CZ294203B6 - Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby - Google Patents

Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ294203B6
CZ294203B6 CZ19991942A CZ194299A CZ294203B6 CZ 294203 B6 CZ294203 B6 CZ 294203B6 CZ 19991942 A CZ19991942 A CZ 19991942A CZ 194299 A CZ194299 A CZ 194299A CZ 294203 B6 CZ294203 B6 CZ 294203B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
bearing shell
sliding
sliding bearing
region
dispersed component
Prior art date
Application number
CZ19991942A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ194299A3 (cs
Inventor
Andlerágerd
Heinssájens@Peterádr
Goedickeáklaus
Metzneráchristoph
Original Assignee
Federal@Moguláwiesbadenágmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Federal@Moguláwiesbadenágmbh filed Critical Federal@Moguláwiesbadenágmbh
Publication of CZ194299A3 publication Critical patent/CZ194299A3/cs
Publication of CZ294203B6 publication Critical patent/CZ294203B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/121—Use of special materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122—Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • F16C33/124—Details of overlays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • F16C2204/22—Alloys based on aluminium with tin as the next major constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/912—Metallic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Pánev kluzného ložiska má nosné těleso }@B a nejméně jednu kovovou kluznou vrstvu }@BŹ která je nanášena napařováním elektronovým svazkemŹ a která v materiálu matrice obsahuje nejméně jednu jemně dispergovanou komponentu }@BŹ jejíž atomová hmotnost je větší než materiálu matrice@ Koncentrace jemně dispergované komponenty }@B kontinuálně ubývá z oblasti }ÚB vrcholu oblouku pánve kluzného ložiska }�B do oblasti }@B ploch na okrajích@ Při způsobu výroby pánve se během nanášení v oblasti }ÚB vrcholu oblouku ložiskové pánve nastaví tlak od @Ź� Pa do Q Paŕ

Description

(57) Anotace:
Pánev kluzného ložiska má nosné těleso (2) a nejméně jednu kovovou kluznou vrstvu (6), která je nanášena naparováním elektronovým svazkem, a která v materiálu matrice obsahuje nejméně jednu jemně dispergovanou komponentu (7), jejíž atomová hmotnost je větší než materiálu matrice. Koncentrace jemně dispergované komponenty (7) kontinuálně ubývá z oblasti (8) vrcholu oblouku pánve kluzného ložiska (1) do oblasti (9) ploch na okrajích. Při způsobu výroby pánve se během nanášení v oblasti (8) vrcholu oblouku ložiskové pánve nastaví tlak od 0,1 Pa do 5 Pa.
<D co o
CM σ> CM
N Q
Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby
Oblast techniky
Vynález se týká pánve kluzného ložiska s nosným tělesem a nejméně jednou kovovou kluznou vrstvou, která je nanesena naparováním elektronovým svazkem a která v materiálu matrice obsahuje nejméně jednu jemně dispergovanou komponentu, jejíž atomová hmotnost je větší než atomová hmotnost materiálu matrice. Vynález se také týká způsobu výroby pánve kluzného ložiska s takovou kluznou vrstvou.
Dosavadní stav techniky
Obecně jsou tímto způsobem využívané kluzné elementy složeny z vícevrstvých kompozitních systémů s následujícím uspořádáním: ocelový podklad jako nosný materiál, vrstva ložiskového kovu ze slitiny Cu-, Al- nebo bílého kovu a tak zvané třecí vrstvy nebo trojné vrstvy anebo kluzné vrstvy, která může být nanášena bud1 galvanickým postupem (E. Romer: Dreistofflager aus GLYCO 40; GLYCO-Ingenieurbericht 8/67) nebo katodovým práškovacím procesem (naprašováním), jak popisuje EP O 256 226 Bl. Nevýhodou u galvanicky nanášených vrstev, nejčastěji na Pb- nebo Sn-základu, je často nevyhovující stálost vůči korozi, respektive malá odolnost proti otěru. Na galvanický proces se dále z hledisek ochrany životního prostředí nahlíží kriticky.
Jestliže se třecí vrstvy nanášejí naprašovací technikou, představuje to značný faktor v nákladech na základě přitom uskutečnitelných malých rychlostí nanášení a vysokých nákladů na technické zařízení pro kompletní kluzné ložisko.
GB 2 270 927 popisuje hliníkové slitiny, u nichž je obsah cínu konstantní a může ležet mezi 10 % a 80 %. Z tabulky 1 na straně 10 a 11 této přihlášky vyplývá, že se stoupajícím obsahem cínu stoupá možné mezní zatížení, až má ložisko sklon k zadření, naproti tomu ale od určitého obsahu cínu zatížitelnost opět drastickým způsobem ubývá. Odkazy na zlepšení chování při záběhu se v tomto spise nevyskytují. Jako výrobní postup nanášení třecí vrstvy se v této přihlášce zmiňuje naprašování.
EPO 376 368 B1 popisuje velmi nákladný způsob výroby ložiska, které vyniká co se týká vlastností při nouzovém běhu a záběhu. Také v této přihlášce se jedná o slitiny hliníku a cínu, které se aplikují pomocí procesu naprašování. Jádrem této přihlášky je, že v základní kovové hmotě ložiskové slitiny uložené částečky, vzhledem ke svému průměru, sledují normální statistické rozložení, stejně jako že je v kluzné vrstvě uloženo až do 1 % hmotn. kyslíku a po tepelném zpracování ubývá mikrotvrdosti třecí vrstvy. Tím se dochází ke zlepšení schopnosti ukládání, vlastností při nouzovém běhu a necitlivosti k zadření.
WO 91/00375 popisuje ložisko, jehož kluzná vrstva sestává ze základní hmoty (např. hliníku), ve které je jemně dispergována druhá fáze (např. cín). Přitom také zde nalézá použití proces naprašování. Cílem tohoto vynálezu je vyrobit ložisko, u něhož je jeho struktura uzpůsobena tak, že obsah druhé fáze (např. cínu) v kluzné vrstvě se jako funkce tloušťky kluzné vrstvy kontinuálně zvyšuje od O % v nejspodnějších polohách do 100 % v nejhořejších polohách. Toto se uskutečňuje nasazováním většího počtu terčů s rozdílným složením, resp. měněním parametrů naprašování během nanášení. Tímto způsobem zhotovené vrstvy mají velmi dobré vlastnosti z hlediska svého chování při otěru a únavě, čehož je ovšem dosaženo velmi nákladným způsobem výroby.
Z DE 195 14 835 Al, resp. 195 14 836 Al, je dále známo nanášení kluzných vrstev na konkávně zakřivené kluzné elementy, přičemž u obou spisů stojí v popředí zdůrazňování určitých profilů
- 1 CZ 294203 B6 tloušťky vrstvy. Aby se u pánví kluzných ložisek docílila rovnoměrná tloušťka vrstvy, pohybuje se podle DE 195 14 835 Al během naparování kluzné vrstvy zplyňovač a nosné těleso ksobě relativně přímočaře různou rychlostí. K tomu se vyžadují odpovídající seřizovači zařízení uvnitř napařovací komory. U DE 195 14 836 Al se naproti tomu cíleně nastavuje nerovnoměrná tloušťka vrstvy. Tloušťka vrstvy kluzného elementu je v oblasti vrcholu oblouku největší a kontinuálně ubývá k plochám při okrajích. Aby se toho dosáhlo, zařizuje se to u postupu tak, že vzdálenost od zplyňovače do oblasti vrcholu oblouku je seřízena od 150 mm do 350 mm, že během naparování vrstvy zplyňovač a nosné těleso jsou vůči sobě umísťovány, a že rychlost kondenzace pro usazování v oblasti vrcholu oblouku je seřízena nejméně na 80 nm/s.
Z DE 36 06 529 Al je znám způsob zhotovování kompozitních materiálů nebo kompozitních výrobků napařením nejméně jednoho kovového materiálu na kovový substrát, u něhož se pro nanesení kluzné vrstvy rovněž uplatňuje metoda naparování pomocí elektronového svazku. Metoda se uskutečňuje ve zbytkové atmosféře plynu při tlacích v rozsahu 1O’-1O’3 mbar, přičemž materiál současně s naparováním se disperzně vytvrzuje resp. disperzně zpevňuje. Rychlosti nanášení se nastavují na asi 0,3 pm/s. Během naparování se substrát udržuje na teplotě mezi 200 °C a 800 °C. Při naparování hliníkových slitin leží teplota substrátu při 200 °C až 300 °C a při slitinách mědi a olova v rozsahu 500 °C až 700 °C. Zatížitelnost vrstev zhotovených touto metodou je zřetelně lepší než vrstev získaných postupem podle práškové metalurgie. U této přihlášky stojí v popředí vyrobit v kluzné vrstvě definovaný podíl tvrdé fáze disperzním vytvrzováním, např. vytvářením oxidů při naparování.
Odkazy na různé rozdělení komponent slitiny v těchto třech spisech o naparování elektronovým svazkem nejsou. Pro některé případy použití není zatížitelnost resp. chování při záběhu dostačující.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu je vytvořit pánev kluzného ložiska, která vyniká zejména ve vysoce náročných oblastech dobrým chováním při nouzovém běhu a záběhu, v kombinaci s vysokými mezními zatíženími až do nastupujícího zadření. Úkolem vynálezu je také poskytnout cenově příznivý způsob na základě naparování elektronovým svazkem pro výrobu takových pánví kluzných ložisek, že mimo to jednoduchým způsobem zajistí rovnoměrnou tloušťku vrstvy v celém rozsahu ložiska.
Pánev kluzného ložiska se vyznačuje tím, že koncentrace jemně rozptýlené komponenty kontinuálně ubývá od oblasti vrcholu oblouku pánve kluzného ložiska k oblasti okrajových ploch.
Tímto způsobem uspořádaná kluzná vrstva má tu výhodu, že v nejvíce zatěžované oblasti, totiž v oblasti vrcholu oblouku, má nejvyšší koncentraci ta složka slitiny, která rozhodujícím způsobem pozitivně ovlivňuje chování při nouzovém běhu a záběhu. Další výhoda je v tom, že relativně drahá, jemně dispergovaná komponenta je k dispozici ve vysoké koncentraci jen v oblastech, kde je jí zejména zapotřebí při nouzovém a záběhovém pochodu.
Protože kluzné vlastnosti nejvýše zatížených oblastí ovlivňují životnost celého ložiska, je zvýšením koncentrace jemně dispergované komponenty slitiny zajišťováno také zvýšení životnosti.
Koncentrace jemně dispergované komponenty je v oblasti vrcholu oblouku 1,2 až 1,8krát, výhodně 1,3 až 1,6 krát vyšší než v oblasti okrajových ploch.
Podle prvního způsobu provedení je koncentrace jemně dispergované komponenty konstantní v celé tloušťce kluzné vrstvy.
Tyto rozdíly v koncentraci v různých polohách mohou být podle druhého způsobu provedení kombinovány s rozdílnou koncentrací v tloušťce vrstvy, přičemž zejména koncentrace jemně
-2 CZ 294203 B6 dispergované komponenty kontinuálně přibývá ze spodní, tj. nosnému tělesu blízké strany do horní oblasti kluzné vrstvy. Toto provedení kluzné vrstvy se volí, když protiběžný čep v pánvi kluzného ložiska obsahuje vysokou drsnost povrchu, jak tomu je např. v případě odlévaných hřídelí.
Je nejlepší, když koncentrace jemně dispergované komponenty vhorní oblasti kluzné vrstvy je až dvakrát větší než ve spodní oblasti.
V oblasti vrcholu oblouku pánve je výhodně koncentrace jemně dispergované komponenty mezi 10 % hmotn. a 70 % hmotn.
Materiálem matrice bývá nejlépe hliník, přičemž jemně rozptýlená komponenta může být z cínu, olova, bizmutu a/nebo antimonu. Jako další komponenty slitiny může kluzná vrstva obsahovat až do 5 % hmotn. mědi, zinku, křemíku, manganu a/nebo niklujednotlivě nebo ve směsi. Jako nosná tělesa přicházejí v úvahu pánve s ocelovým základem, ale i kompozity ocel/CuPbSn, ocel/hliník nebo ocel/bílý kov. Preferované slitinové systémy, ze kterých je utvořena kluzná vrstva jsou AISnCu, AISnPb nebo AISnSi. U kluzné vrstvy ze slitiny cínu ubývá podíl cínu v kluzné vrstvě z vrcholu oblouku k oblastem okrajových ploch kluzného elementu. To znamená, že kluzná vrstva obsahuje oblasti s vysokými a nízkými podíly cínu. Tímto je poprvé možné současně využívat výhody vysokého a nízkého podílu cínu v kluzné vrstvě. Zatímco oblast s vysokým obsahem cínu zaručuje dobré chování kluzného elementu při záběhu, oblasti s nízkým podílem cínu zajišťují vysokou únosnost kluzného elementu.
Tloušťka kluzné vrstvy je v celém rozsahu zvlášť rovnoměrná.
Způsob výroby takových kluzných vrstev pánví kluzných ložisek je zařízen tak, že během procesu nanášení se ve vrcholu oblouku ložiskové pánve nastaví tlak od 0,1 do 5 Pa.
Plynné molekuly mezi napařovacím kelímkem a nanášenou plochou ovlivňují rozdílný rozptyl komponent slitiny během procesu naparování.
Úhel rozptylu resp. stupeň rozptylování je přitom z kinetických příčin závislý na specifické hmotnosti jednotlivých zplyňovaných prvků slitiny. To má za následek, že těžké prvky, jako např. cín, jsou méně rozptylovány než lehčí prvky, jako např. hliník. Výsledkem těchto rozptylovacích pochodů je, že se ve vrcholu oblouku pánve kluzného ložiska ukládají těžké prvky ve vyšší koncentraci než v oblasti okrajových ploch. Podle toho v jakém rozsahu tlaku se pracuje, je prostřednictvím tohoto rozptylování plynných molekul možné měnit v širokém rozmezí složení kluzné vrstvy.
Vrstvy vyrobené plynným rozptylováním jsou naproti mínění odborné veřejnosti překvapivým způsobem kompaktní a ve svých vlastnostech týkajících se pevnosti vůči otěru a únosnosti předčí konvenčně, nebo bez dodatečných opatření zhotovené kluzné elementy.
Mimoto se překvapivě zjistilo, že se vedle rozdílné koncentrace v různých polohách ustavuje také rovnoměrná tloušťka vrstvy, takže nejsou nutná dodatečná opatření, jak jsou známá z DE 195 14 835.
Tím se podstatně zjednodušuje způsob výroby.
Během napařovacího procesu se tlak plynu s výhodou konstantně udržuje na ± 0,05 Pa.
Způsob výroby může být dále modifikován tím, že se během procesu nanášení kontinuálně mění tlak plynu. Jestliže se tlak plynu jako funkce doby naparování mění, dosáhne se vedle gradovaného uspořádání kluzné vrstvy ve směru k okrajům také různého složení v tloušťce vrstvy.
- j CZ 294203 B6
Je výhodné kontinuálně zvyšovat tlak plynu od 0,1 Pa na začátku do 1 Pa na konci napařovacího procesu. Přírůstek tlaku způsobuje, že se komponenta slitiny s menší atomovou hmotností rozptyluje se stávajícím časem silněji než těžší elementy slitiny, čímž se v průběhu způsobu výroby zesiluje rozdíl koncentrací mezi oblastí ve vrcholu oblouku a oblastí okrajových ploch. Takto se mění také koncentrace komponent slitiny po tloušťce vrstvy.
Jako inertní plyn se výhodně používá argon, helium nebo neon.
Přitom musí být kolmá vzdálenost pánve kluzného ložiska od napařovacího kelímku nastavena na dvojnásobek až sedminásobek průměru pánve kluzného ložiska a rychlost nanášení v oblasti vrcholu oblouku nejméně na 20 nm/s.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je v následujícím blíže objasněn na základě příkladu provedení a na základě obrázků. Na výkresech ukazuje:
Obrázek 1: Perspektivní zobrazení pánve kluzného ložiska.
Obrázek 2: Diagram znázorňující složení slitiny kluzné vrstvy v oblasti vrcholu oblouku.
Obrázek 3: Diagram znázorňující složení slitiny kluzné vrstvy v oblasti okrajových ploch.
Obrázek 4: Diagram ukazující při Underwood-testu docílitelná mezní zatížení pánví kluzných ložisek s kluznými vrstvami zhotovenými podle vynálezu ve srovnání s obvyklými ternámími a binárními ložisky.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněna pánev 1 kluzného ložiska s nosným tělesem 2 a kluznou vrstvou 6. Nosné těleso 2 sestává ze základní ocelové pánve 3, na kterou byla nanesena CuPbSn-slitina 4 odléváním nebo sintrováním stejně jako difuzní uzavírací vrstva 5. Obsah uhlíku v oceli leží mezi 0,03 % a 0,3 %.
Podle různých o sobě známých žíhacích a tvářecích pochodů se z pásu lisováním kusů pásu s definovanou délkou vyrobí ložiskové pánve. Po povrchovém opracování těchto ložisek se ložiskové pánve vrtáním nebo protlačováním opatří galvanickým procesem nebo PVD procesem difusni uzavírací vrstvou z niklu nebo niklové slitiny. Potom se nosné těleso odmastí a umístí do vakuového odpařovacího zařízení. Zde probíhá další čistění resp. aktivizace povrchové plochy leptáním pří rozprašovacím procesu. Po evakuování nanášecí komory se tato propláchne argonem, přičemž se tlak nastaví asi 1 Pa. Hned potom se nosné těleso 2 pokrývá naparováním AISn20Cu z napařovacího kelímku elektronovým svazkem pomocí elektronové trysky. Tloušťka vyloučené AISn20Cu-vrstvy je přitom (16 ± 4) pm.
Během napařovacího procesu byl tlak argonu udržován konstantně na 1 Pa. Teplota nosného tělesa ležela mezi 190 °C a 200 °C a výkon elektronové trysky činil 40 kW až 60 kW. Rychlost nanášení byla nejméně 20 nm/s.
Kluzná vrstva 6 obsahuje v oblasti 8 vrcholu oblouku zřetelně vyšší koncentraci cínu než v oblasti 9 okrajových ploch. Jemně dispergovaná komponenta 7, kterou jsou zde částečky cínu, je vyznačena tečkami. Vyšší koncentrace se vyznačuje vyšší hustotou teček v oblasti vrcholu oblouku.
-4CZ 294203 B6
Na obr. 2 a 3 je znázorněno složení slitiny v oblasti vrcholu oblouku (obr. 2) a oblasti okrajových ploch (obr. 3). Obsah cínu byl pro definovanou plochu napařené AISn20Cu-vrstvy stanoven rastrovacím elektronovým mikroskopem pomocí EDX (metody elektronové disperzní rentgenové analýzy). Koncentrace cínuje v oblasti 8 vrcholu oblouku 1,4 krát vyšší než v oblasti okrajových ploch, přičemž hodnoty byly získány integrací peaků cínu.
Obr. 4 ukazuje při Underwood-testu docílitelná mezní zatížení pánví kluzných ložisek s gradovanými kluznými vrstvami zhotovenými podle vynálezu, v přímém srovnání s obvyklými ternárními a binárními ložisky. Jako základ bylo při těchto pokusech zvoleno binární hliníkové ložisko (sloupec A) skluznou vrstvou AISn20Cu (považováno za 100 %). Vyšší zatížitelnosti připouští binární ložisko na AISn-základě (sloupec B), jehož matrice byla jako slitinovými prvky zpevněna niklem a manganem. Temární ložisko (sloupec C) s uspořádáním ocel/olověný bronz/galvanizovaná vrstva (PbSnlOSn5) umožňuje zatížení, která leží mezi předtím popsanými binárními ložisky. Jak ukazuje obr. 4, naparovaná ložiska podle vynálezu z ohledem na svoji zatížitelnost obvyklé ložiskové systémy překonávají.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (15)

1. Pánev kluzného ložiska s nosným tělesem (2) a s nejméně jednou kovovou kluznou vrstvou (6), která je nanesena naparováním elektronovým svazkem a v materiálu matrice obsahuje nejméně jednu jemně dispergovanou komponentu (7), jejíž atomová hmotnost je větší než atomová hmotnost materiálu matrice, vyznačená tím, že koncentrace jemné dispergované komponenty (7) v kluzné vrstvě (6) kontinuálně ubývá z oblasti (8) vrcholu oblouku pánve (1) kluzného ložiska do oblasti (9) okrajových ploch.
2. Pánev kluzného ložiska podle nároku 1, vyznačená tím, že koncentrace jemně dispergované komponenty (7) je v oblasti (8) vrcholu oblouku 1,2 až 1,8krát vyšší než v oblasti (9) okrajových ploch.
3. Pánev kluzného ložiska podle nároku 1 nebo 2, že koncentrace jemně dispergované komponenty (7) je konstantní v celé tloušťce kluzné vrstvy (6).
4. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že koncentrace jemně dispergované komponenty (7) ze spodní oblasti do vrchní oblasti kluzné vrstvy (6) kontinuálně přibývá.
5. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nároku 1 nebo 4, vyznačená tím, že koncentrace jemně dispergované komponenty (7) v oblasti (8) vrcholu oblouku je 10 % hmotn. až 70 % hmotn.
6. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nároku 4 nebo 5, vyznačená tím, že koncentrace jemné dispergované komponenty (7) ve vrchní oblasti kluzné vrstvy (6) je až dvakrát větší než v její spodní části.
7. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nároků 1 až 6, v y z n a č e n á tím, že materiál matrice zahrnuje hliník, a že jemně dispergovaná komponenta (7) zahrnuje cín, olovo, bismut a/nebo antimon.
8. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nárokťi 1 až 7, v y z n a č e n á tím, že kluzná vrstva (6) obsahuje až do 5 % hmotn. jako další složky slitiny mědi, zinku, křemíku, manganu a/nebo niklu, jednotlivě nebo v kombinaci.
-5CZ 294203 B6
9. Pánev kluzného ložiska podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačená tím, že tloušťka kluzné vrstvy (6) je v celém rozsahu rovnoměrná.
5
10. Způsob výroby pánve (1) kluzného ložiska s nejméně jednou kluznou vrstvou (6) z kovové slitiny, která je v nanášecí komoře nanášena na nosné těleso (2) naparováním elektronovým svazkem a v materiálu matrice obsahuje nejméně jednu jemně dispergovanou komponentu, jejíž atomová hmotnost je větší než materiálu matrice, vyznačený tím, že během nanášení se tlak plynu v oblasti (8) vrcholu oblouku pánve (1) kluzného ložiska nastaví na tlak od 0,1 Pa do 5 Pa.
11. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačený tím, že během naparování se kontinuálně mění tlak plynu.
12. Způsob výroby podle nároku 11, vyznačený tím, že tlak plynu se kontinuálně 15 zvyšuje od počáteční hodnoty 0,1 Pa, až do 1 Pa na konci naparování.
13. Způsob výroby podle jednoho z nároků 10 až 12, vyznačený tím, že jako plyn se používá inertní argon, helium nebo neon.
20
14. Způsob výroby podle jednoho z nároků 10 až 13, vyznačený tím, že kolmá vzdálenost pánve (1) kluzného ložiska od napařovacího kelímku se nastaví na dvojnásobek až sedminásobek průměru pánve (1) kluzného ložiska.
15. Způsob výroby podle jednoho z nároků 10 až 14, v y z n a č e n ý tím, že rychlost naná25 šení se v oblasti (8) vrcholu oblouku nastaví nejméně na 20 nm/s.
CZ19991942A 1998-06-02 1999-06-01 Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby CZ294203B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19824308A DE19824308C1 (de) 1998-06-02 1998-06-02 Gleitlagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ194299A3 CZ194299A3 (cs) 2000-09-13
CZ294203B6 true CZ294203B6 (cs) 2004-10-13

Family

ID=7869456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19991942A CZ294203B6 (cs) 1998-06-02 1999-06-01 Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby

Country Status (14)

Country Link
US (2) US6139191A (cs)
EP (1) EP0962673B1 (cs)
JP (1) JP2000027866A (cs)
KR (1) KR100675994B1 (cs)
CN (1) CN1111656C (cs)
AT (2) AT410358B (cs)
BR (1) BR9901764A (cs)
CZ (1) CZ294203B6 (cs)
DE (2) DE19824308C1 (cs)
ES (1) ES2224492T3 (cs)
PL (1) PL190976B1 (cs)
RU (1) RU2229040C2 (cs)
SK (1) SK72799A3 (cs)
TR (1) TR199901222A2 (cs)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19824308C1 (de) * 1998-06-02 1999-09-09 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19852481C2 (de) * 1998-11-13 2002-09-12 Federal Mogul Wiesbaden Gmbh Schichtverbundwerkstoff für Gleitelemente und Verfahren zu seiner Herstellung
US6318898B1 (en) * 1999-10-15 2001-11-20 Reliance Electric Technologies, Llc Corrosion-resistant bearing and method for making same
AT408102B (de) * 2000-03-09 2001-09-25 Miba Gleitlager Ag Verfahren zur herstellung eines gleitelementes sowie eine vorrichtung zur beschichtung eines gleitelementes
US6321712B1 (en) * 2000-04-07 2001-11-27 Dana Corporation Racing engine having trimetal bearings with a thick overlay for high speed and/or high load applications
JP3955737B2 (ja) * 2001-03-07 2007-08-08 大同メタル工業株式会社 すべり軸受
GB0216331D0 (en) * 2002-07-13 2002-08-21 Dana Corp Bearings
US7147926B2 (en) * 2003-09-25 2006-12-12 Reliance Electric Technologies, Llc Corrosion-resistant and stain-resistant component and method for manufacturing same
AT413034B (de) 2003-10-08 2005-10-15 Miba Gleitlager Gmbh Legierung, insbesondere für eine gleitschicht
CN100427778C (zh) 2003-11-25 2008-10-22 奥依列斯工业株式会社 衬套轴承
US7281853B2 (en) * 2003-12-01 2007-10-16 United Technologies Corporation Bearing material
DE102004008631A1 (de) * 2004-02-21 2005-09-08 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerwerkstoff
DE102004029071B3 (de) * 2004-06-16 2006-02-16 Daimlerchrysler Ag Lagerschalen aus Hybridwerkstoffen und Verfahren zu deren Herstellung
DE102004045110B3 (de) * 2004-09-17 2006-01-19 Daimlerchrysler Ag Hochverschleißfeste und dauerfeste Lagerbeschichtung für Kurbelwellen- und Pleuellager
GB0421566D0 (en) * 2004-09-29 2004-10-27 Dana Corp Bearing materials and method for the production thereof
DE102004055228B4 (de) * 2004-11-17 2010-09-30 Daimler Ag Thermisch gespritzte Lagerschalen für Pleuel
DE102005063324B4 (de) * 2005-05-13 2008-02-28 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
DE102005063325B4 (de) * 2005-05-13 2008-01-10 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
AT501722B1 (de) 2005-07-12 2006-11-15 Miba Gleitlager Gmbh Beschichtungsverfahren
DE102006008910B4 (de) 2006-02-27 2008-09-11 Daimler Ag Kolbenbolzen mit Gleitschichten für Pleuelaugen in Verbrennungsmotoren
CN100494710C (zh) * 2006-05-25 2009-06-03 上海电器气压缩机泵业有限公司 压缩机轴瓦
US20120114971A1 (en) * 2007-01-05 2012-05-10 Gerd Andler Wear resistant lead free alloy sliding element method of making
US8403027B2 (en) 2007-04-11 2013-03-26 Alcoa Inc. Strip casting of immiscible metals
US7846554B2 (en) 2007-04-11 2010-12-07 Alcoa Inc. Functionally graded metal matrix composite sheet
CN101215685B (zh) * 2007-12-27 2011-06-22 重庆跃进机械厂有限公司 制备减摩层内锡含量阶升pvd轴瓦的方法
CN100552247C (zh) * 2007-12-27 2009-10-21 重庆跃进机械厂有限公司 具有扩散层pvd轴瓦的生产方法
US8956472B2 (en) 2008-11-07 2015-02-17 Alcoa Inc. Corrosion resistant aluminum alloys having high amounts of magnesium and methods of making the same
CN101782111B (zh) * 2010-03-11 2011-07-27 潍坊金富通机械设备有限公司 高硬度耐磨轴瓦
DE102010031606A1 (de) * 2010-07-21 2012-01-26 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Strukturierte Gleitfläche einer Lagerschale
RU2468265C2 (ru) * 2010-07-26 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики им. Х.И. Амирханова Дагестанского научного центра РАН Способ получения биметаллических подшипников скольжения
RU2453742C1 (ru) * 2010-12-23 2012-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Способ получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения
CN102230493B (zh) * 2011-06-09 2012-12-19 杭州发达齿轮箱集团有限公司 一种铜基粉末冶金推力环及其制备方法
CN102562808B (zh) * 2011-12-15 2015-01-07 广州安达精密工业股份有限公司 一种轴瓦基底层
JP6125284B2 (ja) * 2012-03-07 2017-05-10 Ntn株式会社 焼結軸受
CN102748391A (zh) * 2012-06-15 2012-10-24 湖北东风佳华汽车部件有限公司 轴瓦的表面无铅电镀减摩层及电镀工艺方法
AT514961B1 (de) * 2013-12-23 2015-05-15 Miba Gleitlager Gmbh Mehrschichtgleitlager
AT514955B1 (de) * 2014-01-31 2015-05-15 Miba Gleitlager Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Zweistoff-Gleitlagers
CN103785999A (zh) * 2014-02-24 2014-05-14 洛阳双瑞金属复合材料有限公司 一种铜钢轴瓦的制造方法
CN104128588B (zh) * 2014-06-25 2016-02-24 西安交通大学 一种复合轴瓦的半固态连铸与电磁成形连接装置
AT516877B1 (de) * 2015-02-19 2016-12-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Gleitlagerelement
MX2018001341A (es) * 2015-08-06 2018-06-15 Nissan Motor Miembro deslizante y metodo de fabricacion para el mismo.
JP6731969B2 (ja) 2018-04-11 2020-07-29 大豊工業株式会社 摺動部材
CN108857291B (zh) * 2018-08-29 2020-12-11 日照亿铭科技服务有限公司 一种发动机用轴瓦的生产工艺
TW202400816A (zh) 2022-05-26 2024-01-01 日商大同金屬工業股份有限公司 銅系滑動構件

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069369A (en) * 1970-12-15 1978-01-17 Gould Inc. Fine dispersion aluminum base bearing
US4006268A (en) * 1975-03-17 1977-02-01 Airco, Inc. Vapor collimation in vacuum deposition of coatings
DE3242543C2 (de) * 1982-11-18 1985-09-19 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh, 6200 Wiesbaden Schichtwerkstoff mit einer auf einer metallischen Trägerschicht aufgebrachten Funktionsschicht aus metallischer Suspensionslegierung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3304740C2 (de) * 1983-02-11 1985-02-21 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh, 6200 Wiesbaden Mehrschichten-Gleitlager
FR2555682B1 (fr) * 1983-11-29 1987-10-16 Metafram Alliages Frittes Coussinet fritte autolubrifiant et procede de fabrication
DE3601438C1 (de) * 1986-01-20 1987-04-09 Glyco Metall Werke Schichtverbundwerkstoff mit Diffusionssperrschicht,insbesondere fuer Gleit- und Reibelemente,sowie Verfahren zu seiner Herstellung
US5053286A (en) * 1986-01-23 1991-10-01 Federal-Mogul Corporation Aluminum-lead engine bearing alloy metallurgical structure and method of making same
US4996025A (en) * 1986-01-23 1991-02-26 Federal-Mogul Corporation Engine bearing alloy composition and method of making same
DE3606529A1 (de) * 1986-02-28 1987-09-03 Glyco Metall Werke Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat
CH671239A5 (cs) * 1986-07-15 1989-08-15 Balzers Hochvakuum
GB2197879B (en) * 1986-11-26 1990-05-23 Glyco Metall Werke Laminate material for plain bearing elements with an anti-friction layer of an aluminium-based bearing material
US4961831A (en) * 1986-12-23 1990-10-09 Balzers Aktiengesellschaft Composite material having a slide layer applied by cathode sputtering
ES2035016T3 (es) * 1986-12-23 1993-04-16 Balzers Aktiengesellschaft Material compuesto con una capa de deslizamiento aportada mediante pulverizacion catodica.
ATE79589T1 (de) * 1987-04-30 1992-09-15 Balzers Hochvakuum Bauteil, insbesondere maschinenelement.
JP2512477B2 (ja) * 1987-06-17 1996-07-03 大豊工業株式会社 銅系摺動材料
AT389356B (de) * 1987-07-24 1989-11-27 Miba Gleitlager Ag Hochbelastbares gleitlager
DE3813802A1 (de) * 1988-04-23 1989-11-09 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff oder schichtwerkstueck mit einer auf einer traegerschicht angebrachten funktionsschicht, insbesondere gleitschicht mit der struktur einer festen, aber schmelzbaren dispersion
DE3843927A1 (de) * 1988-12-24 1990-06-28 Kolbenschmidt Ag Verfahren zur herstellung von lagerungen
GB8915254D0 (en) * 1989-07-03 1989-08-23 T & N Technology Ltd Bearings
BR9104305A (pt) * 1990-02-03 1992-05-19 Glyco Metall Werke Camada deslizante altamente resistente a desgaste,com melhoradas propriedades deslizantes,e processo de fabricacao referente a isto
JP2679920B2 (ja) * 1992-09-28 1997-11-19 大同メタル工業株式会社 非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料
JPH0735142A (ja) * 1993-07-16 1995-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アルミ軸受
DE19514835C1 (de) * 1995-04-21 1997-01-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung gleitflächenseitig konkav gekrümmter Gleitelemente
DE19514836C2 (de) * 1995-04-21 2000-06-08 Fraunhofer Ges Forschung Lagerschale
DE19824308C1 (de) * 1998-06-02 1999-09-09 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
ES2224492T3 (es) 2005-03-01
DE59910102D1 (de) 2004-09-09
PL333498A1 (en) 1999-12-06
EP0962673B1 (de) 2004-08-04
TR199901222A3 (tr) 2000-08-21
US6316061B1 (en) 2001-11-13
TR199901222A2 (xx) 2000-08-21
PL190976B1 (pl) 2006-02-28
EP0962673A3 (de) 2000-12-06
KR20000005817A (ko) 2000-01-25
BR9901764A (pt) 2001-01-16
AT410358B (de) 2003-04-25
CN1240889A (zh) 2000-01-12
SK72799A3 (en) 1999-12-10
CZ194299A3 (cs) 2000-09-13
DE19824308C1 (de) 1999-09-09
US6139191A (en) 2000-10-31
EP0962673A2 (de) 1999-12-08
CN1111656C (zh) 2003-06-18
KR100675994B1 (ko) 2007-01-29
JP2000027866A (ja) 2000-01-25
ATA94499A (de) 2002-08-15
RU2229040C2 (ru) 2004-05-20
ATE272802T1 (de) 2004-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ294203B6 (cs) Pánev kluzného ložiska a způsob její výroby
CN100365144C (zh) 用于承受摩擦载荷的表面的铝合金
US4916026A (en) Laminate
CZ9901941A3 (cs) Kluzné ložisko a způsob jeho výroby
DE102006031783B4 (de) Beschichtungsverfahren
CN104819209B (zh) 多层滑动轴承
GB2040315A (en) Laminar material or element and a process for its manufacture
US4830933A (en) Composite structural material with diffusion barrier layer, especially for slide and friction members, and method of manufacture
WO1988000251A2 (fr) Couche de metal antifriction et procede pour sa fabrication
JPH01225749A (ja) 含油軸受用焼結材およびその製造法
Abboud et al. Functionally graded nickel-aluminide and iron-aluminide coatings produced via laser cladding
KR950007666B1 (ko) 저-마찰 구조물 및 그 제조 방법
US4832809A (en) Process for preparation layered composite constructional material, especially for sliding and friction members
AT514955B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zweistoff-Gleitlagers
Ivanova et al. Structure and Properties of Alloyage Zone of Nitrogen-Containing Coating with Steel Base at Electron_Radial Welding Deposition
JPS5933187B2 (ja) 溶射被膜を施した摺動材料

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20070601