CH222585A - Verfahren zur Herstellung von gleitender Beanspruchung ausgesetzten Maschinenteilen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von gleitender Beanspruchung ausgesetzten     Maschinenteilen.       Für die Verwendung als Werkstoff in       Lagerschalen    und andern     Maschinenteilen,     die gleitender Reibung unterworfen sind,       wurden    bereits eine grosse Anzahl von Legie  rungen mit Zink als Hauptbestandteil vor  geschlagen. Diese Zinklegierungen enthalten  vorwiegend Blei, Zinn, Kupfer, Antimon,  Aluminium als Legierungsbestandteil. Es  sind auch eine Reihe von Legierungen be  kannt, die neben Zink nur Kupfer und Alu  minium als     Legierungsbestandteil    enthalten.  Alle diese Werkstoffe haben jedoch Kupfer  gehalte von mehr als 2 %,     während    der Alu  miniumgehalt im höchsten.

   Fall mit 6 % an  gegeben wird.  



  Weiterhin sind     Zinklegierungen    als Lager  werkstoff angegeben worden, die     0,5-3,%     Kupfer und     10-16%    Aluminium enthalten,  bei denen aber ein Gehalt von     5-30%    Blei  der für die günstigen     Laufeigenschaften    in der  Hauptsache verantwortlich gemachte Be  standteil ist. Ein schwerwiegender Nachteil    dieser Legierungen ist jedoch die Neigung  zu     interkristalliner    Korrosion, die durch  das gleichzeitige     Vorhandensein    von Alumi  nium und Blei     hervorgerufen    wird.  



  Es hat sich nun gezeigt, dass Maschinen  teile, die gleitender Beanspruchung ausge  setzt sind, insbesondere Lager, mit sehr gu  ten Laufeigenschaften hergestellt werden       können,    wenn man als Werkstoff für die  Gleitfläche eine Zinklegierung verwendet,  die<B>3</B>-<B>15;%</B> Al,     0,001-2%,    vorzugsweise  <B>0,3</B>=<B>1,5%</B>     Cu,        0,01-0"06%    Mg und als  Rest Feinzink mit weniger als je     01-01%    Zinn,  Blei und Kadmium enthält.

   Diese Legierun  gen, die zur Herstellung von     Presserzeugnis-          sen    wie Profile und dergleichen geeignet  sind,     unterscheiden    sich in ihren Zusammen  setzungen von den bisher als Lagerwerkstoff  bekannten Legierungen dadurch, dass sie  einen verhältnismässig hohen Aluminium  gehalt besitzen     neben    einem nur geringen  Kupfergehalt von vorzugsweise 0,3-1,5%,      der jedoch auch noch geringer sein kann,  und überdies noch Magnesium     enthalten.     Auch eine Erniedrigung des Aluminium  gehaltes bis herab zu<B>3%,</B> beispielsweise ein       Al-Gehalt    von     3,5-4,5%,    hat keinen un  günstigen Einfluss auf das Laufverhalten  der Legierungen.

   Hierbei wird der Kupfer  gehalt so gewählt, dass die     Legierung    eine       genügende    Festigkeit aufweist, anderseits  aber gegenüber den     bekannten    kupferhalti  gen     Zinklagerlegierungen    eine Ersparnis an  Kupfer bringt.  



  Die Legierungen unterscheiden sich von  den vorstehend genannten,     stark    bleihaltigen  Legierungen dadurch, dass, wie sich gezeigt  hat, auf das Sparmetall Blei ohne Vermin  derung der     Lagermetalleigenschaften    nicht  nur völlig verzichtet werden kann, sondern  dass bei diesen. bleifreien     Legierungen    ausser  dem die Gefahr     interkristalliner    Korrosion  nicht besteht und sie daher unbedenklich für  Lager verwendet werden können. Die Blei  freiheit soll sogar so weit gehen, dass für die  Legierung besonders reines Zink verwendet  wird, das weniger als je 0,01 % Blei, Zinn  und Kadmium enthält.  



  In der     Fig.    1 sind die Temperaturlast  kurven wiedergegeben, die sich beispiels  weise bei der Prüfung verschiedener Lager  werkstoffe auf einer Prüfmaschine mit       Gleichlastbeanspruchung    bei einer     Gleit-          geschwindigkeit    von 4,5     m/Sek.    ergeben  haben.

   Die Übertemperatur ist auf der Ordi  nate in   C in Abhängigkeit von der  auf der Abszisse dargestellten spezifischen  Belastung in     kg/em'        eingetragen    für Weiss  metall WM 80 F (Kurve 1), ein Lager auf  Aluminiumbasis (Kurve 2) und ein Zink  lager gemäss Erfindung folgender Zusam  mensetzung:<B>1070</B> Al,     0,57o        Cu,        0,03.7o    Mg,  Rest     Feinstzink    mit 99,9995 Zn (Kurve 3).

    Man erkennt, dass die Zinklegierung bei Be  lastungen bis 1.75     kgjcm'    sogar eine geringere  Übertemperatur zeigt als das Weissmetall  WM 80 F und der     Aluminiumlagerwerk-          stoff.    Auch als Austausch für Phosphor  bronzen sind die Legierungen brauchbar.    Als Beispiel für eine Legierung mit er  niedrigtem Aluminiumgehalt sei genannt  4     %    Aluminium  0,7     %    Kupfer  0,03     %        Magnesium     Rest     Feinstzink     Die Laufeigenschaften sind ähnlich denen  der Legierungen mit höherem Aluminium- ;       gehalt.     



  In     Fig.    2 sind die Ergebnisse von Lauf  versuchen dargestellt bei 6     mjSek.    Geschwin  digkeit. Aufgetragen ist auf der Ordinate  die     Lagerübertemperatur    in Abhängigkeit  von der auf der Abszisse     dargestellten    spezi  fischen Belastung. Zum Vergleich wurden       herangezogen    Lager aus Legierungen folgen  der Zusammensetzung:  Kurve 1. Zink plus<B>10%</B> Aluminium plus  1     %    Kupfer plus     0,0-3        %    Magnesium.  



  Kurve 2. Zink plus 4 % Aluminium plus  1     %    Kupfer plus 0,03 %     Magnesium.     



  Kurve 3. Zink plus 4 % Aluminium plus  <B>0,5%</B> Kupfer plus<B>0,03%</B> Magnesium.  



  Es wurden     ungehärtete    Wellen für die  Versuche verwendet.  



  Aus der     Fig.    2 ist zu entnehmen, dass in  den     Übertemperaturen    der drei Lager keine  wesentlichen Unterschiede bestehen, dass also  die Legierungen mit niedrigerem Aluminium  gehalt als Lagerwerkstoffe denjenigen mit  höherem Aluminiumgehalt nicht nachstehen.  



  Wenn diese     Legierungen,    auch mit Rück  sicht auf ihre hohen Festigkeitseigenschaf  ten als     Massivlager    ausgebildet sein können,  so handelt es sich doch in vielen Fällen  darum, Stützschalen zum Beispiel aus Stahl  mit den betreffenden     Legierungen    auszu  giessen. Zur gegenseitigen Befestigung von  Stützschale und     Lagerausguss    haben sich       Kadmium-Zinklegierungen,    die sowohl mit  der Stützschale als auch mit dem Lageraus  guss vortreffliche Bindung ergeben, als ge  eignet erwiesen. Die Zusammensetzung der  Lote kann in weiten     Grenzen    schwanken.

    Sie kann von der Zusammensetzung des       Eutektikums        (17%    Zink;     83%    Kadmium)  bis zum reinen Zink gehen. An Stelle der      binären     Kadmium-Zink-Lote    eignen sich auch  Legierungen mit 20-50     %    Kadmium und  einem oder mehreren der Metalle Eisen, Alu  minium und Kupfer in Höhe von je 0,1-2 %,  vorzugsweise insgesamt mehr als     0,5@%,     Rest Zink, beispielsweise     60'%    Zink,     38,5,%     Kadmium,     0-,4%    Eisen,     0,8,%    Aluminium,       0,3@%    Kupfer.  



  Schliesslich eignen sich auch die erfin  dungsgemässen Zinklegierungen selbst als  Verbindungsschicht. Unmittelbarer     Einguss     in die nicht mit     Lotmetall        überzogene    Stütz  schale führt nicht mit Sicherheit zu aus  reichender Bindung, während sieh über  raschenderweise gezeigt hat, dass eine solche  Bindung dann mit ausreichender Sicherheit  erreicht     wird,    wenn eine dünne Zwischen  schicht aus einer Zinklegierung verwendet  wird, deren Zusammensetzung durch die  für die erfindungsgemässen Zinklegierungen  mit     3r15    % Aluminium,     0,00,1-2    % Kupfer,       0,01-0,06%    Magnesium, Rest Zink angege  benen Bereiche gekennzeichnet ist.

   Gege  benenfalls kann die     Lotlegierung    überhaupt  identisch mit der Zusammensetzung des  Lagerausgusses gewählt werden. Das Ein  giessen des Lagerwerkstoffes kann auf ver  schiedene Weise erfolgen, z. B. durch  Giessen, Schleudern und Spritzen.  



  Da die Legierungen     pressbar    sind, ist man  bei der Herstellung der Lager nicht an den       Gusswerkstoff    gebunden,     sondern    man kann  die Lager durch     Knetbearbeitung    herstel  len, wobei man auch Stützschalen     anwenden     kann, in welchen der gegossene oder geknetete  Werkstoff mittels der bereits erwähnten Lote  befestigt werden kann. Es besteht ein Unter  schied, ob die Zinklegierungen als Guss- oder  Knetwerkstoffe für Lager verwendet wer  den.

   Nicht nur die mechanischen Eigenschaf  ten der Legierungen sind im gekneteten Zu  stand besser als im gegossenen, sondern  auch die     Laufeigenschaften    des     Knetmate-          rials    übertreffen diejenigen des     Gussmate-          rials.     



  In     Fig.    3 ist als Ordinate die Reibungs  zahl in Abhängigkeit von der auf der Ab-         szisse    dargestellten spezifischen Belastung  eingezeichnet für eine Legierung mit  10 % Aluminium  0,7 % Kupfer  0,03 % Magnesium  Rest     Feinzink     Das Feld I gibt den Bereich der bei  geknetetem Werkstoffaus Versuchen mit zwei  Lagern erhaltenen Reibungswerte an, Feld     II     die entsprechenden Werte aus     gegossenen:    La  gern.

   Die Versuche wurden bei einer     Gleit-          geschwindigkeit    von 0,1     m/Sek.    durchge  führt, da bei dieser Geschwindigkeit eher  mit teilweise metallischer Berührung ge  rechnet werden kann, so dass speziell die       Gleiteigenschaften    der     verwendeten:    Werk  stoffe hier besonders gut zutage treten. Die       Überlegenheit    der     gekneteten:    Werkstoffe  sowohl in der Belastbarkeit als auch in der       Gleitfähigkeit    ist deutlich ersichtlich. Eine  ähnliche Verbesserung wird auch bei den  im übrigen gleichen Legierungen mit nur  beispielsweise 4 % Aluminium erreicht.  



  Die Versuche wurden gegen Wellen aus       ungehärtetem    Stahl durchgeführt..  



  Die Überlegenheit des Knetmaterials ge  genüber dem     Gussmaterial    bleibt auch bei  Verwendung von gehärtetem Wellenmaterial  bestehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von gleiten der Beanspruchung ausgesetzten Maschinen teilen, insbesondere Lagern, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Werkstoff für die Gleitfläche eine Zinklegierung verwen det, die 3-15 % Al, 0,001-2 % Cu, 0;01 bis 0,06 % Mg und als Rest Feinzink mit weni ger als je 0,01 % Sn, Pb und Cd enthält. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man Stützschalen mit der Zinklegierung ausgiesst. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die Zink legierung in gegossenem Zustand verwendet. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die Zink legierung in geknetetem Zustand verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen ein binäres Kadmium-Zink- Lot mit einer Zusammensetzung zwischen Eutektikum und reinem Zink verwendet. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen ein binäres Kadmium-Zink- Lot mit einer Zusammensetzung zwischen Eutektikum und reinem Zink verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Zinklegierung mit der im Patentanspruch angegebenen Zu sammensetzung verwendet. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Zinklegierung mit der im Patentanspruch angegebenen Zu- sammensetzung verwendet. B. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen, als Lot eine Zinklegierung von der gleichen Zusammensetzung wie die zu befestigende Zinklegierung verwendet. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Zinklegierung von der gleichen Zusammensetzung wie die zu befestigende Zinklegierung verwendet. 1.0. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet. dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, 0,1-2 % Fe, Rest Zn ver wendet. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, 0,1-2% Fe, Rest Zn ver wendet. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, 0,1-2% Al, Rest Zn ver wendet. 13. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, 0,1-.2e Al, Rest Zn ver wendet.

   14. Verfahren, nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20\50A Cd, 0,1-2% Cu, Rest Zn ver wendet. 15. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, 0,1-2% Cu, Rest Zn ver wendet. 16.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, je 0,1-2% Fe und Al, Rest Zn verwendet. 17. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50,% Cd, je 0,1-2 % Fe und Al, Rest Zn verwendet. 18.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 16, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Legie rung mit 20=50% Cd, je 0,1-2% Fe und A1 derart, dass die Gesamtmenge von Fe und Al mindestens <B>0,5%</B> ausmacht, Rest Zn ver wendet. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 17, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen: als Lot eine Legie rung mit 20-50% Cd, je 0,1-2,% Fe und A1 derart, dass die Gesamtmenge von Fe und 11.1 mindestens 0,5% ausmacht, Rest Zn ver wendet. 20. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, je 0a1-2 % Fe und Cu, Rest Zn verwendet. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3;, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit f0=50% Cd, je 0,1-2% Fe und Cu, Rest Zn verwendet. 22. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 20, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Legie rung mit 20-50% Cd, je 0,1-2% Fe und Cu derart, dass @ die Gesamtmenge von Fe und Cu mindestens 0,5,% ausmacht, Rest Zn verwendet. 23.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 2-1, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Le gierung mit 20-50 % Cd, je 0,1=2 % Fe und Cu derart, dass die Gesamtmenge von Fe und Cu mindestens 0,5,% ausmacht, Rest Zn verwendet. 24. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50 % Cd, je 0,1-2 % A1 und Cu, Rest Zn verwendet. 25.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, je 0,1-2% A1 und Cu, Rest Zn verwendet. 26. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen: 2 und 24, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, je 0,1-2.% Al und Cu, derart, dass die Gesamtmenge von A1 und Cu mindestens 0,5,% ausmacht, Rest Zn verwendet. 27.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 25, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20=50.% Cd, je 0',1-2 % Al und Cu derart, dass die Gesamtmenge von A1 und Cu mindestens 0,5 % ausmacht, Rest Zn verwendet. 28. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20-50% Cd, je 0-,1-2.% Fe, A1 und Cu, Rest Zn verwendet. 29.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Befestigung der Zinklegierung in Stützschalen als Lot eine Legierung mit 20=50% Cd, je 0,1-2;% Fe, A1 und Cu, Rest Zn verwendet. 30. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 2-8, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Legie rung mit 20-50% Cd, je 0,1-2% Fe, Al und Cu derart, dass die Gesamtmenge von Fe, A1 und Cu mindestens <B>0"ä%</B> ausmacht, Rest Zn verwendet. 31.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 29, dadurch gekenn zeichnet, dass man zur Befestigung der Zink legierung in Stützschalen als Lot eine Legie rung mit 20-50,% Cd, je 0,1-2% Fe, Al und Cu derart, dass die Gesamtmenge von Fe, Al und Cu mindestens <B>0,5%</B> ausmacht, Rest Zn verwendet.