AT511432B1 - Verfahren zur herstellung eines gleitlagerelementes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerelementes (1) mit einem Trägermetall, das eine Lagerrückenseite bildet, und einem Lagermetall, wobei das Trägermetall aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet ist. Das Lagermetall wird ebenfalls aus einer Bronzebasis-Legierung hergestellt wobei die Härte dieser Bronzebasis-Legierung zumindest bereichsweise durch eine Wärmebehandlung verringert wird, sodass in radialer Richtung des Gleitlagers ein Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Rückseite (7) des Gleitlagerelementes (1) ausgebildet wird.

Description

österreichisches Patentamt AT511 432 B1 2012-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit einem Trägermetall, das eine Lagerrückenseite bildet, und einem Lagermetall, wobei das Trägermetall aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet ist sowie ein Gleitlager mit einem Trägermetall, das eine Lagerrückenseite bildet, und einem Lagermetall, wobei das Trägermetall aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet ist.

[0002] Zukünftige Motoren fordern einerseits höhere Festigkeiten von Lagerschalen, d.h. vom Lagermetall. Andererseits müssen sie aber auch entsprechend gute tribologische Eigenschaften, die unter anderem durch zusätzliche Beschichtungen bereitgestellt werden, gute Dämpfungseigenschaften und eine ausreichende Anpassungsfähigkeit des kompletten Lagersystems an die Welle bzw. den Lagerzapfen aufweisen. Bekannte Mehrschichtgleitlager lösen diese divergierenden Aufgaben durch unterschiedliche Schichtsysteme, beispielsweise mit einem Stahlrücken als Träger und einer darauf aufgebrachten Lagermetallschicht, beispielsweise auf Aluminiumbasis, sowie einer gegebenenfalls darauf aufgetragenen Laufschicht. Im Stand der Technik wird also das Eigenschaftsprofil eines Gleitlagers über die Auswahl der einzelnen Schichten bestimmt und festgelegt.

[0003] Besondere Anwendungsfälle, insbesondere auch um Frettingprobleme besser beherrschen zu können, bedingen jedoch eine Lagerrückenschicht auf Basis eines Nichteisenmetalls. Die Rückenmetallschicht steht nach dem Einbau der Gleitlagerhalbschale in direktem Kontakt mit der Lageraufnahme. Dabei kann es aufgrund zyklischer, ungewollter Relativbewegungen der Bauteile zueinander mit sehr geringer Schwingungsbreite an den Kontaktflächen zwischen Lager und Lageraufnahme, insbesondere bei hoch belasteten Pleuellagerungen, zu einer Reibverschweißung bzw. Reibkorrosion, d.h. zu einer örtlichen Schädigung, und damit zum „Festfressen" des Gleitlagers im Lagergehäuse kommen. Bezeichnet wird dieser Schadensmechanismus allgemein auch als Fretting.

[0004] Es ist bekannt anstelle von Stahl Bronzelegierungen für die Rückenmetallschicht einzusetzen. Beispielsweise beschreibt die AT 502 546 A1 eine Rückenmetallschicht aus Kupferlegierungen, wie Messing oder Bronze.

[0005] Es ist auch aus dem Stand der Technik bekannt, Lagermetallschichten aus einer Bronze zu fertigen. Beispielsweise beschreibt die DE 20 53 696 A ein Gleitlager aus mindestens zwei Schichten metallischer Werkstoffe, von welchen eine Schicht als dem Lagerzapfen zugewandte Laufschicht ausgebildet ist, wobei die Laufschicht als harte Schicht geringer Dicke ausgebildet ist und mit einer Schicht bzw. einem Werkstoff wesentlich geringerer Härte unterlegt ist. Dieser Werkstoff kann eine Bleibronze, eine Zinnbronze, eine Blei-Zinn-Bronze, eine Aluminiumlegierung der Reinaluminium sein.

[0006] Die Bronzelegierung muss in der Verwendung als Rückenmetallschicht eine hohe Festigkeit aufweisen, um einen ausreichenden Lagersitz in der Lageraufnahme zu gewährleisten. Andererseits wirkt sich diese hohe Festigkeit bei Einschichtgleitlagern, also bei Gleitlagern, bei denen die Rückenmetallschicht auch die Laufschicht bzw. Lagemetallschicht bildet, negativ auf die Dämpfungseigenschaften und die Anpassungsfähigkeit des Gleitlagers aus.

[0007] Die DE 15 27 549 B beschreibt ein Halbzeug zur Herstellung von Gleitlagerschalen mit gleichmäßig ausgebildeter dünner Laufschicht in der Form geschnittener Platinen aus zwei oder mehrschichtigem Verbundmaterial, die zu halbzylindrischen Lagerschalen unter Ausüben von Druck auf die Trennflächen geformt werden, wobei das zu Lagerschalen zu verarbeitende Verbundmaterial mit über seine Breite verschiedenen Durchschnittsfestigkeitswerten, über die Materialdicke gemittelt, ausgebildet ist, derart, dass an denjenigen Stellen, an welchen bei der Verformung des Verbundmaterials Verdickungen durch Zusammenstauchen zu erwarten sind, erhöhte Durchschnittsfestigkeitswerte vorgesehen sind. Das Verbundmaterial kann zur Herstellung von Bereichen unterschiedlicher Festigkeit einer Behandlung durch Wärme und bzw. oder Walzen unterworfen worden sein. 1 /21 österreichisches Patentamt AT511 432 B1 2012-12-15 [0008] Es soll damit ein Halbzeug zum Herstellen von Gleitlagerschalen zur Verfügung gestellt werden, bei dem die beim Formen der Gleitlagerschalen auftretenden Verdickungen an den die Festigkeit des Lagers begründenden Trägerschichten von vornherein vermieden werden. Dadurch soll bei einfachen Verbundlagern die vor dem Formen des Lagers aufzubringende Laufschicht, beispielsweise Weißmetallschicht, zur Erhöhung der Dauerschlagfestigkeit des Lagers dünner ausgebildet werden können. Bei Dreistofflagern soll durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen werden, die spätere Laufschicht des Lagers schon vor dessen Formen aufzubringen, um dadurch von der Notwendigkeit einer galvanischen Aufbringung und den damit verbundenen erhöhten Herstellungskosten und Beschränkung auf galvanisch aufbringba-re Legierungen frei zu werden. Die Zwischenschicht bei in dieser Druckschrift beschriebenen Gleitlagern kann aus einer Bronze gebildet werden. Es ist also auch nach dieser Druckschrift ein mehrschichtiger Aufbau des Gleitlagers erforderlich.

[0009] Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines Gleitlagers, das eine geringere Neigung zum Fretting aufweist und das einfach aufgebaut ist.

[0010] Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfahren sowie mit dem eingangs genannten Gleitlager gelöst, wobei nach dem Verfahren das Lagermetall ebenfalls aus einem Bronzebasis-Legierung hergestellt wird und die Härte dieser Bronzebasis-Legierung zumindest bereichsweise durch eine Wärmebehandlung verringert wird, sodass in radialer Richtung des Gleitlagers ein Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Lagerrückenseite des Gleitlagers ausgebildet wird, und wobei bei dem Gleitlager das Lagermetall ebenfalls aus einem Bronzebasis-Legierung gebildet ist, und diese Bronzebasis-Legierung einen Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Lagerrückenseite aufweist.

[0011] Von Vorteil ist dabei, nachdem sowohl das Trägermetall, also die Lagerrückenmetallschicht, als auch das Lagermetall, das die Lagermetallschicht bildet, aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet werden, dass damit die Materialverträglichkeit sehr hoch ist und damit die Verbundfestigkeit verbessert werden kann. Mit dem durch die Wärmebehandlung zumindest bereichsweise ausgebildeten Härtegradienten wird erreicht, dass die Bronzebasis-Legierung an sich hart ausgebildet werden kann, wodurch sich entsprechende Vorteile in Hinblick auf die Frettingproblematik erreichen lassen, und dass die Bronzebasis-Legierung aber an der Gleitfläche, also jener Oberfläche, an der das zu lagernde Bauteil während des Betriebes abgleitet, zumindest bereichsweise eine reduzierte Härte aufweist, und damit besser die Aufgaben der Dämpfungseigenschaften und der Anpassungsfähigkeit erfüllen kann. Die höhere Härte der Bronzebasis-Legierung an der Rückseite in insbesondere auch in Hinblick auf die das Trägermetall bildende Bronzebasis-Legierung und deren Härte in Hinblick auf die Frettingproblematik von Vorteil, da damit diese Schicht ebenfalls härter ausgeführt werden kann.

[0012] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden das Trägermetall und das Lagermetall einschichtig ausgebildet und aus einer einzigen Bronzebasis-Legierung hergestellt. Von Vorteil ist dabei, dass die an das Gleitlager gestellten Aufgaben von nur einer einzigen Schicht erfüllt werden können, sodass es also möglich ist, das Gleitlager als Vollbronzelager, d.h. als Monometall-Lagerelement auszubilden. Es kann damit die Herstellung derartiger Gleitlager vereinfacht werden, da es nicht mehr notwendig ist, Materialverbunde herzustellen. In der Folge lassen sich damit auch Probleme in Hinblick auf Delaminationserscheinungen vermeiden.

[0013] Die Wärmebehandlung wird bevorzugt mittels eines Lasers oder durch Induktionserwärmung durchgeführt. Es können damit auf einfache Weise gezielt Bereiche der Oberfläche des Gleitlagers behandelt werden, ohne dass eine großflächige Wärmebehandlung erfolgen muss, obgleich dies mit diesen Verfahren auch möglich ist. Es ist also mit dieser Ausführungsvariante des Verfahrens möglich, gezielt nur jene Bereich der Gleitlageroberfläche einer Wärmebehandlung, und damit einer Verringerung der Härte der Legierung, zu unterziehen, die für die tribologischen Eigenschaften des Gleitlagers erforderlich sind, sodass die Bronzebasis-Legierung in den restlichen Bereichen nach wie vor eine höhere Härte aufweist, und damit das Gleitlager widerstandsfähiger gegen mechanische Belastungen ausgeführt werden kann.

[0014] Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen werden, 2/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 dass in einem oberflächennahen Bereich während der Wärmebehandlung ein zusätzliches Legierungselement in die Bronzebasislegierung eingebracht wird. Es ist damit eine zusätzliche Anpassung der Gleitfläche in Hinblick auf deren Härte möglich, insbesondere auf die Verringerung der Härte der Gleitfläche. Durch die mit der Wärmebehandlung gleichzeitige Einbringung dieses zumindest einen Legierungselementes kann zudem die Prozesszeit zur Herstellung des Gleitlagers verkürzt werden.

[0015] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Wärmebehandlung mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung durchgeführt wird, die während der Wärmebehandlung die Oberfläche der Bronzebasislegierung mit einer Geschwindigkeit überstreicht, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1 m/min bis 8 m/min. Es kann damit eine höhere Homogenität des Eigenschaftsprofils im behandelten Bereich verbessert werden.

[0016] Es kann auch vorgesehen werden, dass die Gleitlagerbelastung auf einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage simuliert wird, dass dabei die Druckverteilung im Gleitlager bestimmt wird und dass danach der Härtegradient angepasst an die Druckverteilung ausgebildet wird. Es ist damit eine zielgerichtete Ausbildung der verringerten Härte in dem Gleitlager erreichbar, wobei diese Bereiche verringerter Härte lediglich auf die Bereich mit geringer Druckbelastung beschränkt werden können, sodass also die restlichen Bereiche nach wie vor die höhere Härte des Grundmaterials aufweisen und damit das Gleitlager höheren Belastungen besser standhält.

[0017] Nach einer Ausführungsvariante des Gleitlagers ist vorgesehen, dass auf einer der Lagerrückenseite in Richtung eines radialen Lagerquerschnittes gegenüberliegenden Gleitfläche der Bronzebasis-Legierung eine Einlaufschicht oder eine Gleitlackschicht angeordnet ist, um damit das Einlaufverhalten, d.h. die Geometrieanpassung der Gleitlageroberfläche an die Oberfläche des gelagerten Bauteils, zu verbessern. Im Falle einer nur teilweisen Härteverringerung wird bei dieser Aus-führungsvariante auch erreicht, dass die Einlaufschicht oder die Gleitlackschicht teilweise auf einem harten Untergrund angeordnet ist, sodass die Einlaufschicht oder die Gleitlackschicht, sollten sie in diesen Bereichen während des Einlaufens nicht abgerieben worden sein, im Betrieb auch noch über einen längeren Zeitraum wirksam sein können, selbst wenn die Einlaufschicht oder die Gleitlackschicht mit einer deutlich geringeren Härte ausgebildet sind.

[0018] Der Härtegradient kann bis in eine Schichttiefe ausgebildet sein, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Es ist damit einerseits erreichbar, dass im unteren Schichttiefenbereich das Gleitlager in radialer Richtung betrachtet Großteils härter ausgebildet ist, womit das Gleitlager höheren Belastungen besser standhält. Andererseits ist es aber im oberen Schichttiefenbereich möglich, den Härtegradienten fließender in die härtere Zone des Gleitlagers übergehen zu lassen, wodurch ein abrupter Eigenschaftswechsel des Gleitlagers vermieden wird. Es ist damit möglich, dem Gleitlager bessere Notlaufeigenschaften zu verleihen, sollten die weicheren Bereiche des Gleitlagers teilweise verschlissen sein.

[0019] Mit „unteren Schichttiefenbereich" ist dabei der Bereich von 0,5 mm bis 0,9 mm gemeint. Der obere Schichttiefenbereich bezeichnet hingegen eine Schichttiefe ab 0,9 mm bis 5 mm.

[0020] Es ist weiter möglich, dass der Härtegradient im Bereich von Längsstirnflächen der Gleitlagerschicht mit einer größeren Schichttiefe ausgebildet ist als in einem Mittenbereich. Mit dieser Ausführungsvariante des Gleitlagers kann der bekannten Kantenträgerproblematik bei Gleitlagern besser entgegengewirkt werden. Auch hierbei zeigt sich der Vorteil der Anpassbar-keit des Gleitlagers infolge der Wärmebehandlung, da diese Ausbildung des Gleitlagers mithilfe der Wärmebehandlung einfach darstellbar ist, ohne dass besondere mechanische Bearbeitungen oder komplexe Schichtaufbauten erforderlich sind.

[0021] Wie bereits voranstehend ausgeführt kann der Härtegradient nur in diskreten Bereichen ausgebildet sein, sodass nach wie vor Bereiche höherer Härte an der Gleitfläche vorhanden sind.

[0022] Die diskreten Bereiche können dabei in Form von Streifen ausgebildet sein, wodurch eine Ausführungsvariante des aus dem Stand der Technik bekannten Rillenlagers einfach 3/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 darstellbar ist.

[0023] Bevorzugt wird in den wärmebehandelten Bereichen durch die Wärmebehandlung das Gefüge der Bronzebasis-Legierung verändert, wobei in den wärmebehandelten Bereichen ein Gussgefüge erzeugt wird und das Gleitlager in den nicht wärmebehandelten Bereichen ein Walzgefüge aufweist. Insbesondere diese Ausgestaltung des Gleitlagers hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft in Hinblick auf das tribologische Verhalten herausgestellt.

[0024] Vorzugsweise weist bei dieser Ausführungsvariante des Gleitlagers die Bronzebasis-Legierung in dem wärmebehandelten Bereich eine Korngröße von maximal 1000 um auf, wodurch eine weitere Verbesserung des tribo-korrosion Verhaltens erreicht werden kann, da durch die große Korngröße die Korngrenzendichte im wärmebehandelten Bereich reduziert ist. Die Korngrenzenkorrosion, insbesondere im Oberflächenbereich, kann dadurch eingegrenzt werden [0025] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung: Fig. 1 eine Gleitlagerhalbschale in Seitenansicht; Fig. 2a - Fig. 2d die Draufsicht auf die Gleitfläche eines Gleitlagerelementes verschiedener Ausführungsvarianten; Fig. 3 die Draufsicht auf die Gleitfläche eines Gleitlagerelementes nach einer weiteren Ausführungsvariante; Fig. 4 die Seitenansicht eines Halbfertigfabrikats zur Herstellung eines Gleitlagerelementes; Fig. 5 die Seitenansicht einer anderen Ausführungsvariante eines Halbfertigfabrikats zur Herstellung eines Gleitlagerelementes; Fig. 6 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines Halbfertigfabrikats zur Herstellung eines Gleitlagerelementes; Fig. 7-Fig. 10 verschiedene Härteverläufe.

[0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0035] Fig. 1 zeigt ein Gleitlagerelement 1 in Form einer Gleitlagerhalbschale.

[0036] Das nicht geschlossene Gleitlagerelement 1 kann neben der Halbschalenausführung mit einer Winkelbereichüberdeckung von zumindest annähernd 180 °auch eine davon abweichende Winkelbereichüberdeckung aufweisen, beispielsweise zumindest annähernd 120 ° oder zumindest annähernd 90 °, sodass also das Gleitlagerelement 1 auch als Drittelschale, insbesondere für Zweitaktdieselmotoren, oder als Viertelschale ausgebildet sein kann, die mit entsprechenden weiteren Lagerschalen in einer Lageraufnahme kombiniert werden, wobei das Gleitlagerelement 1 nach der Erfindung bevorzugt im höher belasteten Bereich der Lageraufnahme eingebaut wird.

[0037] Es sind aber auch andere Ausführungsvarianten des Gleitlagerelementes 1 möglich, beispielsweise eine Ausführung als Lagerbüchse.

[0038] Das Gleitlagerelement 1 umfasst bzw. besteht aus einer Gleitlagerschicht 2 die ein Stützelement bzw. eine Stützschale für das Gleitlagerelement 1 bildet, sodass dieses selbsttra- 4/21 österreichisches Patentamt AT511 432 B1 2012-12-15 gend ist. Gleichzeitig bildet diese Gleitlagerschicht 2 auch die Gleitschicht, sodass also das Gleitlagerelement 1 in der einfachsten Ausführungsvariante auch als Monometall-Lagerelement oder Einschicht-Lagerelement bezeichnet werden kann.

[0039] Die Gleitlagerschicht 2 besteht aus einer Bronzebasis-Legierung, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

[0040] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Gleitlagerelementes 1 kann vorgesehen sein, dass die Gleitlagerschicht 2 aus einer ersten Teilschicht 3 und einer zweiten Teilschicht 4 besteht bzw. diese umfasst, wie dies in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. Die erste Teilschicht 3 bildet in diesem Fall die Stützschale und die zweite Teilschicht 4 die Gleitschicht des Gleitlagerelementes 1.

[0041] Auch in diesem Fall besteht das Gleitlagerelement 1 zur Gänze aus Bronzebasis-Legierungen, wenngleich die Zusammensetzungen der Bronzebasis-Legierung für die erste Teilschicht 3 unterschiedlich ist zur Bronzebasis-Legierung der zweiten Teilschicht 4.

[0042] In Fig. 1 ist strichliert noch eine weitere Ausführungsvariante des Gleitlagerelementes 1 dargestellt, bei der auf der Gleitlagerschicht 2, die gegebenenfalls wiederum die beiden Teilschichten 3, 4 aufweisen kann, zumindest bereichsweise, insbesondere in den tribologisch besonders beanspruchten Bereichen, oder wie dargestellt vollflächig eine Einlaufschicht 5 oder eine Gleitlackschicht, die ebenfalls eine Einlaufschicht sein kann, angeordnet und mit der Gleitlagerschicht im Bereich einer Gleitfläche 6, verbunden ist. Die Gleitfläche 6 ist dabei jene Oberfläche des Gleitlagerelementes 1, die einem zu lagernden Bauteil, also insbesondere einer Welle, zugewandt und einer Rückseite 7 des Gleitlagerelementes 1 entlang einer radialen Richtung gemäß Pfeil 8 gegenüberliegend ausgebildet ist.

[0043] Die Einlaufschicht 5 kann gegebenenfalls auch aus einer Bronzebasis-Legierung bestehen, wobei in diesem Fall diese Bronzebasis-Legierung im Vergleich zu der oder den Bronze-basis-Legierung(en) der Gleitlagerschicht 2 eine geringere Härte autweist.

[0044] Die Einlaufschicht kann aber auch aus einer aus dem Stand der Technik für diesen Zweck der Anpassung des Gleitlagerelementes 1 an die Oberfläche des zu lagernden Bauteils während der Einlaufphase bekannten Legierungen bestehen.

[0045] Die Gleitlackschicht kann beispielsweise aus einem Gleitlack auf Polyamidimidba-sis mit Graphit und M0S2 als Festschmierstoffe bestehen. Es können aber auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte Gleitlacke verwendet werden.

[0046] Für den Fall, dass die Gleitlagerschicht 2 aus den zumindest zwei Teilschichten 3, 4 aus den Bronzebasis-Legierungen besteht, können die zumindest zwei Teilschichten 3, 4 mit herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Methoden miteinander verbunden werden, beispielsweise zu Walzplattieren, oder durch Abscheiden der Teilschicht 4 auf der Teilschicht 3 mittels Gasphasenabscheide-Verfahren. Bevorzugt bestehen bei dieser Ausführungsvariante die zumindest zwei Teilschichten 3, 4 jedoch nicht aus einem Sinterwerkstoff sondern aus einem Massivwerkstoff.

[0047] Die Einlaufschicht 5 bzw. die Gleitlackschicht können ebenfalls mit herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren auf der Gleitlagerschicht 2 abgeschieden werden.

[0048] Wie voranstehend bereits ausgeführt, besteht die Gleitlagerschicht 2 aus einer Bronzebasis-Legierung, beispielsweise eine Bleibronze oder einer Blei-Zinn-Bronze. Bevorzugt ist die Gleitlagerschicht 2 jedoch bleifrei, d.h. dass bis auf unvermeidliche Verunreinigungen in den Rohstoffen kein Blei in dieser Legierung enthalten ist.

[0049] Insbesondere besteht die Gleitlagerschicht 2 aus einer Zinnbronze, die im einfachsten Fall neben Kupfer als Matrixelement aus Zinn in einem Anteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,25 Gew.-% und einer oberen Grenze von 12 Gew.-%, Zink in einem Anteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,25 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-% und Phosphor in einem Anteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-% besteht. 5/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15

Insbesondere besteht die Rückenmetallschicht 3 aus CuSn3-10Zn1-4P0,05-0,2, wie z.B. CuSn5Zn1P0,1, CuSn8Zn1P0,1, CuSn10Zn3P0,1, CuSn8Zn4P0,1 oder CuSn3Zn3P0,1. Zinnbronzen dieser Zusammensetzungen zeigten in Probeläufen in Motoren, dass sie in direktem Kontakt mit dem Stahl der Lageraufnahme eine geringe Neigung zur Reibverschweißung bzw. zum Fretting, d.h. eine hohen Widerstand gegen Reibkorrosion haben. Diese Eigenschaften der Zinnbronze sind deutlich besser als die entsprechenden von Stahl.

[0050] Das Zinn dient als Hauptlegierungselement und führt durch Mischkristallverfestigung zu einer Grundfestigkeit der Kupfermatrix. Bei mehr als 12 Gew.-% Zinn nimmt jedoch die Gefahr der Bildung spröder intermetallischer Phasen und die Seigerungsanfälligkeit stark zu, wodurch die Gefügequalität und daher die Eigenschaften der Rückenmetallschicht negativ beeinflusst werden. Bei weniger als 1,25 Gew.-% werden die gewünschten Eigenschaften der Zinnbronze nicht bzw. nicht im gewünschten Ausmaß erreicht.

[0051] Zink kann als Ersatz für Zinn angesehen werden. Insbesondere bei Gehalten bis 2 Gew.-% Zink kann Zinn im Verhältnis bis 1:2 durch Zink ersetzt werden. Zink steigert die Festigkeit unter Erhalt der Zähigkeit der Zinnbronze, wodurch die Legierung gut warm- und kaltum-geformt werden kann. Des Weiteren führt Zink zu einer besseren Desoxidierung der Schmelze, was wiederum die Qualität der Schmelze und im Anschluss die Qualität des Gussmaterials positiv beeinflusst. Der Zinkgehalt ist mit maximal 6 Gew.-% beschränkt, da mit höheren Zinkanteilen die Gefahr der Bildung intermetallischer Phasen mit Kupfer ansteigt.

[0052] Phosphor wird hauptsächlich als Desoxidationsmittel für die Schmelze verwendet. Darüber hinaus konnte durch die Phosphorzugabe auch eine geringfügige Zunahme der Zugfestigkeit und der Härte der Zinnbronze beobachtet werden wobei die Dehnung nahezu unbeeinflusst bleibt. Bei einem Phosphorgehalt von mehr als 0,5 Gew.-% wird jedoch die Gießbarkeit der Zinnbronze verschlechtert.

[0053] Zur weiteren Verbesserung dieser Effekte ist Vorzugsweise der Anteil an Zinn aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 Gew.-% und einer oberen Grenze von 8 Gew.-% und/oder der Anteil an Zink aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-% und/oder der Anteil an Phosphor aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,25 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,4 Gew.-% ausgewählt.

[0054] Diese Zinnbronzen weisen sowohl statische als auch dynamische Festigkeiten auf, die jenen von Stahl vergleichbar sind.

[0055] Nicht unwesentlich ist auch, dass diese Zinnbronzen im Strangguss verarbeitet werden können, insbesondere im horizontalen Strangguss. Sie können ohne Beschädigung kalt umgeformt werden, und weisen auch ein ausreichendes Restumformvermögen auf, sodass das Verpressen zu Lagerschalen ohne zusätzliche Maßnahmen zu treffen durchgeführt werden kann. Zudem sind sie abwalzbar. In Hinblick auf die Umwelt ist von Bedeutung, dass die Zinnbronzen bleifrei einsetzbar sind.

[0056] Vorzugsweise beträgt der Summenanteil an Zinn und Zink maximal 15 Gew.-%.

[0057] Durch die Beschränkung des Summenanteils an Zinn und Zink auf diesen Wert werden die Gefahr der Bildung intermetallischer Phasen sowie die Seigerungsgefahr weiter reduziert. Zudem wird die Gießbarkeit der Schmelze verbessert, da Schmelzen mit einem Summenanteil an Zinn und Zink von mehr als 15 Gew.-% ein sehr großes Erstarrungsintervall aufweisen. Zusätzlich wird auch die Umform-barkeit des Gussmaterials verbessert, was insbesondere in Hinblick auf die Umformung des ebenen, streifenförmigen Halbfertigfabrikats in die Schalenform von Vorteil ist.

[0058] Zur weiteren Verbesserung dieser Effekte ist vorzugsweise der Summenanteil an Zinn und Zink auf maximal 13 Gew.-% beschränkt bzw. ist der Summenanteil an Zinn und Zink ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 6 Gew.-% und einer oberen Grenze von 12 Gew.-%.

[0059] Neben dieser Grundzusammensetzung der Zinnbronze ist es auch möglich, dass zu- 6/21 österreichisches Patentamt AT 511 432 B1 2012-12-15 mindest ein weiteres Legierungselement zur Ausbildung von Mikrolegierungs-systemen in der Zinnbronze bzw. zur Kornfeinung enthalten ist. Dazu kann ein Teil des Kupfers in einem Ausmaß von maximal 7 Gew.-% durch zumindest ein Element aus einer Gruppe umfassend Kobalt, Zirkonium, Mangan, Titan, Magnesium, Bor, Niob, Vanadium, Eisen, Chrom, Scandium, und Kohlenstoff ersetzt sein. Es können damit unterschiedliche Gefügezustände eingestellt werden (Mikrolegie-rungssystem, Kornfeinung für gute Umformbarkeit und hohe Festigkeiten, auch Warmfestigkeit, Beeinflussung der Tribologie durch Einbau von intermetallischer Phasen als Abstandhalter).

[0060] Daneben können generell auch Seltene Erden im Ausmaß von maximal 0,1 Gew.-%, insbesondere maximal 0,05 Gew.-%, enthalten sein.

[0061] Dabei kann durch Kobalt oder Bor eine feinere Kornstruktur der Gusslegierung erreicht werden. Diese Eigenschaft kann durch den gemeinsamen Zusatz von Kobalt und Bor übererwartungsgemäß verstärkt werden, weshalb eine Wechselwirkung zwischen Kobalt und Bor in der Schmelze der Zinnbronze vermutet wird.

[0062] Durch Mangan kann die Kaltfestigkeit und Warmfestigkeit der Zinnbronze durch Mischkristallverfestigung verbessert werden. Zudem kann die Rekristallisationstemperatur erhöht werden.

[0063] Durch die Zugabe von Titan zur Zinnbronze kann über eine Ausscheidungshärtung eine Verfestigung der Zinnbronze erreicht werden. Insbesondere in Verbindung mit Kohlenstoff kann auch eine kornfeinende Wirkung erreicht werden, da die Karbide als Kristallisationskeime wirken.

[0064] Durch die Zugabe von Magnesium kann ebenfalls eine Ausscheidungshärtung durch Cu2Mg und dadurch eine Festigkeitssteigerung der Zinnbronze erreicht werden.

[0065] Dies trifft aufgrund der Ausscheidungsphase Cu3Zr auf die Zugabe von Zirkonium ebenfalls zu, wobei Zirkonium auch zur Erhöhung der Rekristallisationsschwelle von vorher kaltverfestigten Zinnbronzen zugesetzt werden kann. Durch Karbidbildung kann Zirkonium infolge der Bildung von Kristallisationskeimen auch kornfeinend wirken.

[0066] Niob bzw. Vanadium können zur Kornfeinung des Gussgefüges zugesetzt werden, wobei auch hier wiederum eine Steigerung des Effektes bei gleichzeitiger Zugabe von Bor erreicht werden kann.

[0067] Eisen dient auch der Kornfeinung des Gussgefüges, wobei eine Steigerung des Effektes durch Phosphor oder die gleichzeitige Zugabe von Nickel beobachtet wurde.

[0068] Durch den Zusatz von Chrom zur Zinnbronze kann diese über die Warmaushärtung verfestigt werden, wobei sich nach der Auslagerung elementares Chrom ausscheidet. Es bilden sich zwischen Cu und Cr keine intermetallischen Verbindungen, sodass durch die Zugabe von Chrom zur Zinnbronze keine nennenswerter Verluste an Dehnung festgestellt werden konnten, trotz der ansteigenden Festigkeiten bei der Auslagerungsglühung.

[0069] Scandium dient der Erhöhung der Rekristallisation-Schwelle, nach vorheriger Kalt-Umformung.

[0070] Nickel in Verbindung mit Phosphor kann zur Festigkeitssteigerung und bei geringen Mengen in Verbindung mit Phosphor zur Kornfeinung zugesetzt werden.

[0071] Kobalt kann in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2,0 Gew.-% und/oder Mangan in einem Anteil, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-%, wobei der Summenanteil an den Elementen Kobalt, Zirkonium, Mangan vorzugsweise ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,02 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2,1 Gew.-%. Der mögliche Anteil an Zirkonium ergibt sich somit aus diesem Summenanteil abzüglich der Anteile an Kobalt und/oder Mangan. 7/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 [0072] Der Anteil an Kobalt ist mit maximal 2,0 Gew.-% beschränkt, um eine Entmischung beim Abkühlen der Schmelze zu vermeiden, wodurch die Eigenschaften der Rückenmetallschicht durch die dabei ausgeschiedenen Phasen verschlechtert würden.

[0073] Durch den gewählten Bereich für den Anteil Mangan kann Mangan einerseits ausschließlich zur Desoxidation verwendet werden (mit einem Anteil zwischen 0,01 Gew.-% bis 0,02 Gew.-%) oder ab einem Anteil von 0,02 Gew.-% auch zur Steigerung der Festigkeit der Zinnbronze beitragen. Bei Anteilen von über 0,5 Gew.-% wird die Festigkeit der Zinnbronze zu groß.

[0074] Der Anteil an Zirkonium kann zwischen 0,01 Gew.-% und 0,3 Gew.-% betragen, wobei schon geringe Mengen (bis ca. 0,1 Gew.-%) die Bildung eines heterogenen Gefüges begünstigen und damit zur Härtung beitragen. Im Bereich zwischen 0,2 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% wurde eine maximale Erhöhung der Rekristallisationsschwelle von vorher kaltverfestigten Proben beobachtet. Aber auch geringe Mengen an Zirkonium im Bereich von 0,02 Gew.-% - 0,03 Gew.-% können in Verbindung mit Kohlenstoff eine kornfeinende Wirkung haben, da die mit Kohlenstoff gebildeten Karbide als Kristallisationskeime wirken.

[0075] Der Summenanteil an Kobalt, Zirkonium und Mangan wurde mit 2,1 Gew.-% beschränkt, da darüber hinausgehende Anteile an diesen Elementen keine zusätzlichen positiven Eigenschaften haben, sondern vielmehr die Verarbeitung der Schmelze, beispielsweise durch die angesprochenen Entmischungserscheinungen erschwert wird.

[0076] Bevorzugt ist der Anteil an Kobalt ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-% und/oder der Anteil an Mangan ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,4 Gew.-% und/oder der Summenanteil an den Elementen Kobalt, Zirkonium und Mangan ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,02 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,8 Gew.-%.

[0077] Titan kann in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-% und/oder Magnesium in einem Anteil der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,2 Gew.-% wobei der Summenanteil an den Elementen Titan und Magnesium ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-%.

[0078] Diese Elemente werden nur in geringen Mengen zulegiert, um die schmelzmetallurgische Behandlung zu vereinfachen, insbesondere in Hinblick auf die Verunreinigung der Schmelze mit Oxiden dieser Metalle und den Abbrand der Schmelze.

[0079] Über den Titangehalt können verschiedene Auslagerungsprozesse hervorgerufen werden. Bei geringen Gehalten kommt es zu einer kontinuierlichen Ausscheidung, bei höheren Gehalten entstehen diskontinuierliche Ausscheidungen. Der Anteil an Titan ist mit maximal 0,5 Gew.-% beschränkt, um eine umgekehrten Blockseigerungen (Bildung von Ti-Konzentrationsgradienten) und damit die Einstellung ungleichmäßiger Eigenschaften im Gussstück zu vermeiden.

[0080] Der Anteil an Magnesium ist auf maximal 0,2 Gew.-% beschränkt, um die Formänderungsfähigkeit der Zinnbronze nicht zu verschlechtern.

[0081] Der Summenanteil an Titan und Magnesium ist auf maximal 0,5 Gew.-% beschränkt, damit die Zinnbronze nicht zu hart wird und die Umformbarkeit darunter leidet.

[0082] Bevorzugt ist der Anteil an Titan ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,2 Gew.-% und/oder der Anteil an Magnesium ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,14 Gew.-% und/oder der Summenanteil an den Elementen Titan und Magnesium ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,4 Gew.-%. 8/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 [0083] Niob kann in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,5 Gew.-% und/oder Vanadium in einem Anteil, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,25 Gew.-% und/oder Eisen in einem Anteil, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2,0 Gew.-%, wobei der Summenanteil an den Elementen Niob, Vanadium, Eisen ausgewählt sein kann aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-% und einer oberen Grenze von 2,0 Gew.-%.

[0084] Für Niob und Vanadium, die beide kornfeinend wirken, wurden die oberen Grenzen in Hinblick darauf gewählt, dass höhere Anteile keinen zusätzlichen Effekt mehr zeigten bzw. der zusätzliche Effekt nicht in dem Ausmaß erreicht wird, wie die Zugabe in einem Anteil aus den beanspruchten Bereichen.

[0085] Der Anteil an Eisen ist mit maximal 2 Gew.-% beschränkt, da sich bei höheren Anteilen an Zink die Umformbarkeit der Zinnbronze negativ beeinflussende Eisen-Zink-Phasen bilden können, wodurch die Zinnbronze versprödet.

[0086] Aus diesem Grund ist auch der Summenanteil aus diesen Elementen auf maximal 2 Gew.-% beschränkt, da sich der negative Einfluss von höheren Anteilen an Eisen durch die gleichzeitige Anwesenheit von Niob und/oder Vanadium verstärken kann.

[0087] Allerdings wurde beobachtet, dass durch die Anwesenheit von Phosphor in der Zinnbronze Eisen durch die Bildung von Phosphiden, die ihrerseits wieder Kristallisationskeime bilden, auch kornfeinend wirken kann.

[0088] Bevorzugt ist der Anteil an Niob ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,30 Gew.-% und/oder der Anteil an Vanadium ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,16 Gew.-% und/oder der Anteil an Eisen ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,3 Gew.-% und/oder der Summenanteil an den Elementen Titan und Magnesium ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 1,5 Gew.-%.

[0089] Chrom kann in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,01 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-%, und einer oberen Grenze von 1,6 Gew.-%, insbesondere 1,2 Gew.-%.

[0090] Die obere Grenze von maximal 1,6 Gew.-% wurde in Hinblick auf die mögliche Bildung von Chromoxiden in der Schmelze gewählt, die wie Titan oder Magnesium die schmelzmetallurgische Herstellung durch Verunreinigung der Schmelze und den Abbrand der Schmelze negativ beeinflussen.

[0091] Der Anteil an Scandium kann maximal 0,3 Gew.-% betragen, da Scandium ebenfalls kornfeinend wirkt, und ein höherer Anteil keine zusätzliche Wirkung zeigt.

[0092] Der Anteil an Bor kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,08 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,15 Gew.-%, jener an Kohlenstoff aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,05 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,15 Gew.-%. Da diese Elemente, wie dies bereits voranstehend ausgeführt wurde, zur Verstärkung der kornfeinenden Wirkung von den genannten Elementen zugesetzt werden, haben höhere Anteile an diesen Elementen keine zusätzliche Wirkung unter Berücksichtigung der Anteile der Elemente, deren kornfeinende Wirkung verstärkt wird.

[0093] Bevorzugt ist der Anteil an Bor ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,12 Gew.-% und/oder der Anteil an Kohlenstoff ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,07 Gew.-% und einer oberen Grenze von 0,12 Gew.-%.

[0094] Ein Teil des Kupfers kann durch Nickel in einem Anteil von maximal 2 Gew.-%, insbesondere maximal 1,5 Gew.-%, ersetzt sein, da sich wie bei Eisen Phosphide bilden können, die 9/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 als Kristallisationskeime und daher kornfeinend wirken. Insbesondere trifft dies zu, wenn der Anteil des Phosphors maximal 0,25 Gew.-% beträgt.

[0095] In der bevorzugten Ausführungsvariante der Mehrschichtlagerschale ist die Bronze allerdings nickelfrei und/oder aluminiumfrei. Fretting-Versuche habe interessanterweise gezeigt, dass insbesondere höhere Nickel-Zusätze (die für eine signifikante Festigkeitssteigung nötig wären, z.B. über 2 Gew.-%, wie sie bei dem Stand der Technik bekannten Spinodal aushärtenden Kupfer-Nickel-Zinn Legierungen Vorkommen) sich sehr negativ auf die Fretting-Eigenschaften auswirken. In Hinblick auf Aluminium haben Versuche gezeigt, dass bereits geringe Anteile in der Zinnbronze zu erhöhtem Abbrand bei der schmelzmetallurgischen Herstellung der Bronze führen.

[0096] Obwohl die Ausführungen zur Zusammensetzung der Zinnbronze für die Gleitlagerschicht 2 die bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung betreffen, sind auch andere Zusammensetzungen möglich. Beispielsweise kann die Bronzebasis-Legierung bis zu 15 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 8 Gew.-%, Aluminium, bis zu 10 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,1 Gew.-% und 7,5 Gew.-%, Eisen, bis zu 8 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,2 Gew.-% und 7 Gew.-%, Nickel, bis zu 5 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 3,1 Gew.-%, Mangan und bis zu 5 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 3,5 Gew.-%, Silizium bzw. Kombinationen daraus enthalten.

[0097] Insbesondere bei Aluminiumbronzen führt die Zugabe von geringen Mengen an Chrom, Titan, Zirkonium, Selen und Tellur zu einer Gefügefeinung und Erhöhung der Warmfestigkeit. Zumindest eines dieser Elemente kann daher zulegiert sein, wobei ein Summenanteil an diesen Elementen maximal 5 Gew.-% beträgt.

[0098] Für den Fall, dass die Gleitlagerschicht 2 aus den zumindest zwei Teilschichten 3, 4 gebildet wird, können die Zusammensetzungen Teilschichten 3, 4 aus den voranstehend genannten Mengenbereichen ausgewählt werden, wobei allerdings die zweite Teilschicht 4 weicher ist als die erste Teilschicht 3. Es ist daher in Bezug auf die Zusammensetzung der Bronzebasis-Legierung für die zweite, innenliegende Teilschicht 4 darauf Rücksicht zu nehmen. Beispielsweise kann der Anteil an Zinn und/oder Zink in der zweiten Teilschicht 4 höher sein, als der entsprechende Anteil in der ersten Teilschicht 3.

[0099] Im Rahmen von Testversuchen möglicher, beispielhafter Zusammensetzungen für die einschichtige Ausführungsvariante der Gleitlagerschicht 2 wurden folgende in Tabelle 1 zusammengefasste Legierungen hergestellt. Sämtliche Angaben sind in Gew.-%. Den Rest bildet jeweils Cu.

[00100] Tabelle 1: mögliche Zusammensetzung der Zinnbronze

Nr. Sn Zn P Co Zr Mn Ti Mg B Nb V Fe Cr Sc C Ni 1 4 1 0,12 . . 0,05 - 2 4 1 0,12 0,05 _ 0,05 - 3 4 1 0,12 0,05 _ _ - 4 4 1 0,10 _ 0,02 _ 0,05 0,03 - - - - - - - - 5 4 1 0,10 _ _ 0,05 _ _ _ - - - 0,05 - - - 6 4 1 0,05 _ 0,03 _ 0,05 _ _ - - - - - 0,1 7 4 1 0,10 _ _ 0,05 _ _ _ - - - - 0,2 - - 8 4 1 0,01 _ _ _ _ _ 0,1 0,05 _ _ _ - - - 9 4 1 0,10 0,1 _ _ _ _ 0,1 - - 0,15 - - - - 10 4 1 0,12 0,05 - 0,05 - - - - - 0,15 - - - 0,10 10/21 AT511 432B1 2012-12-15 österreichisches

Patentamt 11 5 1 0,12 _ _ 0,05 _ 12 5 1 0,12 0,05 - 0,05 _ 13 5 1 0,12 0,05 _ 14 5 1 0,10 _ 0,02 - 0,05 0,03 _ _ _ _ _ _ _ 15 5 1 0,10 . . 0,05 - . . - . . 0,05 . _ _ 16 5 1 0,05 - 0,03 - 0,05 - - - _ _ - _ 0,1 _ 17 5 1 0,10 - - 0,05 - - - - _ _ - 0,2 _ _ 18 5 1 0,01 - - - - - 0,1 0,05 _ _ - _ - _ 19 5 1 0,10 0,1 - - - - 0,1 - _ 0,15 - . _ _ 20 5 1 0,12 0,05 _ 0,05 _ _ _ _ _ 0,15 _ _ 0,10 21 8 1 0,12 0,05 _ 0,05 22 8 1 0,10 - - 0,05 - - - - _ _ 0,05 - _ _ 23 8 1 0,05 - 0,03 - 0,05 - - - _ _ - - 0,1 _ 24 8 1 0,12 0,05 - 0,05 - - - - _ 0,15 - - _ 0,10 25 8 1 0,10 - - 0,05 - - - - - - - 0,2 - - 26 8 5 0,12 0,05 - 0,05 27 8 5 0,10 _ - 0,05 _ _ _ _ _ _ 0,05 _ _ _ 28 8 5 0,05 - 0,03 - 0,05 - - - - - - - 0,1 - 29 8 5 0,12 0,05 - 0,05 - - - _ _ 0,15 _ _ _ 0,10 30 8 5 0,10 - - 0,05 - - - - - - - 0,2 - - [00101] Die Gleitlagerschicht 2 wird bevorzugt durch (horizontalen) Strangguss als bandförmiges Vormaterial hergestellt, dass anschließend abgewalzt wird. Eine Bruchtrennung erfolgt vorzugsweise nicht.

[00102] Nach dem Herstellen des Vormaterials für die Gleitlagerschicht 2 oder nach Umformung des Vormaterials zur Ausbildung der Halb-, Drittel- oder Viertelschale bzw. zur Buchse wird die Härte der Bronzebasislegierung zumindest bereichsweise durch eine Wärmebehandlung verringert, sodass in radialer Richtung des Gleitlagerelementes 1 gemäß Pfeil 8 ein Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Rückseite 7 des Gleitlagerelementes 1 ausgebildet wird.

[00103] Es sind dazu in den Fig. 2 bis 6 unterschiedliche Beispiele gezeigt, die jedoch nicht beschränkend zu verstehen sind. Es sei weiter darauf hingewiesen, dass es sich bei diesen Figuren lediglich um vereinfachte Darstellungen des Prinzips der Erfindung handelt.

[00104] Die Fig. 2 bis 3 zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Gleitfläche 6 des Gleitlagerelementes 1. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, können auf der Gleitfläche 6 Bereiche 9 (oder Abschnitte) ausgebildet sein. Diese Bereiche haben die Form von Kreisen (Fig. 2a), wobei über die Gleitfläche 6 verteilt mehrere derartige diskrete Bereiche 9 ausgebildet sein können, beispielsweise in Reihen angeordnete Kreise, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Reihen können dabei auch, anders als in Fig. 2 dargestellt, gegeneinander versetzt angeordnet sein (Fig. 2b für die Ausbildung in Form von Rechtecken), beispielsweise jede zweite Reihe um einen halben Abstand zwischen den Mittelpunkten aufeinander folgender Kreise einer Reihe. Die Reihen sind dabei parallel bzw. zumindest annähernd parallel zu einer Längsseitenkante 10 des Gleitlagerelementes 1 ausgerichtet. Die Längsseitenkante 10 verläuft dabei in Umfangsrichtung des 11 /21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15

Gleitlagerelementes. Es sind auch Zick-Zack-förmige Anordnungen von diskreten Bereichen 9 möglich (Fig. 2c).

[00105] Anstelle von Kreisen können auch andere geometrische Figuren ausgebildet werden, beispielsweise ovale Bereiche 9, insbesondere mit einer Längserstreckung in Richtung der Längsseitenkante 10, oder Quadrate, Rechtecke, Rauten (Fig. 2d) etc.

[00106] Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der aus den Fig. 2 bis 3 ersichtlichen Bereiche 9 nicht beschränkend ist.

[00107] Die Bereiche 9 weisen erfindungsgemäß eine geringere Härte auf als ein an diese anschließender, nicht wärmebehandelter Bereich 11 (oder Abschnitt) der Bronzebasis-Legierung.

[00108] Die Bereiche 9 erstrecken sich in radialer Richtung gemäß Pfeil 8 (Fig. 1) in Richtung auf die Rückseite 7 (Fig. 1) des Gleitlagerelementes 1. Die Bereiche 9 bzw. der Bereich 9 sind bzw. ist also dreidimensional ausgebildet.

[00109] Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 3 sind die Bereich 9 streifenförmig ausgebildet, wobei in Richtung der Längsseitenkante 10, also in Umfangsrichtung des Gleitlagerelementes 1 mehrere streifenförmige Bereiche 9 hintereinander ausgebildet sein können. Die Bereiche 9 verlaufen schräg zur Längsseitenkante 10. Sowohl ein Winkel 12, den die Streifen zur Längsseitenkante 10 einnehmen können, also auch eine Streifenbreite 13 kann variabel an den jeweiligen Einsatzbereich des Gleitlagerelementes 1 angepasst sein. Beispielsweise kann der Winkel 12 ausgewählt sein aus einem Bereich von 5 °bis zu einem maximalen Winkel der sich aus der Formel tan'1((L/2)/B) berechnet, wobei der Parameter L in Millimeter die Länge des Gleitlagerelementes 1 in Umfangsrichtung und der Parameter B in Millimeter die Breite des Gleitlagerelementes 1 beschreiben. Die Streifenbreite 13 kann ausgewählt sein aus einem Bereich von 0,5 mm bis zu einer maximalen Breite B, wobei der Parameter B in Millimeter die Breite des Gleitlagerelementes 1 beschreibt.

[00110] Es ist dabei auch möglich, dass weitere streifenförmige Bereiche 9 ausgebildet sind, die ebenfalls schräg zur Längsseitenkante 10 verlaufen, allerdings mit einem anderen Winkel, sodass sich die streifenförmigen Bereich 9 kreuzen, wie dies in Fig. 3 strichliert dargestellt ist. Der Winkel, den diese Streifen mit der Längsseitenkante 10 ausbilden kann den gleichen absoluten Wert oder einen davon verschiedenen Wert annehmen.

[00111] Es ist auch möglich streifenförmige Bereiche 9 mit kreisförmigen Bereichen 9 zu kombinieren, wobei darauf hingewiesen sein soll, dass es generell möglich ist, unterschiedliche geometrische Formen der Bereiche 9 an einer Gleitfläche 6 miteinander zu kombinieren.

[00112] Die Fig. 4 bis 6 zeigen jeweils ein Gleitlagerelement 1 in Richtung auf eine Längsseitenfläche 14, die in Umfangsrichtung des Gleitlagerelementes 1 ausgerichtet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Gleitlagerelemente 1 ebenflächig dargestellt. Selbstverständlich sind diese im fertigen Zustand zur entsprechenden Teilschale bzw. Buchse umgeformt. Es soll mit dieser Darstellung auch verdeutlicht werden, dass es im Rahmen der Erfindung möglich ist, die Bereich 9 mit relativ geringerer Härte vor der Umformung auszubilden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Umformung auch vor der Wärmebehandlung zur Ausbildung der Bereiche 9 erfolgen kann.

[00113] Die Ausführungsvariante nach Fig. 4 ist dabei in Art eines Rillenlagers ausgebildet und weist mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete streifenförmige Bereiche 9 auf.

[00114] Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass trotz der Ausbildung der Bereiche 9 die Gleitfläche 6 bei sämtlichen Ausführungsvarianten bevorzugt keine vertieften oder erhabenen Bereiche aufweist, wenngleich dies prinzipiell möglich ist. Beispielsweise weist also die rillenförmige Ausführungsvariante keine Rillen im eigentlichen Sinn auf, da diese „Rillen" mit der Bronzebasis-Legierung „gefüllt" sind.

[00115] Die streifenförmigen Bereiche 9 bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 verlaufen senkrecht auf die Längsseitenfläche 14, also in axialer Richtung des Gleitlagerelementes 1. 12/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 [00116] Es ist prinzipiell auch möglich, dass nur ein oder zwei derartige streifenförmige Bereiche 9 nach Fig. 4 ausgebildet werden, wobei in diesem Fall diese Bereiche 9 vorzugsweise an Stirnflächen 15 und/oder 16 anschließend ausgebildet werden. Die Stirnflächen 15, 16 verlaufen senkrecht auf die Längsseitenfläche 14.

[00117] Bei der Ausführungsvariante des Gleitlagerelementes 1 nach Fig. 5 ist lediglich ein Bereich 9 verringerter Härte ausgebildet, der sich allerdings über die gesamte Gleitfläche 6 des Gleitlagerelementes 1 erstreckt. Der Bereich 9 weist eine Schichttiefe 17 in radialer Richtung gemäß Pfeil 8 (Fig. 1) auf. Diese Schichttiefe variiert dabei über den Verlauf in Richtung der Längsseitenfläche 14, also von der Stirnfläche 15 bis zur Stirnfläche 16, wobei die größten Schichttiefen an den beiden Stirnflächen 15, 16 ausgebildet sind, sodass der Bereich 9 an der Unterseite, die der Gleitfläche 6 in radialer Richtung gegenüberliegt, einen bogenförmigen Verlauf in Richtung der Längsseitenfläche 14 aufweist. Vorzugsweise sind dabei die Schichttiefen 17 an den beiden Stirnflächen 15, 16 gleich groß und ist der Bereich 9 symmetrisch ausgebildet.

[00118] Es ist aber auch möglich, wie dies in Fig. 5 strichliert dargestellt ist, dass sich die bogenförmige Unterseite bis in die Gleitfläche 6 erstreckt, wodurch zwei diskrete Bereiche 9 mit bogenförmiger Unterseite ausgebildet werden, von denen jeweils einer an einer der Stirnflächen 15, 16 angeordnet ist.

[00119] Nach einer Ausführungsvariante dazu kann vorgesehen werden, dass die beiden Bereiche 9 im Bereich der Längsseitenflächen 14 mit eine größeren Tiefe ausgebildet ist als ein Mittenbereich der Gleitfläche 6. Diese Ausführungsform entspricht also im Wesentlichen jener der in Fig. 5 gezeigte, wobei jedoch der Verlauf der Bereiche 9 um 90 “gedreht wird.

[00120] Schließlich soll mit Fig. 6 noch dargestellt werden, dass es im einfachsten Fall auch möglich ist, dass der Bereich 9 vollflächig sich über die gesamte Gleitfläche 6 sich erstrecken ausgebildet sein kann, wobei dessen Unterseite allerdings parallel zur Gleitfläche 6 ausgebildet ist, also der Bereich 9 über die gesamte Fläche zumindest annähernd die gleiche Schichttiefe 17 aufweist.

[00121] Wie bereits voranstehend ausgeführt, werden der oder die Bereich(e) 9 durch eine Wärmebehandlung der Bronzebasislegierung in diskreten Bereichen oder vollflächig hergestellt, wodurch die Härte der Bronzebasis-Legierung in diesen Bereichen 9 verringert wird und ein Härtegradient in radialer Richtung gemäß Pfeil 8 (Fig. 1) des Gleitlagerelementes 1 ausgebildet wird, wobei die Härte ausgehend von der Gleitfläche 6 in Richtung auf die Rückseite 7 des Gleitlagerelementes 1 zunimmt. In der bevorzugten Ausführungsform des Gleitlagerelementes 1 besteht die Gleitlagerschicht 2 also aus einer einzigen Bronzebasis-Legierung, die unterschiedliche Härten aufweist.

[00122] Die Wärmebehandlung kann generell mit jeder hierfür geeigneten Vorrichtung erfolgen. Bevorzugt wird die Wärmebehandlung allerdings mittels eines Lasers oder durch Induktionserwärmung durchgeführt, da damit insbesondere die diskreten Bereiche 9 präziser und einfacher hergestellt werden können.

[00123] Die Wärmebehandlung kann in einer Wärmebehandlungsvorrichtung durchgeführt werden, die den Laser oder die Induktionswärmeeinrichtung umfasst bzw. aus diesen besteht, wobei der Laser oder die Induktionswärmeeinrichtung während der Wärmebehandlung die Oberfläche der Bronzebasislegierung mit einer Geschwindigkeit überstreicht, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1 m/min bis 8 m/min, insbesondere mit einer Geschwindigkeit überstreicht, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1 m/min bis 4 m/min. In Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit und im Zusammenspiel mit der Energie, die in die Bronzebasis-Legierung in die Bereiche 9 bzw. in den Bereich 9 eingebracht wird, kann damit die Schichttiefe 17 der bzw. des Bereiche(s) 9 definiert werden. Mit diesen Parametern kann auch die Korngröße der Bronzebasis-Legierung im bzw. in den Bereich(en) 9 festgelegt werden.

[00124] Die Laserbehandlung kann beispielsweise mit einem rechtwickligen Laserfokus ausgewählt aus einem Bereich von 0,5 mm x 10 mm bis 0,54 mm x 20 mm oder auch mit einem 13/21 österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 kreisförmigen Laserfokus ausgewählt aus einem Durchmesserbereich von 0,5 mm bis 20 mm durchgeführt werden.

[00125] Die Leistungsdichte der Laserbehandlung kann ausgewählt werden aus einem Bereich von 0,1 kW/mm2 bis 0,8 kW/mm2, insbesondere aus einem Bereich von 0,2 kW/mm2 bis 0,4 kW/mm2.

[00126] Die Leistung für die Induktionswärmebehandlung kann ausgewählt werden aus einem Bereich von 5 kW bis 35 kW mit einer Frequenz aus einem Bereich von 10 kHz bis 750 kHz.

[00127] Der Bereiche 9 oder die Bereiche 9 weisen insbesondere eine Schichttiefe 17 in radialer Richtung auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,25 mm bis 5 mm, insbesondere ausgewählt aus einem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm.

[00128] Generell kann diese Schichttiefe 17 zwischen 1 % und 75 %, insbesondere zwischen 5 % und 35 %, der Gleitlagerdicke in radialer Richtung betragen.

[00129] Nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass zumindest in einem oberflächennahen Bereich, der zwischen 2 % und 100 % der Schichttiefe 17 betragen kann, während der Wärmebehandlung ein zusätzliches Legierungselement oder auch Elementverbindungen in die Bronzebasis-Legierung eingebracht wird. Dazu kann dieses zumindest eine zusätzliche Legierungselement bzw. eine zusätzliche Elementverbindung beispielsweise drahtförmig oder pulverförmig dem zu behandelnden Bereich 9 zugeführt werden. Bei Ausbildung von mehreren Bereichen 9 besteht auch die Möglichkeit, dass nur einzelne oder nur einer dieser Bereiche 9 mit dem zusätzlichen Legierungselement versehen wird.

[00130] Als zusätzliches Legierungselement können beispielsweise die tribologisch aktiven Elemente Bismut, Blei und Kohlenstoff verwendet werden. Als zusätzliche Elementverbindung können beispielsweise die tribologisch aktiven Verbindungen auf Basis der Aluminumoxide (z.B. Al203), Siliziumkarbide (z.B. SiC) oder Molybdänsulfide (z.B. MoS2) verwendet werden. Es ist damit möglich, die Teilschicht 4 der homogene Gleitlagerschicht 2 aufzulegieren und in einen heterogenen Gefügezustand umzuwandeln. Ähnlich dem Blei in Bleibronzen oder dem Zinn in Aluminiumzinn Lagerwerkstoffen dienen die genannten Elemente bzw. Elementverbindungen als Festkörperschmierstoff und erhöhen dadurch die Gleiteigenschaft der Teilschicht 4 im Fall der Mischreibung.

[00131] Zur besseren Anpassung des Gleitlagerelementes 1 an den beabsichtigten Einsatzzweck kann nach einer anderen Verfahrensvariante vorgesehen werden, dass die Gleitlagerbelastung auf einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage simuliert wird, dass dabei die Druckverteilung bestimmt wird und dass danach der Härtegradient angepasst an die Druckverteilung ausgebildet wird. EDV-Programme und Simulations-Algorithmen zur Simulation der Gleitlagerbelastung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise können dazu hydrodynamische (HD) und/oder elastisch-hydrodynamische (EHD) Berechnungsmethoden verwendet werden.

[00132] Durch die Wärmebehandlung wird eine Gefügeänderung in dem bzw. in den Bereichen) 9 erreicht, woraus die Reduzierung der Härte im Vergleich zur Grundhärte der Bronzebasis-Legierung resultiert. Insbesondere wird dabei ein Walzgefüge in ein Gussgefüge umgewandelt.

[00133] Durch die Wärmebehandlung kann die Korngröße der Körner der Bronzebasis-Legierung verändert werden. Dabei haben Tests gezeigt, dass die maximale Korngröße der nicht wärmebehandelten Bereiche 11 (oder Abschnitte) einen Wert von 30 pm, insbesondere 20 pm, nicht überschreiten sollte. Vorzugsweise weist der bzw. weisen die wärmebehandelten Bereich(e) 9 eine Korngröße von maximal 1000 pm, insbesondere maximal 300 pm, auf.

[00134] Zur Erreichung der bevorzugten Korngröße der nicht wärmebehandelten Bereiche 11 (oder Abschnitte) kann zusätzlich das Gefüge mit der im vorangegangenen Abschnitt erwähnten maximalen mittleren Korngröße von 30 pm auch durch die Zugabe von Kornfeinem, wie voranstehend beschrieben, erreicht werden. 14/21 österreichisches Patentamt AT511 432 B1 2012-12-15 [00135] Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass anstelle der Wärmebehandlung es auch möglich ist, das Gleitlagerelement 1, d.h. dessen Gleitlagerschicht 2, aus zumindest zwei verschiedenen Bronzebasis-Legierungen herzustellen, die zueinander eine unterschiedliche Härte aufweisen, wobei die weichere Bronzebasis-Legierung in den Bereichen 9 angeordnet wird. Bevorzugt wird die Gleitlagerschicht allerdings aus nur einer einzigen Bronzebasis-Legierung hergestellt, die einer Wärmebehandlung unterworfen wird, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.

[00136] Alternativ oder auch zusätzlich zu den in den vorangegangenen Absätzen erwähnten Prozessführungen, kann auch eine nachträgliche mechanische respektive eine materialabtragende Bearbeitung durchgeführt werden. Als mögliche Bearbeitungsverfahren sind dem Stand der Technik bekannte Verfahren zu nennen, z.B. Schleifen oder Feinstdrehen der Oberfläche.

[00137] Die erfindungsgemäße Rückenmetalischicht kann insbesondere zur Herstellung von Gleitlagerelementen 1 in Schiffsdieselmotoren, in so genannten High-Speed-Läufern, in Motoren für Lastkraftwagen, in Hochdruckkompressoren oder auch in Lagerstellen von Windkraftanlagen verwendet werden.

[00138] Die Fig. 7 bis 9 zeigen drei verschiedene Härteverläufe, d.h. Härtegradienten, die mittels Wärmebehandlung in den Bereichen 9 (z.B. Fig. 6) erreicht wurden. Die Bronzebasislegierung wies eine Zusammensetzung von 5 Gew.-% Zinn, 1,5 Gew.-% Zink, 0,5 Gew.-% Summe an Spurenelementen bestehend aus Phosphor, Mangan, Nickel, Kobalt, Titan und Rest Kupfer auf.

[00139] Die Wärmebehandlung wurde mittels eines Lasers durchgeführt. Die Leistungsdichte betrug bei allen drei Versuchen 0,3 kW/mm2. Der Laserfokus hatte eine Größe von 1mm x 10 mm.

[00140] Der Härtegradient nach Fig. 7 wurde mit einer Behandlungsgeschwindigkeit, d.h. einer Geschwindigkeit mit der Laser die zu behandelnde Oberfläche überstrich, von 1 m/Min, jener nach Fig. 8 mit einer Behandlungsgeschwindigkeit von 2 m/Min und jener nach Fig. 9 mit einer Behandlungsgeschwindigkeit von 4 m/Min ausgebildet.

[00141] In den Diagrammen zeigen die weißen Bereich links die Tiefe, bis zu der die Bronzebasis-Legierung durch die Wärmebehandlung aufgeschmolzen wurde, die daran anschließenden hellgrauen Bereiche die Tiefe, bis zu der die Bronzebasis-Legierung von der Wärmebehandlung beeinflusst wurde, allerdings dabei nicht aufgeschmolzen wurde, und die an diese anschließenden dunkelgrauen Bereich jene Tiefe von der Gleitfläche 6 gemessen, ab der die Bronzebasis-Legierung unverändert in der ursprünglichen Form, d.h. mit dem ursprünglichen Gefüge vorliegt.

[00142] Es ist aus dem Vergleich der Härteverläufe zu erkennen, dass die wärmebeeinflussten Bereiche, also die hellgrauen Bereiche, mit zunehmender Behandlungsgeschwindigkeit kleiner werden, also die Schichttiefe 17 (z.B. Fig. 6) der Bereiche 9 reduziert wird. In der Folge kann also damit der Härtegradient steiler verlaufend ausgebildet werden. Zudem kann damit auch die Härte der Bereiche 9 an der Gleitfläche 6 selbst variiert werden, indem nämlich mit höherer Behandlungsgeschwindigkeit der Härteabfall geringer ist, also die Oberfläche der behandelten Bereiche 9 noch härter ist.

[00143] Zur besseren Verdeutlichung dieser Effekte sind in Fig. 10 drei Härteverläufe eines anderen Ausführungsbeispiels dargestellt.

[00144] Generell kann die Bronzebasis-Legierung in den nicht wärmebehandelten Bereichen 11 (z.B. Fig. 2), eine Härte nach Vickers zwischen 160 HV 0,1 und 240 HV 0,1, insbesondere zwischen 170 HV 0,1 und 200 HV 0,1, aufweisen.

[00145] Die Härte der wärmebehandelten Bereiche 9 kann an der Oberfläche, also an der Gleitfläche 6 (Fig. 1) zwischen 80 HV 0,1 und 110 HV 0,1, insbesondere zwischen 90 HV 0,1 und 100 HV 0,1, betragen.

[00146] Der Härtegradient kann zwischen 35 HV 0,1/mm Schichttiefe 17 und 190 HV 0,1/mm Schichttiefe 17, insbesondere zwischen 45 HV 0,1/mm Schichttiefe 17 und 110 HV 0,1/mm 15/21

Claims (15)

1. österreichisches Patentamt AT511 432B1 2012-12-15 Schichttiefe 17, betragen. [00147] Diese Härtewerte sind auch auf die Ausführungsvariante des Gleitlagerelementes 1 mit einer aus zwei Teilschichten 3, 4 gebildeten Gleitlagerschicht 2 anzuwenden. [00148] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Gleitlagerelementes 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. [00149] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Gleitlagerelementes 1 diese bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Gleitlagerelement 2 Gleitlagerschicht 3 Teilschicht 4 Teilschicht 5 Einlaufschicht 6 Gleitfläche 7 Rückseite 8 Pfeil 9 Bereich 10 Längsseitenkante 11 Bereich 12 Winkel 13 Streifenbreite 14 Längsseitenfläche 15 Stirnfläche 16 Stirnfläche 17 Schichttiefe Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerelementes (1) mit einem Trägermetall, das eine Lagerrückenseite bildet, und einem Lagermetall, wobei das Trägermetall aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermetall ebenfalls aus einer Bronzebasis-Legierung hergestellt wird und dass die Härte dieser Bronzebasis-Legierung zumindest bereichsweise durch eine Wärmebehandlung verringert wird, sodass in radialer Richtung des Gleitlagers ein Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Rückseite (7) des Gleitlagerelementes (1) ausgebildet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermetall und das Lagermetall einschichtig ausgebildet und aus einer einzigen Bronzebasis-Legierung hergestellt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung mittels eines Lasers oder durch Induktionserwärmung durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem oberflächennahen Bereich (9) während der Wärmebehandlung ein zusätzliches Legierungselement in die Bronzebasis-Legierung eingebracht wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung durchgeführt wird, die während 16/21 österreichisches Patentamt AT511 432 B1 2012-12-15 der Wärmebehandlung die Oberfläche der Bronzebasis-Legierung mit einer Geschwindigkeit überstreicht, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1 m/min bis 8 m/min.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbelastung auf einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage simuliert wird, dass dabei die Druckverteilung bestimmt wird und dass danach der Härtegradient angepasst an die Druckverteilung ausgebildet wird.
7. 7. Gleitlagerelement (1) mit einem Trägermetall, das eine Rückseite (7) des Gleitlagerelementes (1) bildet, und einem Lagermetall, wobei das Trägermetall aus einer Bronzebasis-Legierung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermetall ebenfalls aus einem Bronzebasis-Legierung gebildet ist, und dass diese Bronzebasis-Legierung einen Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Rückseite (7) des Gleitlagerelements (1) aufweist.
8. 8. Gleitlagerelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermetall und das Lagermetall einschichtig ausgebildet und durch eine einzige Bronzebasis-Legierung gebildet sind.
9. 9. Gleitlagerelement (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Rückseite (7) in Richtung eines radialen Lagerquerschnittes gegenüberliegenden Gleitfläche (6) der Bronzebasis-Legierung eine Einlaufschicht (5) oder eine Gleitlackschicht angeordnet ist.
10. 10. Gleitlagerelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegradient bis in eine Schichttiefe (17) ausgebildet wird, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 mm bis 5 mm.
11. 11. Gleitlagerelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegradient im Bereich von Längsseitenflächen (14) der Gleitlagerschicht (2) mit einer größeren Schichttiefe (17) ausgebildet ist als in einem Mittenbereich.
12. 12. Gleitlagerelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegradient nur in diskreten Bereichen (9) ausgebildet ist.
13. 13. Gleitlagerelement (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Bereiche (9) in Form von Streifen ausgebildet sind.
14. 14. Gleitlagerelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bronzebasis-Legierung einen wärmebehandelten Bereich (9) aufweist und mit Ausnahme des zumindest einen wärmebehandelten Bereichs (9) ein Walzgefüge und in dem zumindest einem wärmebehandelten Bereich (9) ein Gussgefüge aufweist.
15. 15. Gleitlagerelement (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Bronzebasis-Legierung in dem zumindest einen wärmebehandelten Bereich (9) eine Korngröße von maximal 1000 pm aufweist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 17/21