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.
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<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