DE102004055228A1

DE102004055228A1 - Thermisch gespritzte Lagerschalen für Pleuel

Info

Publication number: DE102004055228A1
Application number: DE102004055228A
Authority: DE
Inventors: Johann Dr. Krämer; Christian Russer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: US7963699B2; DE102004055228B4; US20060182375A1

Abstract

Lagerschale eines Pleuels, die im großen Pleuelauge angeordnet ist, wobei die Lagerschale aus mehreren thermisch gespritzten Schichten und die oberste Materialschicht der Lagerschale im Wesentlichen aus einer Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist, DOLLAR A sowie Lagerschale eines Pleuels, die zumindest im großen Pleuelauge angeordnet ist, wobei die gesamte Lagerschale im Wesentlichen aus einer thermisch gespritzten Schicht aus Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist und DOLLAR A Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge, umfassend die Schritte mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers, Beschichten der Oberfläche mittels thermischer Spritzverfahren mit einem Lagermetall- oder einem Lagerwerkstoff unter Bildung einer Lagerschicht und Beschichten der Lagerschicht mittels thermischer Spritzverfahren mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Gleitschicht, DOLLAR A sowie Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge mit den Schritten mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers und Beschichten der Oberfläche mittels thermischer Spritzverfahren mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Lager- und Gleitschicht.

Description

Die Erfindung betrifft hochverschleißfeste und dauerfeste Lagerschalen von Pleueln gemäß den Ansprüchen 1 und 5, sowie geeignete Herstellungsverfahren gemäß den Ansprüchen 16 und 18.
Die übliche Vorgehensweise zur Herstellung der gattungsgemäßen Lagerschalen besteht darin, einen Grundwerkstoff (beispielsweise Stahl oder Leichtmetall) mit einer vorgefertigten Lagerschale auszukleiden.
Mit der Entwicklung neuer Generationen von Kraftfahrzeugmotoren, steigen die Anforderungen an die im Antriebsaggregat verwendeten Werkstoffe zunehmend an. Die verfügbaren Lager der Antriebsaggregate, insbesondere die Pleuellager sind den sich daraus ergebenden hohen mechanischen Belastungen, insbesondere unter dem Langzeitaspekt nicht mehr gewachsen.
Während früher häufig Pb-haltige Legierungen auf Cu-Basis als Gleitlagerwerkstoffe angewendet wurden, werden diese heutzutage aus Gründen des Umweltschutzes zunehmend durch Pb-freie Legierungen ersetzt.
Aus Kostengründen ist es wünschenswert die Lagerschalen nicht einzeln zu fertigen, in das Pleuel einzupassen und mit diesem zu verbinden, sondern die Lagerschale direkt als Beschichtung auf die Oberfläche des Pleuelauges abzuscheiden.
Aus der DE 197 31 625 sind Verfahren bekannt, die Lagerschicht direkt durch thermisches Spritzen eines Lagerwerkstoffes auf das Pleuelauge durchzuführen.
Häufig weisen die Lagerschichten auf ihrer Oberfläche zusätzlich noch eine Gleitschicht aus einem vergleichsweise weichen Werkstoff auf. Dieser wird beispielsweise durch Pb-Legierungen oder Al/Sn-Legierungen gebildet. Als Gleitlager für hohe technische Ansprüche sind auch Al/Cu-Legierungen mit Sn-Gehalten im Bereich von 17 bis 35 Gew.% bekannt. Die WO 9100375 beschreibt ein Lager, dessen Laufschicht aus einer Grundmasse, insbesondere Al und einer darin dispergierten Phase, insbesondere aus Sn besteht. Die Gleitschicht wird im Sputterverfahren aufgetragen.
Die bekannten Gleitschichten zeigen hinsichtlich der hohen mechanischen Belastungen, die insbesondere in hohen Temperaturen in der Gleitzone resultieren nicht die erforderliche Langzeitstabilität und unter trockenreibenden Bedingungen nicht die erforderliche Sicherheit vor dem Fressen. Gerade bei den hohen Anforderungen moderner Motoren ist der partielle kurzfristige Ausfall der Ölkühlung auf der Gleitfläche kein seltener Betriebszustand, so dass hohe Anforderungen an die Trocken-Lauffähigkeit gestellt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstig verfügbare Lagerschale aus einer Lagerschicht mit einer als Gleitschicht wirkenden Oberfläche bereitzustellen, die höchsten Druck-, Temperatur- und Langzeitstabilitäts-Anforderungen genügt, sowie hierfür geeignete kostengünstige Herstellungsverfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lagerschale eines Pleuels, die im großen Pleuelauge angeordnet ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sowie mit einer Lagerschale eines Pleuels, die zumindest im großen Pleuelauge angeordnet ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5, und einem Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge mit den kennzeichnenden Merkmalendes Anspruchs 16, sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 18.
Für die erfindungsgemäße Lagerschale eines Pleuels ist es somit wesentlich, dass als oberste Materialschicht der Lagerschale eine im Wesentlichen aus einer Aluminium/Wismut-Legierung gebildete Schicht angeordnet ist.
Dabei zeichnet sich die Al/Bi-Legierung durch einen Gefügeaufbau aus, der durch eine im Wesentlichen aus Al gebildeten Metallmatrix und einer im Wesentlichen durch Bi gebildeten dispersen Phase aus. Für diesen erfindungsgemäß besonders bevorzugten Gefügeaufbau ist insbesondere die geringe Löslichkeit von Bi uns Al verantwortlich.
Durch diese Materialkombination wird erreicht, dass auf Grund der geringen Löslichkeit des Bi im Al einerseits eine sehr fein verteilte disperse Phase gebildet wird und andererseits die thermische Stabilität der dispersen Phase und damit der gesamten Lagerschicht durch den vergleichsweise hohen Schmelzpunkt des Bi, beziehungsweise dessen Legierungen, gegenüber bekannten vergleichbaren Lagerschichten deutlich erhöht wird. Durch die Mischungslücke im System Al/Bi wird zudem die Rekristallisationsneigung des dispers verteilten Bi unter Temperatureinwirkung erheblich verringert. Hierdurch ergibt sich auch eine hohe Langzeitstabilität der entsprechenden Gleitschicht.
Der Schmelzpunkt des Bi liegt mit 271°C deutlich höher als das in vergleichbaren Gleitlagern oder Gleitschichten als Legierungsbestandteil eingesetzte Sn mit einem Schmelzpunkt von 232°C.
Bekanntermaßen zeichnen sich die meisten Wismutlegierungen durch einen recht tiefen Schmelzpunkt aus, der sowohl unterhalb dem des Wismuts als auch der anderen Legierungselemente liegt. Wismut wird daher typischerweise als Legierungsbestandteil zum Senken des Schmelzpunktes einer Legierung eingesetzt. Eine Wismut-Legierung aus Wismut, Blei, Indium, Zinn und Kadmium erreicht einen Schmelzpunkt unter 50 °C. Andere Legierungen mit Wismut sind beispielsweise Woodsches Metall (Wismut 50%, Blei, Zinn und Kadmium) mit einem Schmelzpunkt von 71°C oder Lichtenberg-Metall (Wismut jeweils 50% mit wechselnden Anteilen Zinn und Blei).
Die erfindungsgemäß bevorzugten Legierungen des Bi weisen dagegen einen erheblich höheren Schmelzpunkt auf. Bevorzugt werden Bi-Legierungen eingesetzt, deren Schmelzpunkt oberhalb 250°C liegt. Hierzu gehören beispielsweise Bi-Legierung mit Sn oder Sb in einer Menge von 3 bis 6 Gew.%, beispielsweise Bi mit 4 % Sn (Schmelzpunkt: 316°C) oder Bi mit 5 % Sb (Schmelzpunkt: 296°C).
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Lagerschale eines Pleuels, die im großen Pleuelauge angeordnet ist, vorgesehen, wobei die Lagerschale aus mehreren thermisch gespritzten Schichten gebildet ist, wobei die oberste Materialschicht der Lagerschale im Wesentlichen aus einer Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei den die Lagerschale bildenden Schichten um thermisch gespritzte Schichten. Diese Schichten weisen vergleichsweise hohe Dichten, geringe Porositäten und gute Festigkeiten auf. Das typischerweise durch diese Verfahren gebildete lamellare Gefüge erweist sich als vorteilhaft für die Gleit- und Lagereigenschaften. Für die Gleitschicht aus Al/Bi-Legierung unterstützt die Abscheidung der Schichten aus der Schmelze und sehr hohen Abkühlraten die Bildung des bevorzugten Gefüges aus Al-Matrix mit einer dispersen Bi-Phase.
Erfindungsgemäß weist die oberste Materialschicht somit eine besonders als Gleitschicht geeignete Al/Bi-Legierung auf. Die unter der Gleitschicht angeordnete Schicht kann aus den üblichen Lagermetallen- oder Legierungen bestehen; diese bildet eine Lagerschicht. Diese Kombination aus Lager- und Gleitschicht hat den Vorteil, dass die bereits guten Gleit- und Lagereigenschaften der Lagerschicht durch die erfindungsgemäße Gleitschicht wesentlich verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Lagerschale wird diese durch zwei Schichten gebildet, wobei die Gleitschicht aus der Al/Bi-Legierung und die Lagerschicht aus Bronze oder Messing besteht. Aufgrund der guten Gleiteigenschaften der Gleitschicht kann die Lagerschicht selbst vergleichsweise hart und verschleißfest ausgewählt werden.
Damit die Lagerschicht als Stützschicht für die Gleitschicht wirken kann muss sie eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Dies wird insbesondere über deren Schichtdicke erreicht.
Bevorzugt ist die Lagerschicht, insbesondere aus einer Bronze- oder Messingschicht mindestens die 5-mal so Dick wie die Gleitschicht aus der Al/Bi-Legierung. Besonders bevorzugt weist sie die 10-fache Dicke auf.
Bevorzugt weist dabei die Al/Bi-Schicht eine Dicke im Bereich von 1 μm bis 80 μm auf. Besonders bevorzugt liegt die Dicke im Bereich von 4 bis 40 μm. Darüber liegende Materialdicken führen zu keiner merklichen Verbesserung der Gleiteigenschaften.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante betrifft die Lagerschale eines Pleuels, die zumindest im großen Pleuelauge angeordnet ist, wobei die gesamte Lagerschale im Wesentlichen aus einer thermisch gespritzten Schicht aus Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist. Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Al/Bi-Schicht sowohl die Wirkung der Gleit- wie auch der Lagerschicht. Diese Doppelfunktion der Al/Bi-Legierungs-Schicht führt zu einer deutlichen Vereinfachung des Gesamtaufbaus der Lagerschale. Insbesondere sind die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von Lagerschicht und Gleitschicht nicht mehr genau aufeinander abzustimmen. Es ist ebenso von Vorteil, dass prinzipiell keine Haftungsprobleme mehr zwischen Lager- und Gleitschicht auftreten können.
Die abgeschiedene Lagerschale aus Al/Bi-Legierung weist bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,1 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm auf.
Für die vorteilhaften Eigenschaften des Bi hinsichtlich der Gleiteigenschaften ist es dabei von Bedeutung, dass das Bi nicht in atomarer Lösung im Al, sondern als nano- bis mikrodisperse Phase vorliegt. Für die erfindungsgemäße Gleit- und/oder Lagerschicht der Al/Bi-Legierung liegt das Wismut daher bevorzugt zum überwiegenden Teil in einer dispersen Phase innerhalb einer metallischen Matrix aus Al-, oder Al-Legierung vor. Weitere Anteile des Bi können in Lösung vorliegen.
Die bevorzugte Größe der Bi-Dispersion liegt vor, wenn dass Wismut so fein verteilt ist, dass es sich durch die üblichen Röntgenbeugungsverfahren nicht mehr nachweisen lässt, das heißt dass es röntgenamorph ist. Ebenso ist das Wismut bevorzugt so fein verteilt, dass dessen Primärphasen nicht mehr mit Mitteln der Lichtmikroskopie erkennbar sind.
Bei der erfindungsgemäß bevorzugten Al/Bi-Legierung liegt der Bi-Gehalt im Bereich von 10 bis 40 Gew. der Legierung. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt des Bi im Bereich von 15 bis 25 Gew. %. Für die Gleitschicht ist dabei ein höherer Bi-Gehalt, typischerweise 20 bis 40 Gew. als für die Lagerschicht vorteilhaft. Wird die Lagerschale nur durch Al/Bi-Legierung gebildet, so kann eine entsprechende Variation der Zusammensetzung, d.h. Zunahme des Bi-Gehaltes, über die Schichtdicke von Vorteil sein.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist die abgeschiedene Lagerschale, beziehungsweise die Al/Bi-Legierung als weiteres Material Siliciumauf. Durch das Si wird das Verschleiß- und das Temperaturverhalten weiter verbessert. Durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren wird das Si bevorzugt in Si-reichen Phasen oder Ausscheidungen abgeschieden, die besonders gute Verschleißeigenschaften bewirken. Die Lagerschale weist bevorzugt Si in einer Menge 0,1 bis 14%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew. % auf.
Als weitere Legierungsbestandteile der Al/Bi-Legierung sind insbesondere Sn oder Sb von Vorteil, da diese Elemente höherschmelzende Bi-Legierungen ausbilden. Die bevorzugte Menge an Sn und/oder Sb liegt bei 3 bis 6 Gew.% des Gehaltes an Bi.
Als weiteres bevorzugtes Legierungselement der Al/Bi-Legierung tritt Kupfer auf. Die bevorzugte Menge liegt im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.%. Da die Wirkung des Cu insbesondere in einer Verfestigung der Al-Matrix liegt, ist die Verwendung von Cu besonders dann von Vorteil, wenn die Al/Bi-Legierung sowohl Lager-, wie Gleitschicht bildet.
Insbesondere um den Schmelzpunkt der Al/Bi-Legierung hoch zu halten ist es zweckmäßig den Gehalt an Sn und/oder Pb möglichst gering zu halten. Bevorzugt liegt der Sn- und/oder Pb-Gehalt der Al/Bi-Legierung unterhalb 0,5 Gew.%. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Sn- und/oder Pb-freie Legierung. Das heißt, dass sich diese Elemente nur noch als Verunreinigungen in der Legierung befinden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge, umfassend die Schritte

– mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers,
– thermisches Beschichten der Oberfläche mit einem Lagermetall- oder einem Lagerwerkstoff unter Bildung einer Lagerschicht,
– thermisches Beschichten der Lagerschicht mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Gleitschicht.

Dabei ist es zweckmäßig, noch weitere Schritte betreffend das Cracken und wieder Zusammenfügen des Pleuelauges durchzuführen. Hierbei ist es im Prinzip nur von Bedeutung beim Cracken ein Abplatzen der Schicht an den Kanten zu verhindern. Entsprechende Vorgehensweisen sind dem Fachmann bekannt. So kann das Pleuel beispielsweise vor der Beschichtung gecrackt und zur Beschichtung wieder zusammengefügt werden. Ebenso ist es möglich die beiden Halbschalen getrennt zu beschichten und hierauf wieder zusammenzusetzen. Es kann von Vorteil sein, zunächst die Lagerschicht abzuscheiden, das Pleuel hierauf zu cracken und wieder zusammenzusetzen und dann die Gleitschicht abzuscheiden. Das Pleuel wird dann erst wieder zur Montage geöffnet.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche des Pleuels aufgeraut, wobei das mechanische Aufrauen bevorzugt wird. Hierbei werden insbesondere das Sandstrahlen und besonders bevorzugt das Hochdruckwasserstrahlen angewendet. Das Hochdruckwasserstrahlen hat gegenüber den Methoden mit Strahl- oder Schleifpartikeln, wie beispielsweise dem Sandstrahlen, den bedeutenden Vorteil, dass keine in der Oberfläche eingeschlossenen Verunreinigungen aus den Schleif- oder Strahlpartikeln zurückbleiben können. Diese würden bekanntermaßen die Haftfestigkeit abgeschiedener Schichten beeinträchtigen.
In einem darauf folgenden Schritte findet das thermische Beschichten der Oberfläche mit einem Lagermetall- oder einem Lagerwerkstoff unter Bildung einer Lagerschicht statt. Das erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren des thermischen Spritzens führt zu Schichten mit vergleichsweise hohen Dichten, geringen Porositäten und guten Festigkeiten. Ebenso weisen diese Verfahren gegenüber den gängigen Alternativverfahren, insbesondere PVD, CVD oder galvanische Verfahren, eine hohe Abscheidegeschwindigkeit und eine gute Haftung am Substratmaterial.
In einem darauf folgenden Verfahrensschritt wird eine Gleitschicht aus Al/Bi-Legierung abgeschieden. Als Verfahren wird erfindungsgemäß wiederum das thermische Spritzen verwendet. Die hohen Abkühlraten der beim thermischen Abscheiden gebildeten Al/Bi-Schmelzen begünstigen die Bildung des bevorzugten Gefüges aus Al-Matrix mit einer dispersen Bi-Phase.
Zu den bevorzugten Lagerwerkstoffen, die thermisch gespritzt werden, gehören Bronze und Messing. Des Weiteren ist auch Al-Bronze besonders gut geeignet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Lagerfläche vor dem thermischen Beschichten mit einer Al/Bi-Legierung mit einer Haftvermittlungsschicht beaufschlagt. Dabei sind insbesondere Ni-haltige Schichten besonders gut geeignet.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge, die folgenden wesentlichen Schritte vor:

– mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers
– thermisches Beschichten der Oberfläche mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Lager- und Gleitschicht.

In dieser Variante erfüllt die Al/Bi-Legierung somit die Aufgabe von Lager- und Gleitschicht in einem. In dieser Ausgestaltung ist es von besonderer Bedeutung ein thermisches Spitzverfahren zu verwenden.
Zu den erfindungsgemäß geeigneten thermischen Spritzverfahren gehören das Plasmaspritzen, das Flammspritzen, das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, Lichtbogenplasmaspritzen, Lichtbogendrahtspritzen (LDS) und das Hybrid-Lichtbogendrahtspritzen (Hybrid-LDS).
Das Hybrid-LDS-Verfahren wird in die Spritzpistole mindestens ein sauerstoffhaltiges Zerstäubergas und ein Brenngas zugeführt. Das Brenngas wird in einer Brennkammer in unmittelbarer Nähe oder hinter dem Lichtbogen gezündet und erzeugt nach dem Austritt aus der Düse einen Flammstrahl. Durch die zusätzliche Verbrennung wird die Abscheideenergie der Spritzpartikel erhöht.
Diese Verfahren sind gut geeignet, da hohe Abscheidegeschwindigkeiten bei geringer Schichtporosität erreicht werden. Insbesondere für die abgeschiedene Al/Bi-Legierung ist es dabei von Vorteil, dass das Spritzgut nur aufgeschmolzen und nicht oder nur zu geringem Teil verdampft wird. Es wird in Form von feinsten Tröpfchen abgeschieden. Hierdurch wird die Bildung eines Gefüges aus Al-Matrix und feinst verteilter disperser Phase aus Bi oder Bi-Legierung unterstützt. Im Gegensatz hierzu findet die Abscheidung beispielsweise beim PVD- oder CVD-Verfahren nahezu atomar ab, was bevorzugt zu atomarer Durchmischung in der abgeschiednen Schicht führt. Bei den Al/Bi-Legierungen handelt es sich um monotektische Legierungen, die zur Klasse der nichtmischbaren Legierungen gehören. Das heißt im schmelzflüssigen Zustand gibt es einen Bereich von Zusammensetzungen in dem die beteiligten Komponenten nicht mischbar sind. Wird die erfindungsgemäße Lagerschicht bei erhöhten Temperaturen gebildet, beziehungsweise abgeschieden und sehr schnell abgekühlt, so bildet sich daher ein sehr feines Gefüge mit definierter disperser Phase aus Bi beziehungsweise Bi-Legierung aus.
Zu besonders bevorzugten Verfahren gehören das LDS- und insbesondere das Hybrid-LDS-Verfahren
Durch dieses Verfahren kann das Spritzgut Mithilfe der Fülldraht-Technik einfach und kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Dabei werden mit dieser Technik auch sehr homogene Schichten abgeschieden.
In einer bevorzugten Variante ist mindestens einer der Drähte ein Fülldraht aus Aluminiummantel und Wismutseele. Dabei können auch Drähte unterschiedlicher Zusammensetzung eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich ein Bi-haltiger Fülldraht gut mit einem Al-Draht kombinieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden auf der Oberfläche der Lagerschale Aussparungen, Rillen oder Näpfchen versehen. Diese haben die Wirkung von Öl-Reservoirs, um ein Trockenlaufen zu verhindern.
Bevorzugt wird dabei die Oberfläche der Lagerschale nach der Abscheidung der Gleitschicht zunächst geglättet und hierauf mit den entsprechenden Aussperrungen versehen. Das Glätten kann durch Honen erfolgen
Die Aussparungen, Rillen oder Näpfchen werden bevorzugt durch galvanische Verfahren eingebracht.

Claims

Lagerschale eines Pleuels, die im großen Pleuelauge angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale aus mehreren thermisch gespritzten Schichten gebildet ist, wobei die oberste Materialschicht der Lagerschale im Wesentlichen aus einer Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist.
Lagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Schichten aufweist, wobei unter der Al/Bi-Legierung eine Schicht aus Lagerlegierung, insbesondere aus Bronze oder Messing, angeordnet ist.
Lagerschale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerlegierungs-Schicht, insbesondere die Bronze- oder Messingschicht, mindestens die 5-fache Dicke der Al/Bi-Schicht aufweist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Al/Bi-Schicht eine Dicke im Bereich von 4 μm bis 80 μm aufweist.
Lagerschale eines Pleuels, die zumindest im großen Pleuelauge angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Lagerschale im Wesentlichen aus einer thermisch gespritzten Schicht aus Aluminium/Wismut-Legierung gebildet ist.
Lagerschale nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1 mm aufweist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wismut überwiegend in einer dispersen Phase innerhalb einer metallischen Matrix aus Al-, oder Al-Legierung angeordnet ist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wismut so fein verteilt vorliegt, dass es röntgenamorph ist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wismut so fein verteilt vorliegt, dass dessen Primärphasen nicht lichtmikroskopisch erkennbar sind.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bi-Gehalt in der Al/Bi-Legierung bei 10 bis 40 Gew.% liegt.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale als weiteres Material Si in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew. % aufweist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Al/Bi-Legierung als weitere Legierungsbestandteile Sn oder Sb in einer Menge von 3 bis 6 Gew.% des Gehaltes an Bi aufweist.
Lagerschale nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Al/Bi-Legierung Kupfer in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.% enthält.
Lagerschale nach einem der eingegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sn-Gehalt der Al/Bi-Legierung unterhalb 0,5 Gew.% liegt.
Lagerschale nach einem der eingegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pb-Gehalt der Al-Legierung unterhalb 0,5 Gew.% liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge, umfassend die Schritte – mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers, – Beschichten der Oberfläche mittels thermischer Spritzverfahren mit einem Lagermetall- oder einem Lagerwerkstoff unter Bildung einer Lagerschicht, – Beschichten der Lagerschicht mittels thermischer Spritzverfahren mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Gleitschicht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche vor dem thermischen Beschichten mit einer Al/Bi-Legierung mit einer Ni-haltigen Haftvermittlungsschicht beaufschlagt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lagerschale auf einem Pleuelauge, gekennzeichnet durch die Schritte – mechanisches Aufrauen der Oberfläche des Pleuels im Bereich des Lagers, – Beschichten der Oberfläche mittels thermischer Spritzverfahren mit einer Al/Bi-Legierung unter Bildung einer Lager- und Gleitschicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren ausgewählt ist aus dem Plasmaspritzen, Lichtbogenplasmaspritzen, Lichtbogendrahtspritzen und dem Hybrid-Lichtbogendrahtspritzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das LDS- oder das Hybrid-LDS-Verfahren mit mindestens einem Fülldraht aus Aluminiummantel und Wismutseele durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Lagerschale geglättet und mit Aussparungen, Rillen oder Näpfchen versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen, Rillen oder Näpfchen durch ein galvanisches Verfahren eingebracht werden.