CS198127B2

CS198127B2 - Combined plain bearing

Info

Publication number: CS198127B2
Application number: CS737215A
Authority: CS
Inventors: Otto Ehrentraut
Original assignee: Miba Gleitlager Ag
Priority date: 1972-10-31
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1980-05-30
Also published as: RO64472A; DE2350192A1; AT315591B; DD107757A5

Description

Vynález se týká kombinovaného kluzného ložiska s výstelkou ze slitiny mědi nebo slitiny lehkých kovů a s mezivrstvou, na které je nanesena oběžná vrstva obsahující cín.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a combination plain bearing having a copper or light metal alloy lining and an intermediate layer on which a tin-containing circulation layer is applied.

V současné době jsou moderní a vysoce výkonná kluzná ložiska opatřena ve většině případů kovovou utěsněnou pánví, která zaručuje ložisku pevné upnutí a dobré uložení při požadované pevnosti. U těchto kovových utěsněných pánví je vytvořena kovová ložisková vrstva, obsahující ložiskovou leguru na bázi mědi nebo lehkého kovu. Od kovové utěsněné pánve může být upuštěno, jestliže kovová ložisková vrstva bude mít odpovídající požadovanou pevnost. U třecí vrstvy jde obyčejně o převážně galvanicky nanášenou vrstvu z legury obsahující cín. U těchto ložisek, jelikož jako kovové ložiskové vrstvy je použito ložiskové legury na bázi mědi, bude docházet při vyšších provozních teplotách k difúzi cínu z třecí vrstvy do kovové vrstvy ložiska, což má na jedné straně za následek zmenšení odolnosti třecí plochy vůči korozi a na druhé straně vytváření křehké fáze měď — cín v přechodové zóně, přičemž může dojít při zhoršených provozních podmínkách k odtržení třecí vrstvy.Nowadays, modern and high-performance plain bearings are in most cases fitted with a metal sealed bearing, which guarantees a firm grip and good bearing at the required strength. In these metal sealed shells, a metallic bearing layer is provided comprising a copper or light metal bearing alloy. The metal sealed pan may be dispensed with if the metal bearing layer has adequate strength. The friction layer is usually a predominantly galvanically deposited tin-containing alloy layer. With these bearings, as a copper-based bearing alloy is used as the metal bearing layer, tin will diffuse from the friction layer into the metal bearing layer at higher operating temperatures, resulting in a reduction of the corrosion resistance of the friction surface and on the other the frictional copper-tin phase is formed in the transition zone and the friction layer may break off under deteriorated operating conditions.

K odstranění těchto jevů je známo opatřo#1 vat kovovou ložiskovou vrstvu před nanášením třecí vrstvy oddělovací vrstvou z kovu patřícího do skupiny mosazi nebo· mědi, popřpadě z některé slitiny mědi.In order to eliminate these phenomena, it is known to provide a metal bearing layer prior to application of the friction layer by a separating layer of a metal belonging to the brass or copper group or a copper alloy.

U tohoto provedení dochází však k tomu, že vytvořené mezivrstvy v důsledku vzniku křehkých rušivých fází zabraňují v přechodové zóně, která však není schopna tomu zamezit, vyměšování cínu z oběžné třecí vrstvy. Bylo nejvýše dosaženo toho, že došlo· k omezení vylučování cínu, který vytvářel v oběžné třecí vrstvě v přechodové zóně směrem k následující mezivrstvě podle výše a doby trvání ohřevu více nebo méně velkou oblast—zónu obohacenou cínem, která v důsledku vyššího· podílu oproti eutektiku (bod tavení 183 °Cj vykazuje pouze nepatrnou tvrdost při vyšších teplotách. Vlivem extrémních provozních podmínek může být potom eutektický bod tavení místně nebo v celé třecí oběžné ploše překročen, což vlivem natavení oblasti—zóny obsahující cín vede ke značným škodám na ložiskách, způsobených rozrušením oběžné třecí plochy. Tento nedostatek se projevuje stejným způsobem u kombinovaných třecích ložisek, jejichž kovová ložisková vrstva je vytvořena na bázi slitiny lehkých kovů. Mezivrstva je u těchto ložisek nutná nikoliv z obav difúze cínu, ale jako· krycí vrstva, která chrání sli198127 tinu z lehkých kovů během nanášení oběžné třecí vrstvy proti napadení elektrolytickým účinkem, přičemž se vyskytují často stejné problémy jako¹ při obohacování cínem, v důsledku toho, že není dosaženo zcela neutrální mezivrstvy vůči difúzi.In this embodiment, however, the interlayers formed, due to the formation of brittle interfering phases, prevent, in the transition zone, which is not able to prevent this, the tin from escaping from the circulating friction layer. The highest achievement was that there was a reduction in the excretion of tin which formed a more or less large area — a tin-enriched zone — in the friction layer in the transition zone towards the next intermediate layer, depending on the amount and duration of the heating. (The melting point of 183 ° Cj exhibits only low hardness at higher temperatures. Due to extreme operating conditions, the eutectic melting point can then be exceeded locally or throughout the friction race, resulting in severe bearing damage due to tearing due to melting of the tin-containing zone. This deficiency is manifested in the same way in combination friction bearings whose metal bearing layer is based on a light metal alloy, which is necessary not only for tin diffusion but for the bearing layer to protect sli198. 127 tin of light metals during the deposition of the circulating friction layer against electrolytic attack, often with the same problems as ¹ with tin enrichment, due to the fact that the completely neutral diffusion layer is not achieved.

Další problém není až dosud vůbec znám a odpovídající komentář v literatuře nebere na něj zřetel. Ložiskový kov použitý k vytvoření vrstvy je z komponentů, které v podstatě netvoří žádnou homogenní slitinu, nýbrž se nejčastěji používá nerozpuštěné slitiny olova a/nebo cínu, takže dochází nevyhnutelně k tomu, že průvodním jevem je heterogenní mikroporéznost. Kromě toho jsou ložiskové oběžné plochy v důsledku těchto vměsků velmi drsné, jak pro mechanické obrábění, tak i pro chemickou úpravu k nanášení oběžné vrstvy, popřípadě mezivrstvy. Tyto mikroskopické malé povrchové vady nejsou odstraněny ani pomocí známé mezivrstvy, takže při nanášení oběžné vrstvy elektrolytickou cestou může dojít k uzavření zbytků elektrolytu v prohlubních na povrchu kovové ložiskové vrstvy. Tyto zbytky elektrolytu mají později za následek to, že za provozu dochází ke vzniku malých mikroskopických bublin v oběžné vrstvě, které v důsledku vrubových účinků velmi značně snižují mez únavy oběžné vrstvy.Another problem is not known at all and the corresponding commentary in the literature does not take into account it. The bearing metal used to form the layer is of components which essentially do not form any homogeneous alloy, but most commonly the undissolved lead-and / or tin alloy is used, so that inevitably the accompanying phenomenon is heterogeneous microporosity. In addition, due to these inclusions, the bearing raceways are very rough, both for mechanical machining and for chemical treatment for the application of the race layer or intermediate layer. These microscopic small surface defects are not eliminated even by the known intermediate layer, so that the electrolytic deposition of the circulating layer can lead to the closure of electrolyte residues in the depressions on the surface of the metal bearing layer. These electrolyte residues later result in the formation of small microscopic bubbles in the circulating layer during operation, which, due to notch effects, greatly reduce the fatigue limit of the circulating layer.

Je 'samozřejmé, že tyto závady s rostoucími požadavky na kluzná ložiska, které Jsou určeny rostoucími výkony motorů, vystupují jako rušivé a škodlivé vlivy neustále do popředí a je nutno brát je v úvahu.It goes without saying that these defects, with increasing requirements for sliding bearings, which are determined by the increasing power of the engines, always come to the fore as disturbing and harmful influences and must be taken into account.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje kombinované kluzné ložisko s výstelkou ze slitiny mědi nebo ze slitiny lehkých kovů a s mezivrstvou, na. které je nanesena oběžná vrstva, obsahující cín, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se mezivrstva skládá ze dvou vrstev, z nichž jedna je tvořena těsnicím a vyrovnávacím povlakem z mědi nebo slitiny mědi a druhá vrstva je z chrómu nebo slitiny chrómu.The above drawbacks are eliminated by a combination plain bearing with a copper alloy or a light metal alloy lining and with an intermediate layer. The tin-containing circulation layer of the present invention is characterized in that the intermediate layer consists of two layers, one of which is a sealing and leveling coating of copper or a copper alloy and the other layer of a chromium or chromium alloy.

Řešením podle vynálezu jsou splněny obě funkce, které má zastávat mezivrstva, to jest oddělovat jednotlivé složky vrstvy jednu od druhé, a to co nejvhodněji. Lze tedy použít pro vyplnění a urovnání povrchu poměrně měkké vrstvy, která pro splnění těchto požadavků je vytvořena v požadované tloušťce. Druhé složky vrstvy umožňují vytvoření požadovaných difúzních spár, přičemž vrstva je tenká a obsahuje chrom nebo jeho; slitiny, oož umožňuje to, že nedochází k difúzi cínu ani vně ani dovnitř. Zmíněná urovnávací vrstva je vytvořena známým způsobem z mědi nebo její slitiny, přičemž je možno použít rovněž niklu nebo; jeho slitin, jakož i kobaltu a jeho slitin.The solution according to the invention fulfills both the functions which the intermediate layer is to perform, that is to say, to separate the individual components of the layer from one another in the most suitable way. It is therefore possible to use a relatively soft layer to fill and level the surface, which is formed in the required thickness to meet these requirements. The second components of the layer allow the formation of the desired diffusion joints, the layer being thin and containing chromium or its; alloy, which allows the tin to not diffuse either outside or inside. Said leveling layer is formed in a known manner of copper or an alloy thereof, nickel or nickel; its alloys as well as cobalt and its alloys.

Použitelnost podle vynálezu vytvořeného; kombinovaného třecího ložiska s dvojitou mezivrstvou je dána nevýznamným zvýšením ceny při zvýšení hospodárnosti, neboť při výrobním procesu získané optimální vlastnosti nezávisí na druhu, velikosti a době provozních požadavků, avšak na tom, aby životnost ložiska byla vždy zachována.The applicability of the invention; The combination of friction bearings with double interlayer is due to insignificant price increase and cost-effectiveness, since the optimum properties obtained during the manufacturing process do not depend on the type, size and time of operating requirements, but on the maintenance of the bearing life.

V následujících příkladech provedení je předmět vynálezu blíže vysvětlen:The following examples illustrate the invention in more detail:

PřikladlHe did

Oběžné plochy ocelo-olovobronzového ložiska jsou podle běžného chemického způsobu upraveny za použití obvyklého; vysoce vyrovnávacího mědnatého elektrolytu, a to při vytvoření vrstvy mědi od 6 ,um.The running surfaces of the steel-bronze bearing are treated according to a conventional chemical method using the usual one; a high-level copper copper electrolyte, when a copper layer of 6 .mu.m was formed.

V následující operaci probíhá elektrolytické chromování při dosažené tloušťce 0,2 mikronu, načež je nanesena například vrstva olovo—cín—měď oběžné vrstvy v tloušťce 40 /ím. Oběžná vrstva kombinovaného ložiska tímto způsobem vyrobená se podrobuje tepelnému zpracování při 170 °C po dobu 400 hod., při kterém nedochází ke vzniku bublinek ani vycezením nebo změnou koncentrace cínu v přechodové oblasti—zóně k mezivrstvě.In the following operation, electrolytic chromium plating is achieved at a thickness of 0.2 microns, whereupon, for example, a layer of lead-tin-copper overlayer is applied at a thickness of 40 µm. The composite bearing bearing layer produced in this way is subjected to a heat treatment at 170 ° C for 400 hours, in which no bubbles are formed or the concentration of tin in the transition zone-zone to the interlayer is avoided.

P ř í k 1 a d 2Example 1 a d 2

Oběžné plochy v kombinaci ocel—lehký kov jsou běžným způsobem upraveny a dále za použití vysoce vyrovnávacího mědnatého elektrolytu opatřeny vrstvou mědi v tloušťce 4 μτη. Na tento proces navazuje elektrolytické chromování, při kterém se nanese vrstva o tloušťce 0,2 μΐη, přičemž běžným způsobem je dále nanesena oběžná vrstva z olova—cínu—mědi v tloušťce 20 μια. Také toto ložisko je vystaveno tepelnému zpracování po dobu 400 hod. při 170 °C, aby bylo zamezeno nedostatkům vpředu uvedeného druhu.The running surfaces in the steel-light metal combination are customarily treated and then coated with a 4 μτη copper layer using a high-level copper copper electrolyte. This process is followed by electrolytic chromium plating, in which a 0.2 μΐη layer is deposited, with a conventional 20 μια lead-tin-copper impregnating runner in a conventional manner. Also this bearing is subjected to a heat treatment for 400 hours at 170 ° C in order to avoid shortcomings of the aforementioned kind.

Je samozřejmé, že tento vynález, týkající se ložisek, má platnost jak pro ložiska s kovovou utěsněnou pánví, tak i pro ložiska bez ní.It goes without saying that this invention relating to bearings is valid both for bearings with a metal sealed shell and for bearings without it.

Claims

Combined plain bearing with copper alloy or light metal alloy lining and intermediate layer on which a tin-containing running layer is applied, characterized in that:

The YNALEZU interlayer consists of two layers, one of which is a sealing and leveling coating of copper or a copper alloy and the other layer is of chromium or a chromium alloy.

Severography, n. P., Plant 7, Most