DE1007595B

DE1007595B - Verfahren zum Herstellen von Verbundkoerpern, die einer gleitenden Beanspruchung unterworfen sind, beispielsweise Lager

Info

Publication number: DE1007595B
Application number: DESCH13230A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich-Wil Rabenau
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1953-08-08
Filing date: 1953-08-08
Publication date: 1957-05-02

Description

Verfahren zum Herstellen von Verbundkörpern, die einer gleitenden Beanspruchung unterworfen sind, beispielsweise Lager Die Erfindung beizieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Verbundkörpern, wie beispielsweise von Lagerschalen, Lagerbüchsen oder anderen, Maschinenteilen, die einer gleitenden Beanspruchung unterworfen sind und die aus einem eisernen bzw. stählernen Tragkörper und einer Lauf- bzw. Gleitschicht aus einer Leichtmetallegierung aufgebaut sind. Verbundkörper, wie Lagerschalen dieser Ausführung können durch Schweißplattieren der beiden verschiedenartigen metallischen Werkstoffe angefertigt werden, wobei der Verbundvorgang durch Aufwalzen bei einer zum Verschweißen führenden Temperatur und Druck erfolgt.
Es ist auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die beiden metallischen Teile des Lagers unter Verwendung einer Zwischenschicht aus Silber oder Kupfer gegebenenfalls noch mittels einer weiteren aus Reinaluminium bestehenden Zwischenschicht zwischen der vorerwähnten Zwischenschicht und der Lauf- bzw. Gleitschicht miteinander verbunden werden. Die letztere besteht in der Regel aus einer Aluminiumlegierung, die Thallium aufweist und gegebenenfalls auch noch harte Bestandteile, wie Nickel, Chrom, Mangan, Titan, Magnesium oder Beryllium, als Verunreinigungsmengen enthält.
Es sind ferner auch Aluminiumlegierungen, ohne Thalliumzusatz unter Zuhilfenahme, einer Reinaluminiumzwischenschicht auf Stahl durch Walzen aufplattiert worden" die je 1,2% Mangan und Eisen, ferner je 0,5% Nickel und Chrom und 1% Antimon enthalten. Die derzeitig vielfach benutzten Leichtmetallegierungen sind unter anderem zinn- und bleihaltig. Beim Walzplattierverfahren derartiger Legierungen auf Eisen oder Stahl unter Einhaltung einer bestimmten Temperatur und gewisser Walzdrücke hat sich gezeigt, daß zwar eine einwandfreie Bindung der beiden Werkstoffe miteinander erreicht werden kann, wobei jedoch der Stahlkörper eine erhebliche Verfestigung erfährt, die zwecks Weiterverarbeitung, beispielsweise durch Biegen zu Lagerschalen, eine Rekristallisationsglühung erforderlich macht. Durch die Rekristallisationsglühung aber, die erfahrungsgemäß bei mindestens 530° C durchgeführt werden, muß, verliert der Stahlkörper zwar an Härte. Die in der Aluminiumlegierung heterogen eingelagerten blei-zinnhaltigen Bestandteile drücken sich jedoch infolge ihrer unterschiedlichen Wärmeausdehnung aus der Grundmasse heraus und verhindern damit eine einwandfreie Plattierung.
Um diesen Nachteil zu beheben, wird erfindungsgemäß zwischen der aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Lauf- bzw. Gleitschicht einerseits und dem aus einer leicht rekristallisierbaren Eisenlegierung von sehr geringem Kohlenstoffgehalt bestehenden Tragkörper andererseits eine Verbundzwischenschicht eingebracht, vorzugsweise durch Plattieren, die aus einer Aluminiumlegierung besteht, welche frei von weichen, heterogen eingelagerten Bestandteilen ist. Bei der Durchführung des Verbundverfahrens dieser drei metallischen, Werkstoffe miteinander erfährt die aus dem stählernen Stützkörper und der Aluminiumverbundzwischenschicht bestehende Platine eine Rekristallisationsglühung, wobei der Stahl eine Härte von etwa 90 bis 110 Einheiten erhält, während der aus dem vorgenannten Verbundkörper und der mit ihm durch Aufplattieren der Laufschicht gewonnene Dreistoffverrbundkörper nach der Verformung, beispielsweise zu einer Lagerschale, keiner Rekristallisationsglühung ausgesetzt zu werden braucht.
Die Leichtmetallverbundzwischenschicht soll nach dem Plattiervorgang mit dem stählernen Tragkörper noch eine gewisse Stärke von ungefähr 0,4 bis 0,5 mm aufweisen. Nach der zweiten Plattierung dieses stahlaluminiumplattierten Körpers mit einer blei-zinnhaltigen Leichtmetallegierung wird der Abwalzstich vorteilhaft jedoch so schwach gewählt, daß der eiserne bzw. stählerne Stützkörper nur gering verformt wird und sich daher nur uniwesentlich verfestigt. Eine 30%ige Gesamtverformung, von der hauptsächlich die Leichtmetallwerkstoffe betroffen werden, hat sich als ausreichend für eine einwandfreie Plattierverbindung erwiesen. Der Stahl- bzw. Eisenteil erfährt nur eine geringfügige Kaltverfestigung, so daß sich eine weitere schädigende Rekristallisationsglühung erübrigt. Vorteilhaft ist es, wenn; am Schluß des Verfahrens noch eine bei tieferen Temperaturen liegende Entspa.n,nungsglühung vorgenommen wird. Der Erfindungsgedanke ist durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel erläutert.
Auf eine leicht rekristallisierbare Stahlplatine mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt wird zunächst eine Platine aus einer Leichtmetallegierung mit folgender Zusammensetzung aufgewalzt: 1,2% Mangan, 1,2% Eisen, 0,5% Nickel, 0,5% Chrom, 1% Antimon, Rest Aluminium. Zur Durchführung dieses Vorganges wird nur das Leichtmetall auf 450 bis 500° C erhitzt, während der Eisen- bzw. Stahlteil auf Zimmertemperatur belassen, wird. Der Abwalzgrad soll mindestens 50% betragen. Der Stahlteil erfährt dabei eine Kaltverfestigung von 100 auf 220 Brinell-Einheiten. Der so entstandene Verbundkörper wird nunmehr einer 20stündigen Rekristallisationsglühung bei 530° C unterworfen, wobei der Stahl eine Härte von 90 bis 110 kg/mm2 erhält. Nachdem der so angefertigte Verbundkörper einer Oberflächenbehandlung, d. h. einer Oxydhautentfernung auf der Leichtmetallplatine unterworfen worden ist, erfolgt das eigentliche Aufplattieren durch Aufwalzen der Lauf- bzw. Gleitschicht, die vorzugsweise folgende Zusammensetzung aufweist: 5% Zinn, 1% Blei, 1% Kupfer, 1% Silizium, 1% Nickel, Rest Aluminium. Der Abwalzgrad beträgt hierbei ungefähr 30%. Bei diesem Vorgang können sowohl der Stahlverbundkörper als auch die aufzuplattierende Aluminiumlegierung auf die günstigste Walztemperatur von 450 bis 500° erwärmt werden. Die bei dieser Plattierung erfolgende, Kaltverfestigung des Stahlteiles liegt noch in den Grenzen, bei denen eine einwandfreie Verformung des Dreimetallverbundkörpers zu Lagerhalbschalen oder anderen Maschinenteilen, die einer gleitenden Beanspruchung unterworfen sind, ohne Anwendung einer erneuten Rekristallisationsglühung gewährleistet ist. Zweckdienlich erscheint es, die fertigen Gegenstände einer Entspannungsglühung zu unterwerfen.
Zur Erleichterung der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können noch besondere Zwischenschichten vorgesehen sein. Bevorzugt wird hierfür Reinaluminium oder ein siliziumgesättigtes Reinaluminium, also ein Aluminium mit 1,2% Silizium.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von metallischen Verbundkörpern, wie gleitenden Maschinenteilen, vorzugsweise Lagerschalen oder Lagerbüchsen, die aus einem eisernen bzw. stählernen Tragkörper und einer aus einer Leichtmetallegierung bestehenden Lauf- bzw. Gleitschicht aufgebaut sind, und bei dem die durch Plattieren miteinander zu verbindenden Teile eine Verformung erfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tragkörper aus leicht rekristallisierbarem Eisen und einer sehr weichen Laufschicht aus z. B. einer Aluminium-Zinn-Lagerlegierung noch eine Zwischenverbundschicht aus einer harten Aluminiumlegierung aufplattiert wird, die frei ist von heterogen eingelagerten weichen Bestandteilen und beispielsweise folgende Zusammensetzung hat: etwa je 1,2% Mangan und Eisen, je 0,5% Nickel und Chrom, 1% Antimon, Rest Aluminium.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Eisen bzw. Stahl und der Aluminiumverbundzwischenschicht hergestellte Vorplatine einer Kaltverfestigung und anschließend einer Rekristallisationsglühung unterworfen wird, um alsdann mit der eigentlichen Lauf- bzw. Gleitschicht plattiert zu werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundzwischenschicht auf etwa 450 bis 500° C zur Durchführung des Plattiervorganges erhitzt wird, während der Tragkörper keine zusätzliche Erwärmung erfährt,
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwalzgrad der Vorplatine etwa 50% beträgt und der eiserne bzw. stählerne Teil derselben eine Kaltverfestigung von 100 auf 200 Brinell-Einheiten erfährt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundvorplatine einer 20stündigen Rekristallisationsglühung bei etwa 530° C unterworfen wird, wobei der Stahl eine Härte von ungefähr 90 bis 110 kg/mm2 erhält.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwalzgrad in der zweiten Phase des Plattiervorganges etwa 300/o beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Plattiervorgang bei einer Temperatur von ungefähr 450 bis 500° C stattfindet. B. Verfahren nach den. Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlußglühung zum Entspannen der drei Metallverbundkörper erfolgt.