DE102005023308A1 - Plain bearing composite material for plain bearing shells comprises a support layer made from steel, a bearing metal layer made from a copper alloy and a sliding layer applied to the bearing metal layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerverbundwerkstoff gemäß der Ansprüche 1 und 3. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung und auf Herstellungsverfahren.The The invention relates to a sliding bearing composite material according to claims 1 and 3. Furthermore, the invention relates to a use and on Production method.
Aus
der
Die
Die
Eine
weitere Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung findet sich in
Die
Aus
der
Die
Gleitlagerelemente aus Vollmaterial haben den Nachteil, dass sie zur Gewährleistung des Presssitzes im Gehäuse eine sehr große Festigkeit und damit Härte aufweisen müssen. Bei Anwendungsfällen, wo die Anpassungsfähigkeit des Lagermetalls bei z. B. lokalem Verschließ der Gleitschicht gefordert ist, neigen solche Werkstoffe verstärkt zum Fressen oder führen zu Schädigungen der Welle.plain bearing elements made of solid material have the disadvantage that they guarantee the interference fit in the housing a very big one Strength and thus hardness must have. In use cases, where the adaptability the bearing metal at z. B. required local closure of the sliding layer is, such materials tend to seize or lead to increased damage the wave.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten sich in einem Stahlgehäuse das Gleitlagerelement stärker ausdehnt und somit das Spiel nachteilig verkleinert wird.One Another disadvantage is that due to the different CTE in a steel case the sliding bearing element stronger expands and thus the game is disadvantageously reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitlagerverbundwerkstoff zu schaffen, dessen mechanische und tribologische Eigenschaften an die gewünschten Anforderungen angepasst werden können, wobei gleichzeitig auch die erforderliche Steifigkeit für den Presssitz gewährleistet wird. Außerdem sollen Geleitlagerelemente aus diesem Gleitlagerverbundwerkstoff sich für den Einbau in Stahlgehäusen besonders eignen. Es ist auch Aufgabe, eine Verwendung und Herstellungsverfahren anzugeben.task the invention is to provide a sliding bearing composite, its mechanical and tribological properties to the desired Requirements can be adjusted while also the required stiffness for the interference fit guaranteed becomes. Furthermore should Geleitlagerelemente from this sliding bearing composite material for the installation in steel housings especially suitable. It is also a task, a use and manufacturing process specify.
Diese Aufgabe wird mit einem Gleitlagerverbundwerkstoff gemäß des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 3 gelöst.These Task is with a sliding bearing composite according to the claim 1 or claim 3 solved.
Es hat sich gezeigt, dass Kupferlegierungen mit Nickel-Zinn oder Nickel-Silizium hinsichtlich ihrer mechanischen und tribologischen Eigenschaften in einem weiten Bereich eingestellt werden können, so dass eine Anpassung an die geforderten Eigenschaften möglich ist.It has been shown to copper alloys with nickel-tin or nickel-silicon in terms of their mechanical and tribological properties can be adjusted in a wide range, allowing an adjustment to the required properties is possible.
Der Stahlrücken gewährleistet aufgrund seiner Steifigkeit den erforderlichen Presssitz, so dass die Gefügestruktur des Lagermaterials unabhängig von Festigkeitsanforderungen eingestellt werden kann. Die beanspruchten Kupferlegierungen können somit bezüglich ihrer Gefügestruktur beispielsweise so gestaltet werden, dass sie hinsichtlich Festigkeit und Härte sowie der tribologischen Eigenschaften, wie z. B. Fressverhalten, in einem vergleichbaren Bereich wie die klassischen Blei-Bronzelager liegen.Due to its rigidity, the steel back guarantees the required interference fit, so that the Ge Joining structure of the bearing material can be adjusted independently of strength requirements. The claimed copper alloys can thus be designed with respect to their microstructure, for example, so that they in terms of strength and hardness and the tribological properties, such. B. eating behavior, in a comparable area as the classic lead bronze bearings are.
Insgesamt wird der Einsatzbereich des Gleitlagerverbundwerkstoffes wesentlich erweitert.All in all The range of application of the sliding bearing composite is essential extended.
Auch bieten die Verbundwerkstoffe mit Stahlrücken Vorteile aufgrund ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Anwendungsfällen mit Stahlgehäusen.Also The composite materials with steel back offer advantages due to their thermal expansion coefficient in applications with Steel housings.
Die Einstellung der tribologischen Eigenschaften des Lagermetalls erfolgt vorzugsweise durch eine thermomechanischen Behandlung, insbesondere durch Walzen und Glühen.The Adjustment of the tribological properties of the bearing metal is done preferably by a thermomechanical treatment, in particular by rolling and annealing.
Eine solche thermomechanische Behandlung des Verbundwerkstoffes kann derart gestaltet werden, dass die für das Fertigteil notwendigen Eigenschaften des Stahls nicht beeinträchtigt werden.A such thermomechanical treatment of the composite material can be designed so that the necessary for the finished part Properties of the steel will not be affected.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht gemäß einer ersten Alternative folgende Verfahrensschritte vor: Herstellen von Bandmaterial aus einer Kupfer-Nickel-Silizium- oder Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung und Walzplattieren des Bandmaterials auf einer Trägerschicht aus Stahl zur Herstellung eines Verbundes. Hierbei erfolgt eine Umformung des Lagermetalls und/oder Stahls von 50–70%.The Production method according to the invention looks like one the first alternative, the following method steps: Manufacture of Band material made of a copper-nickel-silicon or copper-nickel-tin alloy and roll cladding the strip material on a carrier layer made of steel for the production of a composite. Here is a Forming of bearing metal and / or steel from 50-70%.
Die
anschließende
thermomechanische Behandlung sieht folgende Schritte vor:
erstes
Glühen
des Verbundes bei 550°C
bis 700°C
für 2 bis
5 Stunden, mindestens ein erstes Walzen des Verbundes, wobei ein
Umformgrad von 20 bis 30% durchgeführt wird,
mindestens ein
zweites Glühen
bei 500°C–600°C für mehr >1 h,
gegebenenfalls
ein zweites Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von max.
30% durchgeführt
wird mit einem anschließenden
dritten Glühen
bei Temperaturen >500°C über mindestens
1 h.The subsequent thermomechanical treatment involves the following steps:
first annealing of the composite at 550 ° C. to 700 ° C. for 2 to 5 hours, at least one first rolling of the composite, a degree of deformation of 20 to 30% being carried out,
at least a second annealing at 500 ° C-600 ° C for> 1 h,
optionally a second rolling of the composite, wherein a degree of deformation of max. 30% is carried out with a subsequent third annealing at temperatures> 500 ° C for at least 1 h.
Gemäß weiterer Alternativen wird die Kupferlegierung auf die Trägerschicht aufgetragen und gesintert oder aufgegossen.According to others Alternatives, the copper alloy is applied to the carrier layer and sintered or infused.
Mittels des ersten bzw. des zweiten Walzschrittes in Kombination mit der sich daran anschließenden Glühung wird die Streckgrenze des Lagermetalls eingestellt, wobei vorzugsweise die Streckgrenze des Lagermetalls bei 150 bis 250 MPa liegt.through the first and the second rolling step in combination with the followed by annealing set the yield strength of the bearing metal, preferably the yield strength of the bearing metal is 150 to 250 MPa.
Wenn nach dem zweiten Glühen das Endmaß erreicht worden ist, wird die thermo-mechanische Behandlung beendet. Die Streckgrenze wird in diesem Fall durch das erste Walzen und das zweite Glühen eingestellt.If after the second glow reached the final dimension has been completed, the thermo-mechanical treatment is terminated. The Yield point is in this case by the first rolling and the second glow set.
Wenn nach dem zweiten Glühen das Endmaß noch nicht erreicht ist, schließt sich das zweite Walzen und eine dritter Glühschritt an, wodurch die Streckgrenze auf den angegebenen Wert eingestellt wird.If after the second glow the final measure still is not reached, closes the second rolling and a third annealing step, whereby the yield strength is set to the specified value.
Das Gefüge nach der thermo-mechanischen Behandlung zeichnet sich durch feine, gleichmäßig isotrop verteilte intermetallische Ausscheidungen auf NiSi- bzw. NiSn-Basis innerhalb der Kupfermatrix aus.The structure after the thermo-mechanical treatment is characterized by fine, evenly isotropic distributed NiSi or NiSn-based intermetallic precipitates within the copper matrix.
Die genannte Streckgrenze des Lagermetalls liegt deutlich unter der von Stahl, was deswegen möglich ist, weil hier die Stahlträgerschicht für den erforderlichen Presssitz sorgt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe besteht darin, dass die Streckgrenze des Lagermetalls soweit abgesenkt werden kann, bis die gewünschten tribologischen Eigenschaften, insbesondere die Anpassungsfähigkeit der Lagermetallschicht, erreicht werden, d. h., dass es z. B. zu keinem oder nur geringem Verschleiß des Gegenläufers kommt.The mentioned yield strength of the bearing metal is well below that of steel, which is why it is possible because here is the steel carrier layer for the required press fit ensures. The advantage of the composite materials according to the invention is that the yield strength of the bearing metal lowered so far can be until the desired tribological properties, in particular the adaptability the bearing metal layer, d. h. that it is z. B. too no or little wear of the opponent comes.
Vom Verbund werden zur Herstellung von Gleitlagerelementen nach dem Längsteilen Platinen abgetrennt und die Platinen durch bekannte Umformschritte zu Gleitlagerelementen umgeformt. Der abschließende Prozess stellt vorzugsweise das Gleitlagerbearbeiten und das Aufbringen der Gleitschicht dar.from Composite are used for the production of sliding bearing elements after the slitting Cut off boards and the boards by known forming steps transformed into sliding bearing elements. The final process is preferable the plain bearing machining and the application of the sliding layer.
Die Gleitschicht wird mittels galvanischer Abscheidung, Sputtern oder anderer in den Patentansprüchen genannten Verfahren, gegebenenfalls nach Aufbringen einer Zwischenschicht, aufgetragen. Gegebenenfalls wird auf die Gleitschicht noch eine Einlaufschicht aufgebracht.The Sliding layer is by means of electrodeposition, sputtering or others in the claims mentioned method, optionally after application of an intermediate layer, applied. Optionally, the sliding layer is still a Inlet layer applied.
Durch die Gleitschicht werden die tribologischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs weiter verbessert.The sliding layer further improves the tribological properties of the composite material sert.
In der Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung liegt der Nickelanteil bei 0,5–5 Gew.%, vorzugsweise bei 1,0 bis 3,0 Gew.%, insbesondere bei 1,5 bis 2,2 Gew.%, und der Siliziumanteil bei 0,2–2,5 Gew.%, vorzugsweise bei 0,4 bis 1,2 Gew.% oder bei 0,5 bis 1,5 Gew.%.In of the copper-nickel-silicon alloy is the nickel content at 0.5-5 wt.%, preferably at 1.0 to 3.0% by weight, in particular at 1.5 to 2.2 Wt.%, And the silicon content at 0.2-2.5 wt.%, Preferably at 0.4 to 1.2% by weight or at 0.5 to 1.5% by weight.
Die Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung kann 0,05–2,0 Gew.% Mangan, vorzugsweise 0,15–1,5 Gew.% aufweisen.The Copper-nickel-silicon alloy can be 0.05-2.0 wt% manganese, preferably 0.15-1.5 % By weight.
Es hat sich gezeigt, dass bei einem Gewichtsverhältnis von Nickel zu Silizium zwischen 2,5 und 5 (Nickel : Silizium = 2,5 bis 5) die tribologischen Eigenschaften verbessert werden können, insbesondere ein Fressen des Lagerwerkstoffes deutlich verringert werden kann. Bei diesen Gewichtsverhältnissen werden die für die guten tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Nickel-Silizium-Verbindungen begünstigt und in ausreichendem Maße gebildet.It It has been shown that at a weight ratio of nickel to silicon between 2.5 and 5 (nickel: silicon = 2.5 to 5) the tribological Properties can be improved, especially a feeding of the bearing material can be significantly reduced. In these weight ratios will be the ones for the good tribological properties responsible for nickel-silicon compounds favored and to a sufficient extent educated.
In der Kupfer-Nickel-Zinnlegierung liegt der Anteil von Nickel bei 4–11 Gew.%, vorzugsweise bei 5,0 bis 10,0 Gew.%, insbesondere bei 6,0 bis 9,0 Gew.%, und der Anteil von Zinn bei 3–8 Gew.%, vorzugsweise bei 4,0 bis 6,0 Gew.%.In The copper-nickel-tin alloy is the share of nickel 4-11% by weight, preferably at 5.0 to 10.0 wt.%, In particular at 6.0 to 9.0 Wt.%, And the proportion of tin at 3-8 wt.%, Preferably at 4.0 to 6.0% by weight.
Die Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung kann 0,02–1,5 Gew.% Aluminium, vorzugsweise 0,1–1,0 Gew.%, aufweisen.The Copper-nickel-tin alloy can be 0.02-1.5 wt% aluminum, preferably 0.1-1.0 % By weight.
Beide Kupferlegierungen können weitere Mikrolegierungselemente aufweisen. Vorzugsweise weist die Trägerschicht 0,05–0,4 Gew.%, vorzugsweise 0,075 bis 0,25 Gew.%, mindestens eines Mikrolegierungselementes auf. Als Mikrolegierungselemente kommen beispielsweise Chrom, Titan, Zirkon, Zink und Magnesium einzeln oder in Kombination in Frage.Both Copper alloys can have further micro-alloying elements. Preferably, the backing 0.05-0.4 % By weight, preferably 0.075 to 0.25% by weight, of at least one micro-alloying element on. As micro-alloying elements, for example, chromium, titanium, Zirconium, zinc and magnesium individually or in combination in question.
Vorzugsweise besteht zwischen der Lagermetallschicht und der Trägerschicht gegebenenfalls über eine Zwischenschicht eine Walzplattierverbindung. Für die Zwischenschicht können Kupfer oder eine Kupferlegierung, wie z.B. eine Kupfer-Zink-Legierung oder eine Kupfer-Zinn-Legierung eingesetzt werden.Preferably exists between the bearing metal layer and the carrier layer optionally via a Interlayer a Walzplattierverbindung. For the intermediate layer can copper or a copper alloy, e.g. a copper-zinc alloy or a copper-tin alloy can be used.
Die Lagermetallschicht kann auch eine Sinterschicht oder eine Gießschicht sein, wobei Sintertemperaturen zwischen 600°C und 800°C über 10–30 min bzw. Begießtemperaturen von 1000°C bis 1250°C eingesetzt werden. In den Sinterprozess ist ein erstes Glühen integriert.The Bearing metal layer can also be a sintered layer or a casting layer be sintering temperatures between 600 ° C and 800 ° C for 10-30 min or casting temperatures from 1000 ° C up to 1250 ° C be used. In the sintering process, a first annealing is integrated.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Gleitschicht aus einer Galvanikschicht besteht. Galvanikschichten sind multifunktionale Werkstoffe, die sich unter anderem durch gute Einbettfähigkeit für Fremdpartikel, durch Einlaufeigenschaften bzw. Anpassung an den Gleitpartner, als Korrosionsschutz und durch gute Notlaufeigenschaften im Fall von Ölmangel auszeichnen. Insbesondere bei der Verwendung von niedrigviskosen Ölen sind Galvanikschichten von Vorteil, weil hierbei häufiger Mischreibungszustände auftreten können, bei denen die genannten Eigenschaften zum Tragen kommen.It is also advantageous if the sliding layer of a galvanic layer consists. Electroplating layers are multifunctional materials that among other things, by good embedability for foreign particles, by inlet properties or adaptation to the sliding partner, as corrosion protection and by good runflat properties in case of oil shortage. Especially when using low viscosity oils are electroplating layers advantageous because this is more common Conditions of mixed friction may occur, where the properties mentioned come into play.
Die Galvanikschicht besteht vorzugsweise aus Blei-Zinn-Kupfer-, Zinn-Kupfer-, Wismut- Kupferlegierung oder aus reinem Wismut.The Electroplating layer is preferably composed of lead-tin-copper, tin-copper, bismuth Copper alloy or pure bismuth.
In den Blei-Zinn-Kupfer-Legierungen liegt der Anteil von Zinn vorzugsweise bei 4–20 Gew.% und der von Kupfer bei 1–10 Gew.%. In den Wismut-Kupferlegierungen liegen die bevorzugten Anteile von Kupfer bei 1–20 Gew.%.In The lead-tin-copper alloys, the proportion of tin is preferably at 4-20 % By weight and that of copper at 1-10 Wt.%. In the bismuth copper alloys are the preferred proportions of copper at 1-20 Wt.%.
Die Gleitschicht kann auch mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens aufgebracht sein. Als thermische Beschichtungsverfahren kommen Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen und Kaltgasspritzen in Frage.The Sliding layer may also be by means of a thermal coating process be upset. As thermal coating processes are plasma spraying, High-speed flame spraying and cold gas spraying in question.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren ist das PVD-Verfahren und hier insbesondere das Sputtern. Sputter-Schichten bestehen vorzugsweise aus Aluminium-Zinnlegierungen, Aluminium-Zinn-Kupferlegierungen, Aluminium-Zinn-Nickel-Mangan-Legierungen, Aluminium-Zinn-Silizium-Legierungen oder Aluminium-Zinn-Silizium-Kupferlegierungen.One Another preferred method is the PVD method and here in particular sputtering. Sputter layers are preferably made of aluminum-tin alloys, Aluminum-tin-copper alloys, aluminum-tin-nickel-manganese alloys, Aluminum-tin-silicon alloys or aluminum-tin-silicon-copper alloys.
Vorzugsweise beträgt in diesen Legierungen der Zinnanteil 8–40 Gew.%, der Kupferanteil 0,5–4,0 Gew.%, der Siliziumanteil 0,02–5,0 Gew.%, der Nickelanteil 0,02–2,0 Gew.% und der Mangananteil 0,02–2,5 Gew.%.In these alloys, the tin content is preferably 8-40% by weight, the copper content 0.5-4.0% by weight, the silicon content 0.02-5.0% by weight, the nickel content 0.02-2.0% by weight % and the manganese content 0.02-2.5 Wt.%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Gleitschicht aus einer Kunststoffschicht bestehen. Kunststoffschichten werden vorzugsweise mittels eines Lackier- oder Druckverfahrens, wie z. B. Sieb- oder Kissendruck, durch Tauchen oder Spritzen aufgetragen.According to one another embodiment the sliding layer can consist of a plastic layer. Plastic layers are preferably by means of a painting or printing process, such as As screen or pad pressure, applied by dipping or spraying.
Die zu beschichtende Oberfläche muss hierzu geeignet vorbereitet werden durch Entfetten, chemisches oder physikalisches Aktivieren und/oder mechanisches Anrauhen, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Schleifen.The to be coated surface must be suitably prepared for this by degreasing, chemical or physical activation and / or mechanical roughening, for example by sandblasting or grinding.
Die Matrix der Kunststoffschichten besteht vorzugsweise aus hochtemperaturbeständigen Harzen wie PAI. Außerdem können in die Matrix Zusätze wie MoS2, Bornitrid, Graphit oder PTFE eingelagert sein. Die Anteile der Zusätze einzeln oder in Kombination liegen vorzugsweise zwischen 5 und 50 Vol.%.The matrix of the plastic layers is preferably made of high temperature resistant resins such as PAI. In addition, additives such as MoS 2 , boron nitride, graphite or PTFE may be incorporated in the matrix. The proportions of the additives individually or in combination are preferably between 5 and 50 vol.%.
Um die Bindung zu verbessern, ist vorzugsweise zwischen der Lagermetallschicht und der Gleitschicht mindestens eine Zwischenschicht angeordnet. Diese Zwischenschicht kann ebenfalls eine Galvanikschicht sein, auch dann, wenn die Gleitschicht mittels eines Sputter-Verfahrens aufgebracht wird.Around To improve bonding is preferably between the bearing metal layer and the sliding layer at least one intermediate layer arranged. This intermediate layer may also be a galvanic layer, even if the sliding layer by means of a sputtering process is applied.
Die Zwischenschicht, die galvanisch aufgebracht wird, kann Nickel oder Silber aufweisen oder aus diesen Elementen bestehen. Es ist auch möglich zwei Zwischenschichten aus Nickel und Zinn-Nickel aufzubringen.The Interlayer, which is applied by electroplating, nickel or Silver or consist of these elements. It is also possible to apply two intermediate layers of nickel and tin-nickel.
Anstelle von galvanisch aufgebrachten Zwischenschichten können auch Sputter-Zwischenschichten vorgesehen sein. In diesem Fall sind Nickellegierungsschichten, z. B. aus NiCu30, reine Nickelschichten, Nickel-Chromschichten, die vorzugsweise 15–25% Chrom enthalten, Zinkschichten, Zinklegierungsschichten, Chrom- und Kupferschichten, Nickel-Chrom-Legierungsschichten, Nickel-Kupfer-Legierungsschichten, Kupfer-Legierungsschichten oder Chrom-Nickel-Legierungsschichten bevorzugt.Instead of of galvanically applied intermediate layers and sputtering intermediate layers can be provided be. In this case, nickel alloy layers, e.g. From NiCu30, pure nickel layers, nickel-chromium layers, preferably 15-25% chromium contain zinc layers, zinc alloy layers, chromium and copper layers, Nickel-chromium alloy layers, nickel-copper alloy layers, copper alloy layers or chromium-nickel alloy layers prefers.
Die Dicke der Lagermetallschicht liegt vorzugsweise bei 0,1–0,8 mm, vorzugsweise bei 0,1–0,5 mm, insbesondere bei 0,15–0,35 mm.The Thickness of the bearing metal layer is preferably 0.1-0.8 mm, preferably at 0.1-0.5 mm, especially at 0.15-0.35 mm.
Für die Dicke der Zwischenschicht sind 1–12 μm, vorzugsweise 0,5–7,0 μm, insbesondere 1,0–4,0 μm, bevorzugt und für die Dicke der Gleitschicht 4–30 μm, vorzugsweise 8–20 μm, insbesondere 10–16 μm.For the thickness the interlayer are 1-12 μm, preferably 0.5-7.0 μm, in particular 1.0-4.0 μm, preferred and for the thickness of the sliding layer 4-30 microns, preferably 8-20 μm, in particular 10-16 μm.
Die Dicke der Einlaufschicht liegt bei 0,2–12 μm, vorzugsweise bei 0,2 bis 6 μm, insbesondere bei 0,2 bis 3 μm.The Thickness of the inlet layer is 0.2-12 μm, preferably 0.2 to 6 μm, in particular at 0.2 to 3 microns.
Bevorzugte Verwendungen des Gleitlagerverbundwerkstoffes sind solche für Gleitlagerschalen.preferred Uses of the sliding bearing composite material are those for plain bearing shells.
Beispielhafte Kupferlegierungen sind: Tabelle 1 (Angaben in Gew.%) Tabelle 2 (Angaben in Gew.%) Exemplary copper alloys are: TABLE 1 (% by weight) Table 2 (in% by weight)
Ein beispielhaftes Verfahren sieht folgende Verfahrensschritte vor:
- – Stranggießen einer Kupferlegierung, insbesondere Doppelstranggießen, mit einer Breite von 300 mm und einer Dicke von 10 mm zur Herstellung von Bandmaterial
- – Beidseitiges Fräsen und anschließendes Aufwickeln des Bandmaterials
- – Walz- und Glühoperationen bis an das Walzplattiermaß.
- - Continuous casting of a copper alloy, in particular double continuous casting, with a width of 300 mm and a thickness of 10 mm for the production of strip material
- - Double-sided milling and subsequent winding of the strip material
- - rolling and annealing operations up to the Walzplattiermaß.
Das Bandmaterial wird mechanisch vorbehandelt, z. B. durch Bürsten, und mittels Walzplattieren auf dem Stahlband aufgebracht. Das Stahlband hat die Breite 300 mm und eine Dicke von 4,5 mm. Das Walzplattieren mit der Kupferlegierung führt zu einem Umformgrad von 50–70% entspricht.The Band material is mechanically pretreated, z. B. by brushing, and applied by roller cladding on the steel strip. The steel band has a width of 300 mm and a thickness of 4.5 mm. The roll cladding with the copper alloy leads to a degree of deformation of 50-70% equivalent.
Es folgt dann ein erster Glühschritt in einem Haubenofen bei 550°C über 2 Stunden. Im Anschluss daran wird ein erstes Walzen in einem Walzschritt durchgeführt, wobei eine Dickenreduzierung des Verbundes um 28% erfolgt, was dem Endmaß entspricht.It then follows a first annealing step in a hood oven at 550 ° C for 2 hours. Subsequently, a first rolling is performed in a rolling step, wherein a reduction in thickness of the composite by 28%, which corresponds to the final dimension.
Anschließend wird der Verbund bei 550°C über 2 h geglüht. Danach erfolgt ein Längsteilen mit Abmessungen von 95 mm Breite × 1,56 mm Dicke.Subsequently, will the composite at 550 ° C for 2 h annealed. Thereafter, a longitudinal dividing takes place with dimensions of 95 mm width × 1.56 mm thickness.
Die Streckgrenze des Lagermetalls liegt in diesem Beispiel bei etwa 150–170 MPa.The The yield strength of the bearing metal in this example is approximately 150-170 MPa.
Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante wird die Kupferlegierung als Pulver auf das Stahlband aufgestreut und durch mindestens einen Sintervorgang bei 680°C über 10–20 min in Schutzgasatmosphäre aufgesintert.According to one Another variant of the process is the copper alloy as a powder sprinkled on the steel strip and by at least one sintering process at 680 ° C for 10-20 min in a protective gas atmosphere sintered.
Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative wird die Kupferlegierung mit einer Temperatur von 1000°C bis 1250°C auf das Stahlband aufgegossen, das vorzugsweise auf über 1000°C vorgewärmt ist. Anschließend erfolgt eine Abkühlung auf unter 100°C innerhalb von 1 bis 5 min, insbesondere in 2 bis 4 min.According to one Another alternative method is the copper alloy with a Temperature of 1000 ° C up to 1250 ° C poured onto the steel strip, which is preferably preheated to over 1000 ° C. Subsequently there is a cooling below 100 ° C within 1 to 5 minutes, especially in 2 to 4 minutes.
Die anschließenden Walz- und Glühschritte entsprechen der Walzplattieralternative.The subsequent Rolling and annealing steps correspond to the Walzplattieralternative.
Beispiele für Galvanikgleitschichten sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.Examples for galvanic sliding layers are summarized in Table 3.
Tabelle 3 (Angaben in Gew.%) Table 3 (in% by weight)
Eine bevorzugte galvanische Gleitschicht weist eine Zinnmatrix auf, in die Zinn-Kupfer-Partikel eingelagert sind, die aus 39–55 Gew.% Kupfer und Rest Zinn bestehen. Der Partikeldurchmesser liegt vorzugsweise bei 0,5 μm bis 3 μm. Diese galvanische Schicht wird vorzugsweise auf zwei Zwischenschichten aufgebracht, wobei die erste Zwischenschicht aus Ni und die darüber liegende zweite Zwischenschicht aus Nickel und Zinn besteht. Der Ni-Anteil der zweiten Zwischenschicht liegt bei 30–40 Gew.% Ni. Die erste Zwischenschicht hat eine Dicke von 1 bis 4 μm und die zweite Zwischenschicht von 2 bis 7 μm.A preferred galvanic sliding layer has a tin matrix, in the tin-copper particles are embedded, consisting of 39-55% by weight Copper and rest tin exist. The particle diameter is preferably included 0.5 μm to 3 μm. These Galvanic layer is preferably on two intermediate layers applied, wherein the first intermediate layer of Ni and the overlying second intermediate layer consists of nickel and tin. The Ni content the second intermediate layer is 30-40 wt.% Ni. The first intermediate layer has a thickness of 1 to 4 microns and the second intermediate layer of 2 to 7 μm.
Beispiele für Sputter-Schichten sind in der Tabelle 4 zusammengefasst.Examples for sputter layers are summarized in Table 4.
Tabelle 4 (Angaben in Gew.%) Table 4 (in% by weight)
Beispiele für Kunststoffgleitschichten sind in der Tabelle 5 zusammengefasst.Examples for plastic sliding layers are summarized in Table 5.
Tabelle 5 (Angaben in Vol.%) Table 5 (in% by volume)
Alle genannten Gleitschichten können mit den Lagermetallschichten aus den Kupferlegierungen kombiniert werden.All mentioned sliding layers can combined with the bearing metal layers of the copper alloys become.
Als Einlaufschichten auf diesen Schichtkombinationen können reine Zinn- oder Indium-Schichten, sowie alle genannten Galvanik- und Kunststoffschichten eingesetzt werden, wobei die Einlaufschicht vorzugsweise weicher als die eingesetzte Gleitschicht zu wählen ist.When Running-in layers on these layer combinations can be pure Tin or indium layers, as well as all mentioned electroplating and Plastic layers are used, wherein the inlet layer preferably softer than the sliding layer used is to choose.
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