces versnellen. Zonder stationair contact is er nagenoeg geen inloop effect waardoor de initiŽle wrijving en slijtagesnelheid onveranderd doorgaat.

Wrijving en slijtage. In onderstaande tabel zijn de testgegevens opgenomen van een poreuze sintermaterialen in vergelijking met PA6.6 getest in een pin-on disk configuratie met een bolle pin en een roterende disk van gereedschapsstaal (pin: F=10 N, Rpin=4 mm; disk: v=0.03 m/s, Ra<0.1, H=60Rc; testduur t=2 uur).
 
materiaal Ķ [-] k∑10-15 [m2/N] PV [MPa∑m/s]
poreus brons
poreus ijzer brons
poreus ijzer
polyamide 6.6
0.06...0.1
0.13
0.1
0.35
0.3...0.9
0.17
0.08
5.7
1.75
1.25
1.05
0.10


Morgan, V.T. and Cameron, A, 1957, "Mechanics of lubrication in porous metal bearings". Proceedings of the conference on lubrication and wear. London, p.151-157.

Braun, A.L.,  "Investigations on porous bearings", Philips Nat. Lab. Technical note no. 155/77

www.tribology-abc.com