AT323477B - Verbundgleitlager - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung, einer Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten Blei-Zinn-Kupferlaufschicht. 



   Moderne Hochleistungsglieder weisen im allgemeinen eine Stahlstützschale auf, die dem Lager die für die feste Einspannung und den guten Sitz notwendige Festigkeit verleiht. In dieser Stahlstützschale befindet sich dann die Lagermetallschicht, die aus einer Lagerlegierung auf Kupfer- oder Leichtmetallbasis besteht. Die Stahlstützschale kann auch entfallen, wenn die Lagermetallschicht selbst eine entsprechende Festigkeit aufweist. Bei der Laufschicht handelt es sich um eine in der Regel galvanisch aufgetragene Schicht aus einer Blei-Zinn-Kupferlegierung. 



   Bei solchen Lagern würde nun, falls als Lagermetallschicht eine Lagerlegierung auf Kupferbasis gewählt wird, bei höheren Betriebstemperaturen des Lagers aus der Laufschicht Zinn in die Lagermetallschicht eindiffundieren und dadurch einerseits zu verminderter Korrosionsfestigkeit der Laufschicht und anderseits durch Bildung spröder Kupfer-Zinn-Phasen in der übergangszone unter erschwerten Betriebsbedingungen zum Ablösen der Laufschicht führen. 



   Es ist bereits bekannt, die Lagermetallschicht vor dem Aufbringen der Laufschicht mit einer Zwischenschicht aus einem Metall der Eisengruppe oder Messing oder Kupfer bzw. einer sonstigen Kupferlegierung zu überziehen. Es hat sich aber gezeigt, dass derartige Zwischenschichten gegebenenfalls die Bildung von spröden, störenden Phasen in der übergangszone verhindern, dass sie aber nicht imstande sind, die Abwanderung des Zinns aus der Laufschicht zu blockieren.

   Es wird lediglich eine Verzögerung der Zinnabwanderung erreicht, und es bildet sich in der Laufschicht in der übergangszone zu der anschliessenden Zwischenschicht eine je nach Höhe und Dauer der Temperatureinwirkung mehr oder weniger dicke Zone mit einer Zinnanreicherung, die zufolge des mit der Temperatur und der Dauer der Temperatureinwirkung ansteigenden Anteils an Eutektikum (Schmelzpunkt 183 C) eine nur geringe Warmhärte aufweist. Unter extremen Betriebsbedingungen kann dann der eutektische Schmelzpunkt örtlich oder an grösseren Teilen der Lauffläche überschritten werden, was durch Anschmelzen der zinnreichen Zone zu schweren Lagerschäden durch Laufschichtzerstörung führt. 



   Dieser Nachteil zeigt sich in gleicher Weise bei Verbundgleitlagern, deren Lagermetallschicht aus einer Leichtmetallegierung besteht. Die Zwischenschicht ist zwar bei solchen Lagern nicht wegen der zu befürchtenden Zinndiffusion, sondern als Deckschicht erforderlich, welche die Leichtmetalllegierung während des Auftragens der Laufschicht vor dem Angriff der Laufschichtelektrolyten schützt, doch ergibt sich letztlich die gleiche Problematik der Zinnanreicherung zufolge der nicht völlig diffusionsneutralen Zwischenschicht. 



   Es ist ferner bekannt, die Zinnabwanderung dadurch verhindern zu wollen, dass man die Laufschicht mit erhöhtem Kupfergehalt ausführt, um so das Zinn in der Laufschicht zurückzuhalten (deutsche Auslegeschrift 1077026). Auch wenn man dabei eine Laufschicht wählt, deren Kupferanteil sich über die Laufschichtdicke stetig verändert, wird, da die vorstehend beschriebene Zwischenschicht fehlt, der gewünschte Effekt der Verhinderung einer Zinnanreicherung bzw. der Verhinderung der Bildung der spröden Kupfer-Zinn-Phasen nicht erreicht. Die feine und gleichmässige Verteilung des Kupfers in der Laufschicht trägt zur Vermeidung der Zinnabwanderung offensichtlich ebensowenig bei wie die stetige Veränderung des Kupfergehalts über die Laufschichtdicke. 



   Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, alle diese Mängel zu beseitigen und ein Verbundgleitlager der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem störende   Zinnanreicherungen   in der Laufschicht bzw. an der Grenze zur Zwischenschicht auch bei extremen Betriebsbedingungen mit Sicherheit vermieden werden. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Laufschicht aus mehreren übereinanderliegenden Zonen mit gegeneinander sprunghaft geändertem Kupfergehalt besteht. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass man die Zinnanreicherung nicht grundsätzlich verhindern muss, dass es vielmehr nur darauf ankommt, die Dicke und den Zinngehalt dieser Diffusionszone so zu vermindern, dass keine störenden Auswirkungen mehr auftreten. Durch die erfindungsgemässe Unterteilung der Laufschicht in mehrere Zonen mit sprunghaft geändertem Kupfergehalt wird die Anzahl der die Diffusion auslösenden Grenzen zwischen Zonen verschiedenen Kupfergehalts vervielfacht und dementsprechend die jeweilige Zinnanreicherung an den einzelnen Grenzen auf ein ungefährliches Mass herabgesetzt. 



   Um eine Vielzahl ausgeprägter Grenzen zu erreichen, wechseln in der Laufschicht Zonen höheren Kupfergehalts mit Zonen niedrigeren Kupfergehalts ab. 



   Erfindungsgemäss ist die Dicke der einzelnen Laufschichtzonen verschieden,   u. zw.   ist es zweckmässig, wenn die Laufschichtzonen höheren Kupfergehalts jeweils dünner als jene mit niedrigeren Kupfergehalts ausgebildet sind. Dadurch, dass die Dicke der Laufschichtzonen verschieden gewählt wird, lässt sich die Durchschnittshärte der Gesamtlaufschicht variieren, wobei durch die jeweils dünneren Schichten höheren Kupfergehalts eine zu grosse Aufhärtung des Lagers vermieden wird.

   Die Erfindung gibt auch die Möglichkeit, den Kupfergehalt der Laufschichtzonen höheren Kupfergehalts   und/oder   jener der Laufschichtzonen niedrigeren Kupfergehalts von Zone zu Zone zu ändern, um auf diese Weise verschiedene Lagereigenschaften, beispielsweise eine härtere Laufschichtoberfläche verbunden mit weicherem Untergrund, zu erreichen. 

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   In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und rein schematisch dargestellt,   u. zw.   zeigen Fig. l den Schichtaufbau eines Verbundgleitlagers und Fig. 2 den Verlauf des Kupfergehalts über die Laufschichtdicke. 



   Auf einer   Lagermetallschicht --1-- aus   einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung ist eine Zwischenschicht   - 2-- aufgebracht,   die aus einem Metall der Eisengruppe bzw. einer Legierung aus solchen Metallen oder aus Messing bestehen kann. über der Zwischenschicht befindet sich eine   Blei-Zinn-Kupferlaufschicht--3--.   Diese Laufschicht besteht ihrerseits aus vier   Zonen-4-mit   geringerem Kupfergehalt und drei Zonen-5höheren Kupfergehalts, wie sich dies aus dem Vergleich der Fig. l und 2 klar ergibt, wobei in Fig. 2 auf der Abszisse der Kupfergehalt und auf der Ordinate die Laufschichtdicke aufgetragen sind. 



   Durch die Unterteilung der   Laufschicht--3--in   insgesamt sieben verschiedenen Zonen ergeben sich auch sieben hinsichtlich einer Zinnanreicherung massgebliche Grenzen, zwischen diesen Zonen verschiedenen Kupfergehalts, was durch Punkte in Fig. l angedeutet ist. Die Vielzahl der Grenzen hat zur Folge, dass die Dicke der Diffusionszonen an den Grenzen und die Höhe ihres Zinngehalts jeweils so gering sind, dass auch bei extremen Lagerbelastungen keine störenden Auswirkungen auftreten können. Das Aufbringen der in die Zonen   --4, 5--unterteilten Laufschicht--3-auf   die Zwischenschicht--2--bereitet keine Schwierigkeiten, da während des elektrolytischen Abscheidungsprozesses lediglich die Abscheidungsbedingungen, insbesondere die Stromdichte, verändert zu werden brauchen. 



   Es überschreitet nicht den Rahmen der Erfindung, wenn der Kupfergehalt der   Laufschichtzonen--S--   von der   Zwischenschicht--2--an   zur Laufschichtoberfläche hin geändert wird (in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet). Auch der Kupfergehalt der   Laufschichtzonen-4--könnte variiert   werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung, einer Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten Blei-Zinn-Kupferlaufschicht,   d a d u r c h g e k e n n -   zeichnet, dass die Laufschicht (3) aus mehreren übereinanderliegenden Zonen (4,5) mit gegeneinander sprunghaft geändertem Kupfergehalt besteht. 
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Claims (1)

1. lLaufschichtzonen (5) höheren Kupfergehalts jeweils dünner als jene (4) mit niedrigerem Kupfergehalt ausgebildet sind. EMI2.2