CH433775A - Use of aluminum alloys as plain bearing alloys - Google Patents

Use of aluminum alloys as plain bearing alloys

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CH433775A
CH433775A CH376562A CH376562A CH433775A CH 433775 A CH433775 A CH 433775A CH 376562 A CH376562 A CH 376562A CH 376562 A CH376562 A CH 376562A CH 433775 A CH433775 A CH 433775A
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aluminum
tin
alloy
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Richard Dr Weber
Anderko Kurt Dr Dipl-Ing
Schulz Elisabeth
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Metallgesellschaft Ag
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    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/121Use of special materials

Description

  

      Verwendung    von     Aluminiumlegierungen    als     Gleitlagerlegierungen       Es ist bekannt,     Gleitlagerlegiertu.g    auf     Aluminium-          basis    zu     verwenden,    die bis zu 20%     Zinn    und     unter     Umständen noch     härtende        Legierungszusätze    enthalten.

         Wenn    diese     Legierungen    auch schon     in    vielen Fällen       befriedigende        Gleit-    und     Verschleisseigenschaften    auf  weisen, ist es doch häufig wünschenswert, den     Ver-          schleisswiderstand    weiter zu erhöhe.

       Ausserdem        sind     schon     Lagerlegierungen    genannt, die     ausser        Aluminium     40 oder 60%     Zinn    und 2,5% Kupfer     enthalten,    woben  das Kupfer auch durch     Silicium    ersetzt werden     kann.     



  Es wurde nun     gefunden,    dass     solche        aluminiumhaltige          Lagerlegierungen    einen erhöhten     Verschleisswiderstand     aufweisen und daher     vorteilhaft    als     Gleitlagerlegierungen     eingesetzt werden können, die neben einem Gehalt von  25     bis    60%     Zinn    3 bis 7,5%     Silicium    enthalten.

   Es hat  sich     nämlich    überraschenderweise gezeigt, dass bei sol  chen Legierungen, die     neben        einem        verhältnismässig    ho  hen     Zinngehalt        noch    geringe     Anteile    von     Silicium    in den  genannten Mengen enthalten, das     Silicium    im Zinn     ein-          gebettet    ist,     während    nach     denn    Zustandsdiagramm an  sich zu erwarten war,

   dass sich neben primärem     Alu-          minium        Silicium    mit Aluminium im     eutektischen    Ge  menge ausscheiden und     dann    das     Zinn    als     Restschmelze     erstarren     würde.    Bei der     erfindungsgemässen    Legierung  wird durch die     Einlagerung    des harten     Siliciums    im wei  chen     Zinn    unter Ausnutzung der     günstigen        Eigenschaften     des     Zinns    eine Erhöhung der     

  Verschleissfestigkeit    her  beigeführt.  



  Der     Sil!iciumgehalt    der Legierung wird zweckmässiger  weise mit gegen 60%     steigendem    Zinngehalt nicht bis zu  seiner oberen     Grenze    von 7,5%     gesteigert,    weil sich das       Eutektikum    mit     steigendem        Zinngehalt    zur     Al-Sn-Seite          hin        verschiebt.        Andernfalls    besteht die Gefahr,     dass        sich          primäres    Silicium ausscheidet.

   Die     obere    Grenze des       Siliciumgehaltes        sollte    die     eutektische        Konzentration    der       ternären    Legierung     nicht        überschreiten,        dabei    aber noch       einen        genügenden        Anteil    an     Silicium        aufweisen,

      um die       gewünschten        Verschleisseigenschaften    zu     erreichen.            In    dem genannten     Legierungsbereich    haben sich sol  che     Legierungen        als    besonders geeignet     erwiesen,

      die 25  bis 40%     Zinn    und 4     bis    6%     Silicium        enthalten.        Die    Le  gierungen     können        ausser    den     genannten.        Bestandteilen          noch    solche     Legierungszusätze        enthalten,    die für die Här  tung von     Aluminium        bekannt        sind,        z.B.    Kupfer,     Magne-          sium    oder Nickel.

   Die Menge dieser Zusätze     richtet        sich     nach dem     Anteil        an        Aluminium    in der     Legierung,        d.h.,     dass,     bezogen    auf den     Aluminiumanteil,

          diese        härtenden          Legierungszusätze    in     den        üblichen    Mengen     in    der     Le-          gierung        enthalten    sein     können,        z.B.    0,8     bis    1,5% Kupfer,  0,6 bis 0,8%     Mangan    oder 0,8 bis 1,3% Nickel.

   Als     be-          sonders    geeignet     erwiesen    hat     sich        eine        Legierung    mit  30% Zinn., 5%     SiEcium    und 2% Kupfer.

   Die     erfindungs-          gemäss.        vorgeschlagene    Legierung     eignet        sich    sowohl     als          Guss-,    als auch als     Knetlegierung    zur Verwendung für       Gleitlager.    Bei der     Verwendung    als     Gusslegierung    ist  eine     Veredlung    der Legierung durch     Natriumzusatz        nicht     angebracht.

   Es     sollte    jedoch möglichst     eine    rasche Er  starrung der     Legierung        herbeigeführt        werden,    um Aus  seigerungen, insbesondere des     Zinns,    zu vermeiden.

    Ohne rasche     Erstarrung        wird    im     allgemeinen    auch die       artgestrebte        Einlagerung    des     Siliciums        im        Zinn        nicht        er-          rdicht,    so dass     auch    die     verbesserten        Eigenschaften    der  Legierung nicht erreicht würden.  



  Die     Verschleisseigenschaften    der     erfindungsgemässen          Legierung    im     Vergleich    zu der bekannten Lagerlegie  rung     Weissmetall    80 (80%     Sn,    12% Sb, 6%     Cu,    2%     Pb),          einer        Lager-Bleibronze    mit 25%     Blei,    Rest Kupfer sowie  zu     einer        Aluminiumlegierung        mit        niledrigem        Zinngehalt,

            nämlich    6%     Zinn,    1,5% Kupfer, Rest Aluminium,     sind     in nachfolgender Tabelle angegeben. Die dort genannte  Verschleissgrösse wurde auf einer     Klötzchenprüfmaschine          ermittelt,    auf der die Proben im     Trockenlauf        bei        einer          Belastung    von 12 kg/cm', einer     Prüfgeschwindigkeit    von  1 m/s und     einer    Prüfdauer von 1 Std.

       unter        Verwendung          eines        umlegierten        Kohlenstoffstahles    (St 50.11) als Gegen  werkstoff untersucht wurden. Aus der Tabelle geht her-      vor,

   dass     die        erfindungsgemässen    Legierungen den     höch-          sten.        Verschleisswiderstand    unter     den        untersuchten    Le  gierungen haben und dass ihre Härte je nach     den    Er  fordernissen an     die        Tragfähigkeit        eingestellt        werden:

          kann.     Die     erfindungsgemäss        vorgeschlagenen        Legierungen    ha  ben gegenüber den     bekannten        Aluminumlagerlegierun-          gen        eine        geringere    Neigung zum Fressen.

    
EMI0002.0022     
  
    <I>Werkstoff <SEP> Härte <SEP> spei. <SEP> Verschteiss</I>
<tb>  <I>(HV <SEP> 5) <SEP> Gewicht</I> <SEP> <B>mm-,</B>
<tb>  WM <SEP> 80 <SEP> 27 <SEP> 7,50 <SEP> 7,6
<tb>  CuPb25 <SEP> 45 <SEP> 9,77 <SEP> <B><I>1</I></B>0,6
<tb>  AlSn6Cu1,5 <SEP> (gewalzt) <SEP> 40 <SEP> 2,94 <SEP> 19,0
<tb>  AISn30Si5 <SEP> 35,9 <SEP> 3,45 <SEP> 5,.1
<tb>  AlSn40Si4 <SEP> 31,8 <SEP> 3,72 <SEP> 6,7
<tb>  AlSn50S13 <SEP> 27,6 <SEP> 3,8 <SEP> 4,5
<tb>  AlSn30Si,5Cu2 <SEP> 52,2 <SEP> 3,4 <SEP> 3,8
<tb>  AlSn40Si4Cu2 <SEP> 45,6 <SEP> 3,7 <SEP> 4,3



      Use of aluminum alloys as slide bearing alloys It is known to use slide bearing alloys based on aluminum, which contain up to 20% tin and possibly also hardening alloy additives.

         Even though these alloys already have satisfactory sliding and wear properties in many cases, it is often desirable to further increase the wear resistance.

       In addition, bearing alloys have already been mentioned that contain 40 or 60% tin and 2.5% copper in addition to aluminum, whereby the copper can also be replaced by silicon.



  It has now been found that such aluminum-containing bearing alloys have an increased wear resistance and can therefore be used advantageously as plain bearing alloys which contain, in addition to a content of 25 to 60% tin, 3 to 7.5% silicon.

   It has been shown, surprisingly, that in alloys of this type, which in addition to a relatively high tin content also contain small amounts of silicon in the amounts mentioned, the silicon is embedded in the tin, whereas according to the phase diagram it was to be expected

   that in addition to primary aluminum, silicon with aluminum would precipitate in a eutectic amount and then the tin would solidify as residual melt. In the alloy according to the invention, the inclusion of hard silicon in the white tin while utilizing the favorable properties of tin increases the

  Wear resistance brought about.



  The silicon content of the alloy is expediently not increased to its upper limit of 7.5% with the tin content increasing towards 60%, because the eutectic shifts towards the Al-Sn side with increasing tin content. Otherwise there is a risk that primary silicon will precipitate.

   The upper limit of the silicon content should not exceed the eutectic concentration of the ternary alloy, but still have a sufficient proportion of silicon,

      to achieve the desired wear properties. In the mentioned alloy range, such alloys have proven to be particularly suitable,

      containing 25 to 40% tin and 4 to 6% silicon. The alloys can be used in addition to those mentioned. Components still contain such alloy additives that are known for the hardening of aluminum, e.g. Copper, magnesium or nickel.

   The amount of these additives depends on the proportion of aluminum in the alloy, i.e., based on the aluminum proportion,

          these hardening alloy additives can be contained in the alloy in the usual amounts, e.g. 0.8 to 1.5% copper, 0.6 to 0.8% manganese or 0.8 to 1.3% nickel.

   An alloy with 30% tin, 5% SiEcium and 2% copper has proven to be particularly suitable.

   According to the invention. The proposed alloy is suitable both as a cast and as a wrought alloy for use in plain bearings. If the alloy is used as a casting alloy, it is not advisable to refine the alloy by adding sodium.

   However, the alloy should solidify as quickly as possible in order to avoid segregation, particularly of the tin.

    Without rapid solidification, the desired incorporation of silicon in the tin is generally not established, so that the improved properties of the alloy would not be achieved either.



  The wear properties of the alloy according to the invention compared to the known Lagerlegie tion white metal 80 (80% Sn, 12% Sb, 6% Cu, 2% Pb), a bearing lead bronze with 25% lead, the remainder copper and an aluminum alloy with low tin content ,

            namely 6% tin, 1.5% copper, the remainder aluminum, are given in the table below. The wear size mentioned there was determined on a block testing machine, on which the samples were run dry at a load of 12 kg / cm ', a test speed of 1 m / s and a test duration of 1 hour.

       using an alloyed carbon steel (St 50.11) as a counter material. The table shows

   that the alloys according to the invention have the highest. Have wear resistance among the examined alloys and that their hardness can be adjusted depending on the load-bearing requirements:

          can. The alloys proposed according to the invention have a lower tendency to seize than the known aluminum bearing alloys.

    
EMI0002.0022
  
    <I> material <SEP> hardness <SEP> store <SEP> Wear </I>
<tb> <I> (HV <SEP> 5) <SEP> Weight </I> <SEP> <B> mm-, </B>
<tb> WM <SEP> 80 <SEP> 27 <SEP> 7.50 <SEP> 7.6
<tb> CuPb25 <SEP> 45 <SEP> 9.77 <SEP> <B><I>1</I> </B> 0.6
<tb> AlSn6Cu1,5 <SEP> (rolled) <SEP> 40 <SEP> 2.94 <SEP> 19.0
<tb> AISn30Si5 <SEP> 35.9 <SEP> 3.45 <SEP> 5, .1
<tb> AlSn40Si4 <SEP> 31.8 <SEP> 3.72 <SEP> 6.7
<tb> AlSn50S13 <SEP> 27.6 <SEP> 3.8 <SEP> 4.5
<tb> AlSn30Si, 5Cu2 <SEP> 52.2 <SEP> 3.4 <SEP> 3.8
<tb> AlSn40Si4Cu2 <SEP> 45.6 <SEP> 3.7 <SEP> 4.3

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verwendung von Aluminiumlegierungen mit 25 bis 60% Zinn und 3 bis 7,5% Silicium als Gleitlagerlegiie- rungen. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Use of aluminum alloys with 25 to 60% tin and 3 to 7.5% silicon as slide bearing alloys. SUBCLAIMS 1. Verwendung einer Aluminiumlegierung mit 25 bis 40% Zinn und 4 bis 6% Silicium gemäss Patentanspruch. 2. Verwendung von AlumIIniumlegierungen gemäss Patentanspruch, mit der Massgabe, dass ihr Siliciumge- halt mit gegen 60% steigendem Zinngehalt merklich unter 7,5% liegt. 3. Use of an aluminum alloy with 25 to 40% tin and 4 to 6% silicon according to the patent claim. 2. Use of aluminum alloys in accordance with the patent claim, with the proviso that their silicon content is noticeably below 7.5% with a tin content increasing towards 60%. 3. Verwendung von Aluminiumlegierungen gemäss Patentanspruch, mit der Massgabe, dass sie die Härtung von Aluminium bewirkende Legierungszusätze, wie Kup fer, Mangan und Nickel enthalten. 4. Use of aluminum alloys according to the patent claim, with the proviso that they contain alloy additives such as copper, manganese and nickel that cause the hardening of aluminum. 4th Verwendung von Aluminiumlegierungen, die bei der Herstellung schnell erstarrt sind, gemäss Patentan spruch. 5. Verwendung einer Aluminiumlegierung mit 30% Zinn, 5% Silicium und 2% Kupfer gemäss Patentan- spruch. Use of aluminum alloys that have solidified quickly during production, according to patent claim. 5. Use of an aluminum alloy with 30% tin, 5% silicon and 2% copper in accordance with the patent claim.
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