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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrschichtgleitteil einer Aluminium
basierten Legierung, welches durch Verbinden einer aus einer Aluminium
basierten Legierung hergestellten Gleitlegierungsschicht über eine
aus einer Aluminium basierten Legierung hergestellten Zwischenschicht
mit einer Rückmetallschicht
ausgebildet ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Herkömmlich sind
Materialien auf Al-Sn-, Al-Sn-Si-, Al-Zn-Basis als Gleitlegierung bekannt, welche aus
einer Aluminium basierten Legierung hergestellt ist, zum Beispiel
eine Aluminium basierte Lagerlegierung für Verbrennungsmotoren. Die
Aluminium basierte Lagerlegierung ist im Allgemeinen über eine
Zwischenschicht, welche aus reinem Aluminium oder aus einer Aluminium
basierten Legierung hergestellt ist, mit einer Rückstahlplatte verbunden und
wird für
Lager gefertigt.
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Die
US 4,189,522 betrifft eine
Gleitlegierungsschicht, welche aus einer Mehrzahl von Aluminium
basierten Schichten besteht, wobei in diesen Schichten zum einen
ein Festkörperschmierstoff
und zum anderen ein Metallschmiermittel eines geringen Schmelzpunktes
enthalten ist. Dabei sind bei der Gleitlegierungsschicht der
US 4,189,522 umso mehr Schmierzusätze in einer
Schicht der Gleitlegierungsschicht enthalten, je dichter sich die
Schicht an der Gleitoberfläche
der Gleitlegierungsschicht befindet. Umgekehrt bedeutet dies, dass
die Härte
einer Schicht der Gleitlegierungsschicht umso geringer ist, je dichter
sich diese Schicht an der Gleitoberfläche bzw. je entfernter sie
sich von der Rückmetallschicht
der Gleitlegierungsschicht befindet.
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Um
die hohe Ausgangsleistung in neueren Verbrennungsmotoren zu bewältigen,
sind neben solchen Aluminium basierten Lagerlegierungen solche mit
einer ausgezeichneten Dauerfestigkeit und hohen Festigkeit entwickelt
worden. Da weiche Materialien eine vorteilhafte Verbindungseigenschaft
aufweisen, sind jedoch reine Aluminiumlagerlegierungen oder Aluminium
basierte Lagerlegierungen mit einer geringen Härte als Zwischenschicht verwendet
worden. Wenn jedoch eine hohe Belastung auf diese Zwischenschicht
einwirkt, für welche
reine Aluminiumlagerlegierungen oder Aluminium basierte Lagerlegierungen
mit einer geringen Härte verwendet
werden, wird eine plastische Verformung aufgrund der Nachgiebigkeit
davon verursacht und die Zwischenschicht wird von den Lagerendoberflächen hinausgequetscht.
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Um
das Problem zu lösen,
ist eine Aluminium basierte Lagerlegierung vorgeschlagen worden,
wobei eine Zwischenschicht eine Vickershärte von 40% oder mehr aber
nicht mehr als 70% der Härte
einer Aluminium basierten Lagerlegierung besitzt, wobei die Zwischenschicht
eine Vickershärte
von 25 oder mehr und die Aluminium basierte Lagerlegierung eine
Vickershärte
von 50 oder mehr (JP-B2-2564012) aufweist.
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Zwischenschichten
mit einer geringen Härte
sind verwendet worden, um die Verbindungseigenschaft einer Aluminium
basierten Lagerlegierung für
ein Stahlrückmetall
zu verbessern. Wenn eine Aluminium basierte Lagerlegierung mit einer
hohen Härte
verwendet wird, um eine hohe Ausgangsleistung von Motoren zu bewältigen,
ist eine Zwischenschicht mit einer Härte, welche 40% oder mehr der
Härte der
Aluminium basierten Lagerlegierung beträgt, ausreichend bezüglich der
Dauerfestigkeit, aber zu hart und zu schlecht bezüglich der Verbindungseigenschaft.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorab beschriebenen
Situationen ausgedacht worden und besitzt ihre Aufgabe darin, ein
Mehrschichtgleitteil einer Aluminium basierten Legierung bereitzustellen, welches
durch Verbinden einer Aluminium basierten Gleitlegierungsschicht über eine
aus einer Aluminium basierten Legierung hergestellten Zwischenschicht
mit einer Rückmetallschicht
ausgebildet ist, wobei das Mehrschichtgleitteil einer Aluminium
basierten Legierung in der Lage ist, eine Verbesserung bezüglich einer
Ver bindungseigenschaft zu erzielen während eine hohe Dauerfestigkeit
in der Zwischenschicht erhalten bleibt.
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Die
Erfindung stellt ein Mehrschichtgleitteil einer Aluminium basierten
Legierung bereit, welches durch Verbinden einer aus einer Aluminium
basierten Legierung hergestellten Gleitlegierungsschicht über eine
aus einer Aluminium basierten Legierung hergestellten Zwischenschicht
mit einer Rückmetallschicht
ausgebildet ist, wobei die Zwischenschicht aus einer Schicht in
Kontakt mit der Rückmetallschicht
und mindestens einer Schicht, welche von der Schicht in Kontakt
mit der Rückmetallschicht
zu der Gleitlegierungsschicht hin angeordnet ist, zusammengesetzt
ist, und wobei mindestens eine derjenigen Schichten, welche von
der Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
zu der Gleitlegierungsschicht hin angeordnet sind, eine höhere Härte als
die Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
aufweist.
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Das
Mehrschichtgleitteil einer Aluminium basierten Legierung wird wie üblich gefertigt,
indem ein Walzplattieren auf einer Aluminiumlegierungsplatte, welche
die Gleitlegierungsschicht bildet, und einer Aluminiumlegierungsplatte,
welche die Zwischenschicht bildet, ausgeführt wird, um eine Verbundaluminiumlegierungsplatte
zu fertigen, und indem ein Walzplattieren auf der Verbundaluminiumlegierungsplatte
zu einer Stahlschicht führt.
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Deshalb
ist es erforderlich, dass ein Abschnitt der Zwischenschicht, welche
die Rückmetallschicht
berührt
eine ausgezeichnete Verbindungseigenschaft mit der Rückmetallschicht
besitzt. Da auch ein Abschnitt der Zwischenschicht, welcher zu der
Gleitlegierungsschicht hin angeordnet ist, direkt durch eine Belastung
belastet wird, welche durch ein Anschlussstück auf die Gleitlegierungsschicht
ausgeübt
wird, ist für
den Abschnitt die Funktion eines Widerstehens einer hohen Belastung
besonders erforderlich.
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Erfindungsgemäß ist die
Zwischenschicht aus zwei oder mehreren Schichten, wie vorab beschrieben, zusammengesetzt
und wobei mindestens diejenige der Schichten, welche von der Schicht
in Kontakt mit der Rückmetallschicht
zu der Gleitlegierungsschicht hin angeordnet ist, mit einer höheren Härte als
die Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
hergestellt ist, so dass die harte Schicht einer hohen Belastung
widersteht und nicht anfällig
für eine
plastische Verformung ist, was zu einem Ausquetschen von Endoberflächen aufgrund
der hohen Belastung führt.
Da auf der anderen Seite die Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht von
einer vergleichsweise geringen Härte,
d. h. weich, ist, weist sie eine vorteilhafte Verbindungseigenschaft für die Rückmetallschicht
auf. Deshalb hat die erfindungsgemäße Zwischenschicht eine ausgezeichnete
Dauerfestigkeit und Verbindungseigenschaft, womit eine verlängerte Lebensdauer
des Gleitteils realisiert wird.
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Zumindest
diejenige der Schichten in der Zwischenschicht, welche zu der Gleitlegierungsschicht
hin angeordnet ist, besitzt vorzugsweise eine Hv (Vickershärte) von
25 oder mehr aber nicht mehr als 70. Für den Fall einer Hv von 25
oder mehr ist die Fähigkeit
eines Verhinderns eines Ausquetschens von Endoberflächen und
einer Ermüdung,
was der Nachgiebigkeit mindestens einer der Schichten zugeordnet
wird, besonders hoch, und für
den Fall einer Hv von 70 oder weniger wird die Eigenschaft einer
plastische Verformung, wie z. B. eines Einrollens, und ein Formanpassungsvermögen besonders
vorteilhaft. Besser ist, dass die Härte mindestens einer der Schichten
eine Hv von 35 bis 60 aufweist.
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Erfindungsgemäß können all
diejenigen Schichten in der Zwischenschicht, welche von der Schicht
in Kontakt mit der Rückmetallschicht
zu der Gleitlegierungsschicht hin angeordnet sind, mit einer höheren Härte als
die Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
hergestellt sein. Damit ist die Zwischenschicht bezüglich der
Dauerfestigkeit weiter verbessert.
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Auch
diejenige Schicht in der Zwischenschicht, welche sich in Kontakt
mit der Rückmetallschicht
befindet, weist eine Dicke auf, welche 5% oder mehr aber nicht mehr
als 50% der Dicke der gesamten Zwischenschicht beträgt.
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Die
Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
ist derjenige Abschnitt der Zwischenschicht, welcher eine vorteilhafte
Verbindungseigenschaft für
die Rückmetallschicht
aufweist, wie vorab beschrieben wurde. Wenn die Dicke der Schicht
5% oder mehr einer Gesamtdicke der Zwischenschicht ausmacht, ist
der Effekt, ein Brechen zur Zeit eines Walzplattierens einzuschränken, was
für den
Fall verursacht wird, in dem die Schicht relativ zu dünn ist,
groß,
so dass solch eine Dicke besonders vorteilhaft dafür ist, um
zu verhindern, dass eine relativ harte Schicht zu der Gleitlegierungsschicht
hin einen gebrochenen Abschnitt aufweist. Deshalb ist solch eine
Dicke besonders ausgezeichnet, um eine stabile Bindungsfestigkeit
zu erhalten.
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Die
Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
besitzt eine geringere Härte
als mindestens eine der Schichten, welche zu der Gleitlegierungsschicht
hin angeordnet sind. Wenn die Dicke der Schicht in Kontakt mit der
Rückmetallschicht
weniger als 50% einer Gesamtdicke der Zwischenschicht ausmacht,
wird die Zwischenschicht bezüglich
mechanischer Eigenschaften angemessen gut und ihre Fähigkeit,
eine plastische Verformung, was zu einem Ausquetschen der Endoberflächen führt, und
eine Ermüdung
zu verhindern, wird verbessert. Deshalb ist für den Fall, dass die Dicke
der Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht
5% oder mehr aber weniger als 50% einer Gesamtdicke der Zwischenschicht
beträgt,
die Fähigkeit,
eine Ermüdung
zu verhindern, welche bei einer Verbindungsschnittstelle zwischen
der Rückmetallschicht
und der Zwischenschicht und einem Inneren derjenigen Schicht der
Zwischenschicht, welche sich in Kontakt mit der Rückmetallschicht befindet,
besonders ausgezeichnet. Besser ist, wenn die Dicke derjenigen Schicht
der Zwischenschicht, welche sich in Kontakt mit der Rückmetallschicht
befindet, 8 bis 30% einer Gesamtdicke der Zwischenschicht ausmacht.
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Erfindungsgemäß kann diejenige
Schicht in der Zwischenschicht, welche sich in Verbindung mit der Rückmetallschicht
befindet, eine Härte
aufweisen, welche 40% oder mehr aber weniger als 100% der Härte mindestens
einer derjenigen Schichten beträgt,
welche von der Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht zu der Gleitlegierungsschicht
hin angeordnet sind.
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Für den Fall
von 40% oder mehr ist die Lasttragekapazität und die Fähigkeit, ein Ausquetschen der Endoberflächen des
Gleitteils und eine Entstehung einer Ermüdung zu verhindern, besonders
ausgezeichnet. Ein Fall von weniger als 100 bedingt nicht zu viel
Härte,
so dass die Eigenschaft einer plastischen Verformung, wie z. B.
ein Einrollen usw., und ein Formanpassungsvermögen besonders ausgezeichnet
ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß kann diejenige
Schicht in der Zwischenschicht, welche sich in Verbindung mit der Rückmetallschicht
befindet, eine Vickershärte
von 30 oder mehr aufweisen, und die Härte derjenigen Schichten, welche
sich von der Schicht in Kontakt mit der Rückmetallschicht zu der Gleitlegierungs schicht
hin angeordnet sind, können
eine Vickershärte
von 40 oder mehr aufweisen.
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Wenn
die entsprechenden Schichten eine Hv von 30 oder mehr und eine Hv
von 40 oder mehr aufweisen, zeigt sich eine ausgezeichnete Lasttragekapazität bei einer
Verwendung unter einer hohen Belastung und die Dauerfestigkeit ist
besonders ausgezeichnet.
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Erfindungsgemäß kann die
Schicht in der Zwischenschicht, welche sich in Verbindung mit der
Rückmetallschicht
befindet, eine oder mehrere der folgenden Substanzen (a) bis (d)
enthalten:
- (a) Si mit 1 bis 8,5 Gewichtprozent
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Begründung: Si
kristallisiert als Si-Partikel einer hohen Härte und ist auch fest gelöst in Al,
um die Härte
einer Legierung zu erhöhen.
Für den
Fall von 1 Gewichtprozent oder mehr ist der Effekt merklich und
für den Fall
von 8,5 Gewichtprozent oder weniger ist die Eigenschaft der plastischen
Verformung, wie z. B. die Formbarkeit usw., besonders ausgezeichnet,
um eine angemessen stabile Bindungsfestigkeit sicherstellen zu können. 4
bis 8 Gewichtprozent sind besser.
- (b) ein oder
mehrere Elemente, welche aus Cu, Zn und Mg ausgewählt sind,
und eine Gesamtmasse von 0,01 bis 7 Gewichtprozent aufweisen
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Begründung: Diese
ausgewählten
Elemente erhöhen
eine Al-Matrix bezüglich Festigkeit.
Für den
Fall von 0,01 Gewichtprozent oder mehr ist der Effekt merklich und
für den
Fall von 7 Gewichtprozent oder weniger ist die Fähigkeit, ein Erzeugen von groben
intermetallischen Verbindungen zu verhin dern, besonders hoch, die Eigenschaft
der plastischen Verformung, wie z. B. ein Einrollen usw., ist besonders
ausgezeichnet und eine Verbindung kann weiter stabil vorhanden sein.
0,5 bis 6 Gewichtprozent sind besser.
- (c) ein
oder mehrere Elemente, welche aus Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni und
W ausgewählt
sind, und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 3 Gewichtprozent aufweisen
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Begründung: Diese
ausgewählten
Elemente sind in einer Al-Matrix
fest gelöst
oder kristallisieren als Intermetallgemische oder Partikel von jedem
Element, wobei die Legierung bezüglich
Festigkeit verbessert wird. Für
den Fall von 0,01 Gewichtprozent oder mehr ist der Effekt merklich
und für
den Fall von 3 Gewichtprozent oder weniger ist die Fähigkeit,
ein Erzeugen eines groben Intermetallgemischs zu verhindern, besonders
hoch und die Eigenschaft der plastischen Verformung, wie z. B. ein
Einrollen usw., ist besonders ausgezeichnet. 0,2 bis 2 Gewichtprozent
sind besser.
- (d) ein oder mehrere Elemente,
welche aus B, Ti und Zr ausgewählt
sind, und eine Gesamtmasse von 0,01 bis 2 Gewichtprozent aufweisen.
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Begründung: Diese
ausgewählten
Elemente sind in einer Al-Matrix
fest gelöst
und sind effektiv, um die Zeitfestigkeit zu verbessern. Für den Fall
von 0,01 Gewichtprozent oder mehr ist der Effekt merklich und für den Fall
von 2 Gewichtprozent oder weniger ist die Belastbarkeit besonders
hoch. 0,02 bis 0,05 Gewichtprozent sind besser.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine erfindungsgemäße Ausführungsform
darstellt; und
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2 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform,
die der 1 entspricht, darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße Ausführungsform
wird im Folgenden mit Bezug auf 1 beschrieben.
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1 stellt
einen Querschnitt einer Aluminium basierten Mehrschichtlagerlegierung 1 als
ein Mehrschichtgleitteil einer Aluminium basierten Legierung dar.
Wie in der Figur dargestellt ist, ist die Aluminium basierte Mehrschichtlagerlegierung 1 durch
Verbinden einer Lagerlegierungsschicht 4, wie einer aus
einer Aluminium basierten Legierung hergestellten Gleitlegierungsschicht, über eine
aus einer Aluminium basierten Legierung hergestellten Zwischenschicht 3 mit
einer Rückmetallschicht,
zum Beispiel einem Stahlrückmetall 2, ausgebildet.
Die Zwischenschicht 3 ist aus einer Mehrzahl von Schichten,
zum Beispiel zwei Schichten, das heißt, eine untere Schicht 5 auf
einer Seite des Stahlrückmetalls 2 und
eine obere Schicht 6 auf einer Seite der Lagerlegierungsschicht 4,
zusammengesetzt.
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Die
Aluminium basierte Lagerlegierung, welche die Lagerlegierungsschicht 4 bildet,
enthält
eine oder mehrere der folgenden Substanzen (a) bis (e) zusätzlich zum
Aluminium.
- (a) Sn mit 3 bis 20 Gewichtprozent
- (b) ein oder mehrere Elemente, welche aus Cu, Zn, Mg und Si
ausgewählt
sind, und eine Gesamtmasse von 0,1 bis 7 Gewichtprozent aufweisen
- (c) ein oder mehrere Elemente, welche aus Mn, V, Mo, Cr, Co,
Fe, Ni und W ausgewählt
sind, und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 3 Gewichtprozent aufweisen
- (d) ein oder mehrere Elemente, welche aus B, Ti und Zr ausgewählt sind,
und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 2 Gewichtprozent aufweisen
- (e) ein oder mehrere Elemente, welche aus Pb, Bi und In ausgewählt sind,
und eine Gesamtmenge von 3 Gewichtprozent oder weniger aufweisen
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Auch
die untere Schicht 5 in der Zwischenschicht 3,
welche aus zwei Schichten zusammengesetzt ist, enthält mindestens
eine der folgenden Substanzen (a) bis (d) zusätzlich zum Aluminium.
- (a) Si mit 1 bis 8,5 Gewichtprozent
- (b) ein oder mehrere Elemente, welche aus Cu, Zn und Mg ausgewählt sind,
und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 7 Gewichtprozent aufweisen
- (c) ein oder mehrere Elemente, welche aus Mn, V, Mo, Cr, Co,
Fe, Ni und W ausgewählt
sind, und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 3 Gewichtprozent aufweisen
- (d) ein oder mehrere Elemente, welche aus B, Ti und Zr ausgewählt sind,
und eine Gesamtmenge von 0,01 bis 2 Gewichtprozent aufweisen
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Auf
der anderen Seite enthält
die obere Schicht 6 mindestens eins aus Mn mit mehr als
0 Gewichtprozent aber weniger als 2 Gewichtprozent, Cu mit mehr
als 0 Gewichtprozent aber weniger als 2 Gewichtprozent, Mg mit mehr
als 0 Gewichtprozent aber weniger als 2 Gewichtprozent und Fe mit
mehr als 0 Gewichtprozent aber weniger als 2 Gewichtprozent.
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Im
Folgenden wird eine Erklärung
bezüglich
eines Verfahrens eines Herstellens der Aluminium basierten Mehrschichtlagerlegierung 1,
welche in 1 dargestellt ist, gegeben.
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Zuerst
wird ein herkömmliches
Gießen
und Walzen verwendet, um eine Aluminium basierte Lagerlegierungsschicht
auszubilden, welche die Lagerlegierungsschicht 4 bildet.
Auch ein herkömmliches
Gießen
und Walzen wird verwendet, um eine Aluminiumlegierungsschicht, welche
die untere Schicht 5 der Zwischenschicht 3 bildet,
und eine Aluminiumlegierungsschicht, welche die obere Schicht 6 bildet,
auszubilden, und die zwei Aluminiumlegierungsschichten werden durch
ein Walzplattieren zusammen verbunden, um eine Aluminiumlegierungsverbundschicht
für die
Zwischenschicht auszubilden. Dann werden die Aluminium basierte
Lagerlegierungsschicht und die Aluminiumlegierungsverbundschicht
für die
Zwischenschicht zusammen durch ein Walzplattieren verbunden, um
die Mehrschichtaluminiumlegierungsschicht zu bilden.
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Dann überlappt
die Mehrschichtaluminiumlegierungsschicht einen niedrigen Carbonstahlstreifen,
welcher das Stahlrückmetall
bildet, um einem Walzplattieren unterworfen zu werden, um ein Bimetall
auszubilden, welches erhalten wird, indem die Aluminium basierte
Lagerlegierungsschicht über
die Aluminiumlegierungsschicht für
die Zwischenschicht mit dem Stahlrückmetall verbunden wird.
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Hinzuzufügen ist,
dass die Aluminium basierte Lagerlegierungsschicht als eine Lagerlegierungsschicht 4,
die Aluminiumlegierungsschicht für
die Zwischenschicht als eine Zwischenschicht 3 und der
untere Carbonstahlstreifen als ein Stahlrückmetall 2 in den
folgenden Beschreibungen bezeichnet werden.
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Nachdem
das Bimetall in der vorab beschriebenen Weise angefertigt ist, wird
es einem Härten
unterzogen, um für
3 Stunden auf ungefähr
350°C erhitzt
zu werden, und danach wird das Bimetall in eine halbzylindrische
Form oder in eine zylindrische Form ausgearbeitet, um als Lager
gefertigt zu sein.
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Nachdem
das Bimetall gehärtet
ist, kann das Bimetall einem Vergütungsglühen unterzogen werden. Das
Vergütungsglühen wird
durchgeführt,
indem das Bimetall für
10 bis 30 Minuten bei 460 bis 520°C
erhitzt wird. Cu, Zn, Mg, Si, usw. der Aluminium basierten Lagerlegierungsschicht 4 sind
fest in einer Al-Matrix
gelöst. Nach
dem Vergütungsglühen wird
das Bimetall abgeschreckt. Dabei wird die Lagerlegierungsschicht 4 bezüglich der
Festigkeit verbessert. Danach wird das Bimetall in eine halbzylindrische
Form oder in eine zylindrische Form ausgearbeitet, um als Lager
gefertigt zu sein. Nachdem das Bimetall abgeschreckt ist, kann es
einem künstlichen
Altern unterzogen werden (zum Beispiel bei 150 bis 200°C für 20 Stunden).
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Wenn
es als Lager fertig gestellt ist, besitzt hier die gesamte Zwischenschicht
eine Gesamtdicke von 10 bis 70μm,
und die untere Schicht der Zwischenschicht zu der Rückmetallschicht
hin wird eingestellt, um eine Dicke von 2 bis 30μm aufzuweisen, das heißt, 3% oder
mehr aber nicht mehr als 60% der Gesamtdicke. Auch die Härte der
oberen Schicht 6 beträgt Hv
22 oder mehr aber nicht mehr als 75, und die untere Schicht 5 weist eine
Vickershärte
von 37% oder mehr aber weniger als 100% der Härte der oberen Schicht 6 auf.
Vorzugsweise besitzt die untere Schicht 5 eine Hv von 30
oder mehr und die obere Schicht 6 eine Hv von 40 oder mehr.
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2 stellt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
dar, wobei die Ausführungsform
dahingehend von der vorhergehenden Ausführungsform verschieden ist,
dass eine Zwischenschicht 7 bezüglich einer Struktur derartig
dreischichtig ist, dass sie aus einer unteren Schicht 8 in
Kontakt mit dem Stahlrückmetall 2,
einer Mittelschicht 9, welche mit der unteren Schicht 8 verbunden
und von der unteren Schicht 8 zu der Aluminium basierten
Lagerlegierungsschicht 4 hin angeordnet ist, und einer
oberen Schicht 10, welche mit der Mittelschicht 9 verbunden
ist, um mit der Aluminium basierten Lagerlegierungsschicht 4 in
Kontakt zu stehen, zusammengesetzt ist.
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Die
untere Schicht 8 und die obere Schicht 10 sind
aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, welche dieselbe Zusammensetzung
wie diejenige der unteren Schicht 5 und der oberen Schicht 6 bei
der vorherigen Ausführungsform
aufweist, und die Mittelschicht 9 kann aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt sein, welche dieselbe Zusammensetzung wie die untere
Schicht 5 und die obere Schicht 6 bei der vorherigen
Ausführungsform
aufweist, oder kann aus einer Aluminiumlegierung mit einer dazu
unterschiedlichen Zusammensetzung hergestellt sein. In diesem Fall
ist die Härte
der Mittelschicht 9 vorzugsweise höher als diejenige der unteren Schicht 8 und
geringer als diejenige der oberen Schicht 10, aber kann
geringer als diejenige der unteren Schicht 8 oder höher als
diejenige der oberen Schicht 10 sein.
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Um
den erfindungsgemäßen Effekt
zu bestätigen,
haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung Aluminium basierte
Lagerlegierungen mit in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Zwischenschichten
gefertigt und haben Verbindungstests und Ermüdungstests darauf ausgeführt. Dabei
war eine Lagerlegierungsschicht bei in Tabelle 1 dargestellten entsprechenden
Mustern aus Sn mit 13 Gewichtprozent, Si mit 3 Gewichtprozent, Cu
mit 1,0 Gewichtprozent und dem Rest aus Al zusammengesetzt. Des
Weiteren wurde kein Vergütungsglühen durchgeführt.
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Die
Verbindungsfestigkeitstests wurden bezüglich einer Scherfestigkeit
dargestellt, wenn sich die Lagerlegierungsschicht von dem Stahlrückmetal
parallel zu der Verbindungsoberfläche ablöste. Auch die Bedingungen bei
den Ermüdungstests
sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle
2
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Unter
den Zwischenschichten, welche in Tabelle 1 angegeben sind, sind
einige Muster, welche aus den Schichten A, B, C zusammengesetzt
sind, aus einer dreischichtigen Struktur, welche in 2 dargestellt ist,
zusammengesetzt, wobei die Schicht A eine untere Schicht, die Schicht
B eine Mittelschicht und die Schicht C eine obere Schicht ist. Ein
Muster ohne die Schicht C besteht aus einer zweischichtigen Struktur,
welche in 1 dargestellt ist, wobei die
Schicht A eine untere Schicht und die Schicht B eine obere Schicht
ist.
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Bei
Berücksichtigung
von experimentellen Ergebnissen zum Vergleich zwischen erfindungsgemäßen Produkten 1 und 2 und
einem Vergleichsprodukt 7, besitzt das Vergleichsprodukt 7 eine
geringe Verbindungsfestigkeit und eine schlechte Dauerfestigkeit,
da die Schicht A (untere Schicht) davon eine hohe Härte aufweist und
bezüglich
einer plastischen Verformung bei dem Walzplattieren unzureichend
ist.
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Bei
einem Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Produkt 3 und
einem Vergleichsprodukt 9 besitzt das Vergleichsprodukt 9 eine
geringe Verbindungsfestigkeit und eine schlechte Dauerfestigkeit,
da die Schicht A (untere Schicht) davon eine hohe Härte aufweist
und bezüglich
der plastischen Verformung bei dem Walzplattieren unzureichend ist,
und die Schicht A (untere Schicht) ist dünn und die Schicht B (Mittelschicht) und
die Schicht C (obere Schicht), welche eine geringe Härte aufweisen,
werden relativ dick, so dass ein Ausquetschen von Lagerendoberflächen hervorgerufen
wird.
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Bei
einem Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Produkt 4 und
einem Vergleichsprodukt 10 besitzt das Vergleichsprodukt 10 eine
geringe Verbindungsfestigkeit und eine schlechte Dauerfestigkeit,
da die Schicht A (untere Schicht) davon eine hohe Härte aufweist
und bezüglich
der plastischen Verformung bei dem Walzplattieren unzureichend ist,
und die Schicht A (untere Schicht) mit einer hohen Härte ist
dick, was zu einem geringen Formanpassungsvermögen der Lager und einer Abnahme
der Dauerfestigkeit führt.
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Bei
einem Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Produkt 5 und
einem Vergleichsprodukt 8 weist das Vergleichsprodukt eine
geringe Verbindungsfestigkeit und eine schlechte Dauerfestigkeit
auf, da die Schicht A (untere Schicht) davon eine hohe Härte besitzt
und bezüglich
der plastischen Verformung bei dem Walzplattieren unzureichend ist,
und eine Ermüdung
wird in der Schicht C (obere Schicht) mit einer geringen Härte hervorgerufen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen
beschränkt,
welche vorab beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt sind,
sondern bietet die folgende Erweiterung oder Modifikation.
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Die
Zwischenschicht ist nicht auf zwei Schichten und drei Schichten
beschränkt,
sondern kann aus vier Schichten oder mehr zusammengesetzt sein.
In diesem Fall ist eine unterste Schicht (Schicht in Kontakt mit einem
Rückmetall)
vorzugsweise weicher als mindestens eine der oberen Schicht (Schichten
in Richtung auf eine Gleitlegierung) und besitzt vorzugsweise eine
Dicke, welche 5% oder mehr aber weniger als 50% einer Gesamtdicke
der Zwischenschicht beträgt.
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Die
Erfindung ist nicht auf Lager beschränkt, sondern ist weithin auf
Gleitteile anwendbar, welche sich bewegende Anschlussteile tragen.
Tabelle 2