Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerwerkstoffes mit feinem Gefüge. Bei Gleitlagern für umlaufende oder schwingende Maschinenteile hat sich ge zeigt, dass der übliche W eissmetallausguss bei hohen Gleitflächenbelastungen leicht rissig wird und infolgedessen ein sicherer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist. Bei Verwen dung von Bleibronze als Lageranguss ist zwar die Neigung zur Rissbildung erheblich geringer, solche Lager sind aber bei hohen Belastungen in bezug auf ihre Lauffähig keit sehr empfindlich, neigen zum Fressen und nutzen die Wellen stark ab.
Versuche haben gezeigt, dass einige Leichtmetall-Legierungen, insbesondere auf Aluminiumgrundlage, Lagermetalle ergeben, die erheblich höhere Belastungen aushalten als Weissmetall und Bleibronze und dabei den Vorteil höherer Warmfestigkeit haben. Unter andern sind vor längerer Zeit auch Legierungen von Aluminium mit Nickel vorgeschlagen worden, die aber im prak tischen Betrieb sich nicht bewährt haben, da sie zum Schmieren und Fressen neigten. Auch neuere Aluminiumlegierungen, bei welchen primär ausgeschiedene sehr harte Kristallkörper (sogenannte Tragkristalle) in eine weichere Grundmasse eingebettet sind, wie z.
B. hochsiliziumhaltige, die an und für sich gute Laufeigenschaften haben, nei gen zu derartigen Betriebsstörungen.
Eingehende Untersuchungen haben nun ergeben, dass die Neigung zum Fressen mit dem Gefügeaufbau der Leichtlegierungen in engem Zusammenhang steht. Die primären Tragkristalle sind als intermetallische Ver bindungen meist sehr spröde und bröckeln daher umso leichter aus, je gröber sie ausgeschieden sind.
Beispielsweise zeigt eine übereutektische Silizium-Aluminium- legierung nach der Bearbeitung auf ihrer Lauffläche unter dem Mikroskop feine Lö cher, in denen vorher Primärkristalle geses sen hatten, die infolge ihrer Härte nicht durch den Drehstahl abgeschnitten, sondern zerbröckelt und teilweise oder ganz heraus gerissen waren, oder bei denen wenigstens die Verbindung mit der Grundmasse ge lockert wurde.
Diese nur locker sitzenden Kristalle bezw. T#-ristallbruchstücke lösen sich nun im Betriebe des Lagers leicht voll ends aus .der Grundmasse heraus und geraten zwischen Welle und Lagerschale, wobei sie zu Riefenbildung und schliesslich zum Fres sen der Welle führen. Aus diesem Grunde erweist es sich auch als unzweckmässig, die Gleitfläche von Lagern aus derartigen Legierungen der Welle durch Schaben genau anzupassen, weil durch das Schaben die Tragkristalle besonders stark beschädigt und gelockert werden.
Auch übereutektische Legierungen des Aluminiums mit einem oder mehreren Me tallen, deren Kernladungszahl, das ist die Anzahl der Elektronen, die zusammen mit dem Atomkern ein Atom.des betreffenden Elementes bilden, zwischen 24 und 2!8 liegt (Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel) verhalten sich ähnlich, wenn sie in gewöhn licher Weise vergossen werden.
Diese Legie rungen neigen zu besonders grober, nadliger bezw. schuppiger Ausscheidung von Primär kristallen, die dann bei der Bearbeitung der Lauffläche in ähnlicher Weise, wie oben geschildert, ausbrechen können.
Eingehende Versuche haben nun gezeigt, dass es durch besondere mechanische oder auch metall urgische Behandlung solcher übereutektischer Legierungen gelingt, an Stelle der groben, nadligen oder schuppigen Primärkristalle solche in Gestalt kleinerer, mehr rundlicher Körner zu erzielen, .die nun in der Grund masse viel fester eingebettet sind und sich bei der Bearbeitung nicht lockern, Lager aus einer so behandelten übereutektischen Aluminiumlegierung können daher auch in üblicher Weise eingeschabt werden und wei sen vorzügliche Laufeigenschaften auf,
wäh rend die bekannten Lagerleichtmetalle mit harten Tragkristallen nur dann eine befrie digende Lauffähigkeit zeigen, wenn sie mit dem Diamant bearbeitet worden sind.
In rein mechanischer Weise. kann die Verfeinerung der Tragkristalle von derarti gen übereutektischen Leiehtmetall-Legierun- gen erfolgen, indem die Gusslegierung mit noch zunächst grob ausgeschiedenen Primär- kristallen einem Knetvorgang (Schmieden, Pressen, Walzen, Hämmern usw.) unter worfen wird, wobei die Primärkristalle zer trümmert und so fester in die Grundmasse eingebettet werden.
Da durch diese Behand lung, wie an sich bekannt, auch die Festig keitseigenschaften der Legierung verbessert werden, so ergibt sich daraus gleichzeitig noch eine höhere Belastbarkeit des Lagers als bei Benutzung eines nur gegossenen Werkstoffes, dessen Gefüge nicht durch eine besondere Behandlung verfeinert wurde.
Es ist aber auch möglich, die Verfeine rung der Tragkristalle auf metallurgischem Wege herbeizuführen, indem den eine über- eutektische Legierung ergebenden Haupt bestandteilen noch Titan in einer so geringer Menge, dass sich noch keine primären Kri stalle von Titan-Metalliden bilden (unter 0,5 vom Hundert), hinzugefügt wird. Dieser Titanzusatz hat nicht nur, wie an sich be kannt, eine Verfeinerung des Gefüges der Grundmasse zur Folge, sondern er bewirkt vor allem die Bildung kleinerer, fester in der Grundmasse haftender Primärkristalle, die bei der Verwendung der Legierung als Gleit lagerwerkstoff als Tragkristalle wirken.
Ein besonders gute Laufeigenschaften aufweisender Werkstoff für Gleitlager er gibt sich, wenn einer Aluminium-Nickel- legierung mit 6,5 % Nickel ein Zusatz von höchstens 0,5 % Titan hinzugefügt wird.
Process for the production of a plain bearing material with a fine structure. In the case of slide bearings for rotating or vibrating machine parts, it has been shown that the usual white metal spout easily cracks when exposed to high loads on the sliding surface and, as a result, safe operation is no longer guaranteed. When using lead bronze as a bearing sprue, the tendency to crack formation is significantly lower, but such bearings are very sensitive to their ability to run under high loads, tend to seize and wear the shafts heavily.
Tests have shown that some light metal alloys, especially those based on aluminum, produce bearing metals that can withstand considerably higher loads than white metal and lead bronze and have the advantage of higher heat resistance. Among other things, alloys of aluminum with nickel have been proposed a long time ago, but they have not proven themselves in practical operation because they tended to smear and seize. Even newer aluminum alloys, in which primarily precipitated very hard crystal bodies (so-called support crystals) are embedded in a softer base material, such as
B. high silicon, which in and of themselves have good running properties, nei conditions for such malfunctions.
In-depth investigations have now shown that the tendency to seize is closely related to the structure of the light alloys. As intermetallic compounds, the primary support crystals are usually very brittle and therefore crumble the more easily the coarser they are excreted.
For example, a hypereutectic silicon-aluminum alloy shows fine holes on its running surface under the microscope after processing, in which primary crystals had previously been located, which due to their hardness were not cut off by the turning tool, but rather crumbled and partially or completely torn out. or in which at least the connection with the matrix was loosened.
These only loosely fitting crystals respectively. T # crystal fragments are now easily released in the operation of the bearing from the full end of the base mass and get between the shaft and the bearing shell, where they lead to scoring and ultimately to the shaft scuffing. For this reason, it also proves to be inexpedient to precisely adapt the sliding surface of bearings made of such alloys to the shaft by scraping, because the scraping action damages and loosens the support crystals.
Hypereutectic alloys of aluminum with one or more metals, the atomic number of which, i.e. the number of electrons that together with the atomic nucleus form an atom of the element concerned, is between 24 and 2.8 (chromium, manganese, iron, cobalt , Nickel) behave similarly when they are cast in the usual way.
These alloys tend to be particularly coarse, needled or. flaky precipitation of primary crystals, which can then break out when the tread is machined in a manner similar to that described above.
Extensive experiments have now shown that special mechanical or metallurgical treatment of such hypereutectic alloys succeeds in obtaining, in place of the coarse, needle-like or scaly primary crystals, those in the form of smaller, more rounded grains, which are now much more solid in base are embedded and do not loosen during machining, bearings made of a hypereutectic aluminum alloy treated in this way can therefore also be scraped in the usual way and have excellent running properties,
while the well-known light bearing metals with hard support crystals only show a satisfactory runnability when they have been processed with the diamond.
In a purely mechanical way. The refinement of the support crystals of such hypereutectic light metal alloys can be carried out by subjecting the cast alloy with initially coarsely separated primary crystals to a kneading process (forging, pressing, rolling, hammering, etc.), whereby the primary crystals are broken up and so more firmly embedded in the matrix.
Since this treatment, as is known per se, also improves the strength properties of the alloy, this also results in a higher load-bearing capacity of the bearing than when using a cast material whose structure has not been refined by a special treatment.
However, it is also possible to refine the support crystals metallurgically by adding titanium in such a small amount to the main components that result in a hypereutectic alloy that no primary crystals of titanium metallides are formed (below 0, 5 percent) is added. This addition of titanium not only results in a refinement of the structure of the base material, as is known per se, but above all it causes the formation of smaller, more solid primary crystals adhering to the base material, which act as support crystals when the alloy is used as a plain bearing material.
A material for plain bearings that has particularly good running properties is obtained when an addition of at most 0.5% titanium is added to an aluminum-nickel alloy with 6.5% nickel.