AT152215B - Lagerschalen aus Leichtmetall-Legierungen. - Google Patents

Description

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  Lagersehalen aus Leichtmetall-Legierungen. 



   Bisher wurden die Lagerschalen z. B. für Dampfmaschinen, Lokomotiven, Verbrennung-   kraftmaschinen   u. dgl. aus einer   Stützschale   aus Schwermetall, wie z. B. Rotguss, Messing, Gusseisen oder gar Stahl, hergestellt und dann die Lauffläche mit einem Lagermetall, z. B. einer Zinn-oder Bleilegierung, neuerdings mit einer Kupfer-Blei-Legierung ausgefüttert. Mit der Zunahme der Lagerbeanspruchungen und der Gleitgeschwindigkeiten genügten diese Bauarten nicht mehr. Die Zinnund Bleilegierungen werden z. B. bei raschlaufenden Fahrzeugmotoren von der Stützschale losgeschlagen und dann zerstört. Die Kupfer-Blei-Legierungen erzeugen infolge ihres hohen Reibungskoeffizienten eine hohe Reibungswärme und die Lagerzapfen müssen gehärtet sein, um deren Abnützung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten. Ausserdem müssen sowohl die Metalle Zinn.

   Kupfer und auch Blei zum weitaus grössten Teil vom Ausland eingeführt werden. Die Entwicklung gerade in dem Motorenbau ist ausserdem bis zu immer höheren Betriebstemperaturen fortgeschritten. So sind heute Kühlmitteltemperaturen von 140  im Flugmotorenbau normal. Unter solchen Verhältnissen steigt auch die Lagertemperatur, so dass auch aus diesem Grunde   Zinn-und Bleilegierungen   als Ausguss keine Verwendung mehr finden können. 



   Gemäss Erfindung wird die Lagerschale aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und mit einer Aluminium-oder Magnesiumlegierung ausgefüttert. Wegen der mechanischen Beanspruchungen der Lager muss der äussere Teil aus Aluminiumlegierungen mit hohen Festigkeitseigenschaften, die auch bei höheren Temperaturen erhalten bleiben, bestehen. Für die Gleitfläche werden dagegen etwas weichere Legierungen mit guten Laufeigenschaften und geringeren Reibungskoeffizienten benutzt. 



   Besonders wichtig für ein solches aus zwei verschiedenartigen Aluminiumlegierungen bestehendes   Lager ist eine sorgfältige Verbindung der beiden Legierungen miteinander. Diese oxydieren ja bekannter-   weise oberflächlich sehr leicht und hindern die für Lager unbedingt erforderliche kohäsive Haftung zwischen Schale und Ausguss. Ein Herstellungsverfahren, mit Hilfe dessen es gelingt, eine solche Haftung einwandfrei durchzuführen, besteht darin, in einer Form mit Kern zunächst einen Hohlraum mit der Legierung der Stützschale auszugiessen und dann solange das Metall der Stützschale noch im flüssigen oder halbweichen Zustand ist, einen getrennt davon gegossenen Ausguss ebenfalls noch im flüssigen bzw. halbweichen Zustand in die Form einzuschieben. In beiliegenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen dieses Verfahrens dargestellt.

   Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch eine Kokille, bei der das Einschieben unter Verdrängung eines Teiles des noch flüssigen Metalles der Stützschale vor sich geht. Hiebei bedeutet 1 die äussere Formwand, 2 einen Kern ; der zwischen beiden gebildete Hohlraum entspricht bei 3 der   Stärke   des Gesamtlagers, bei 4 dagegen nur der Dicke des aufzubringenden Ausgusses. Der Gusshohlraum ist unten durch die Formwand 1 abgeschlossen, oben dagegen durch einen am Kern 2 angebrachten Bund 5. Bei der Herstellung des Lagers wird nun so vorgegangen, dass zunächst das Metall des Ausgusses in den Hohlraum 4 eingegossen wird und hierauf das Metall der Stützschale in den Hohlraum   3.   Die Metallmenge, die den Hohlraum 4 füllen soll, ist dabei von vornherein dosiert, so dass gerade dieser Hohlraum ausgefüllt wird.

   Sobald nun die Metalle zu erstarren beginnen, zweckmässig noch so lange sie sich bei Temperaturen zwischen Liquidus-und Soliduskurve befinden, wird der Kern 2 nach oben gezogen und   hiedureh   der Hohlraum 4 unter Verdrängung eines Teiles des Metalles von Hohlraum. 3 zur Anlagerung an den Rest des in Hohlraum 3 verbleibenden Metalles gebracht. 

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   Das Metall des Hohlraumes 3 kann dabei von vornherein nicht ganz bis zur Auffüllung dieses Raumes eingegossen sein, so dass erst durch die Verdrängung die vollständige Füllung erfolgt. Das überflüssige Metall kann aber auch durch die Eingussöffnung austreten. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise selbst die schwierige Frage einer kohäsiven Haftung zweier Leichtmetallegierungen im Guss zustand erreicht wird. 



   Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform. Auch hiebei bedeutet 1 die Formwand einer Kokille und 2 einen Kern. Zwischen beiden werden jedoch die Hohlräume 6 für das Metall der Stützschale und 7 für das Metall des Eingusses gebildet. Der Hohlraum 6 entspricht dabei von vornherein der Wandstärke, die die Stützschale im Endzustand erhalten soll. Der Kern selbst schliesst die beiden Hohlräume gegeneinander vor Beginn des Giessens ab. Bei diesem Verfahren wird zunächst der Hohlraum 6 voll gefüllt und unmittelbar anschliessend daran der Hohlraum 7, der zwischen der Form und einer   Verjüngung   des Kernes 2 gebildet ist. 



   Gleichzeitig damit oder in unmittelbarem Anschluss wird der Kern 2 abgesenkt und gegebenenfalls Metall in den Hohlraum 7 weiter nachgefüllt, so dass die Verbindung im völlig flüssigen Zustand erfolgt. 



   Bei beiden Verfahren wird naturgemäss Form und Kern entsprechend vorgewärmt, damit kein frühzeitiges Erstarren-Schalenbildung an den   Formwänden-erfolgt.   



   Schliesslich ist es auch möglich, die Verbindung mittels Schleuderguss herzustellen. Hiebei wird eine rotierende Schleuderform mit soviel Material, als für die Stützschale erforderlich, angefüllt und auf die noch flüssige   Stützschalenschicht   der Lagerausguss aufgegossen. 



   Man kann auch in besonderen Fällen die nach dem üblichen Herstellungsverfahren fertig gegossene Stützschale in eine Schleudergussmaschine einsetzen, die innere Bohrung erhitzen, bis die Oberfläche lokal Schmelztemperatur angenommen hat und dann den Leichtmetallagerausguss einschleudern. 



   Als Metall der Stützschale wird z. B. eine Legierung verwendet, die aus Aluminium mit etwa 20-22% Silizium und gegebenenfalls weiteren Zusätzen an Magnesium, Nickel, Kobalt, Chrom und/oder Mangan bis etwa je 2% besteht, oder andere Leichtmetallegierungen mit ähnlich hohen Festigkeitseigenschaften. Als Metall des Ausgusses kommt dagegen zweckmässig eine Legierung in Betracht, die aus Aluminium mit etwa 5-10% Antimon besteht, weiterhin auch eine Aluminium-MagnesiumLegierung mit   etwa 5-10% Magnesium, schliesslich   auch   eine Magnesiumlegierung   mit etwa 5-10% Aluminium oder geringen Zusätzen an Pb oder Si, die im Grundmetall andere Kristallarten bilden. Von den genannten Legierungen hat diejenige der Stützschale eine Härte von etwa 100, die des Ausgusses von etwa   30-60/cg/mm2.   



   Die Vorteile eines Lagers gemäss Erfindung sind vielfach. Es besitzt ein leichteres Gewicht, höheres Wärmeleitvermögen, höhere Widerstandsfähigkeit gegen Erwärmung als z. B. Lager mit Weissmetallausguss, einen geringeren Verschleiss von Lager und Zapfen, selbst wenn dieser nicht gehärtet ist, schliesslich auch eine erhebliche Ersparnis an ausländischen Rohstoffen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Aus zwei verschiedenen Legierungen zusammengesetztes Lager, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale aus einer Aluminiumlegierung hoher Festigkeit, das Futter hingegen aus einer Aluminium-oder Magnesiumlegierung mit guten Laufeigenschaften besteht.

Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Herstellung von Lagern gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der beiden Legierungen im flüssigen Zustand bzw. halbflüssigen Zustand erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Futter auf die in einer Schleudervorrichtung rotierende Stützschale aufgeschleudert wird, so lange mindestens deren Oberfläche sich in flüssigem oder halbflüssigem Zustande befindet.

   4. Verfahren zur Herstellung von Lagern, die aus einer Stützschale und einem Futter aus verschiedenen Metallen bestehen, insbesondere von Lagern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall des Futters unter Verdrängung eines Teiles des Metalles der noch flüssigen Stützschale in flüssigem oder halbflüssigem Zustande in den inneren Raum der Stützschale eingeschoben wird.

   5. Verfahren zur Herstellung von Lagern, die aus einer Stützschale und einem Futter aus verschiedenen Metallen bestehen, insbesondere von Lagern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Stützschale in ihrer natürlichen Endstärke gegossen und unmittelbar anschliessend daran das in einem durch Verjüngung des Kernes gebildeten Hohlraum gegossene Futtermetall unter Verschiebung des Kernes gegen die innere Oberfläche der Stützschale angelagert wird.