Die
Erfindung betrifft ein Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung,
das aus zwei Halbzylinderrohrstücken
besteht, die durch Bruchtrennen eines Hohlzylinders hergestellt
worden sind und die als Pleuellager und Hauptlager einsetzbar sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Lagerschalenpaares.The
The invention relates to a bearing shell pair of a bronze alloy,
that of two half cylinder pipe pieces
made by fracture separation of a hollow cylinder
have been and can be used as a rod bearing and main bearings.
The invention further relates to a process for the preparation of a
such bearing cup pair.
Die
heute zum Einsatz kommenden Pleuel, insbesondere für Brennkraftmaschinen,
werden als sogenannte geschnittene Pleuel oder als Crackpleuel ausgeführt. Geschnitten
oder gecrackt wird hierbei das große Pleuelauge, das die Kurbelwelle
umgreift. Das kleine Pleuelauge braucht in der Regel nicht geöffnet zu
werden, da es über
einen geraden Bolzen mit dem Kolben verbunden wird.The
used today connecting rod, in particular for internal combustion engines,
are designed as so-called cut connecting rods or as Crackpleuel. sliced
or cracked here is the big eye, which is the crankshaft
embraces. The small connecting rod usually does not need to open too
be there over there
a straight bolt is connected to the piston.
Je
nach Lagerbelastung werden die Pleuelaugen mit unterschiedlichen
Lagerschalen (als Gleitlager) ausgestattet. Als Lagerschalen kommen
nach dem Stand der Technik insbesondere Stützschalenwerkstoffe zum Einsatz,
die in der Regel aus Stahl C10 nach DIN17210 gebildet sind. Die
Lagerschalen können
je nach Bauform und Verwendung kaltverfestigt sein. Auf diesen Stützschalenwerkstoff
kann die eigentliche Gleitlagerlaufschicht, beispielsweise aus Weichmetall,
Bleibronze, Leichtmetall, aufgedampften Schichten oder ähnlichem
bestehen. Beispielsweise werden in der EP 1 158 062 B1 Lagerbuchsen verschiedener
Zusammensetzungen genannt. So unter Hinweis auf die GB-A-529 889 eine Kupfer-Zink-Aluminium-Knetlegierung
einer Zusammensetzung von 55 bis 75% Cu, 3 bis 7% Al, 3,5 bis 7% Mn,
0,5 bis 4% Fe, 0 bis 2% Ni, Rest Zink. Ferner werden Buchsen aus
gekneteten CuAl10Ni5Fe4 und CuZn31Si1 erwähnt. Die erstgenannte Knetlegierung soll
bei hohen mechanischen Festigkeiten ein gutes Setzverhalten aufweisen
und daher für
höchste
Belastungen über
lange Zeiträume
geeignet sein. Als nachteilig wird angegeben, dass Mehrstoff-Aluminium-Bronzen
im kontinuierlichen Stranggussverfahren schwer gießbar und
im anschließenden
Fertigungsschritt Strangpressen nur schwer warmumformbar sind. Demgegenüber besitze
die geknetete Sondermessinglegierung CuZn31Si1 eine stärkere Neigung
zur Spannungsrelaxation. Als Lagerbuchsenmaterial wird daher eine
Kupfer-Zink-Aluminium-Knetlegierung mit 63,5 bis 66,5% Kupfer, 2
bis 5,4% Aluminium, 4,1 bis 4,9% Mangan, 2,6 bis 3,4% Eisen, 1,1
bis 1,9% Nickel, Rest Zink und üblichen Verunreinigungen
vorgeschlagen.Depending on the bearing load, the connecting rod eyes are equipped with different bearing shells (as plain bearings). As bearing shells come in the prior art in particular support shell materials are used, which are usually made of steel C10 according to DIN17210. The bearing shells can be work hardened depending on the design and use. On this support shell material, the actual Gleitlagerlaufschicht, for example, made of soft metal, lead bronze, light metal, vapor-deposited layers or the like exist. For example, in the EP 1 158 062 B1 Bushings of various compositions called. So pointing to the GB-A-529,889 a copper-zinc-aluminum wrought alloy having a composition of 55 to 75% Cu, 3 to 7% Al, 3.5 to 7% Mn, 0.5 to 4% Fe, 0 to 2% Ni, remainder zinc. Furthermore, bushes made of kneaded CuAl10Ni5Fe4 and CuZn31Si1 are mentioned. The first-mentioned wrought alloy should have good mechanical properties at high mechanical strength and therefore be suitable for the highest loads over long periods. A disadvantage is stated that multi-component aluminum bronzes are difficult to cast in the continuous casting process and difficult to heat-form in the subsequent production step extrusion. In contrast, the kneaded special brass alloy CuZn31Si1 has a stronger tendency to stress relaxation. As a bearing bush material, therefore, a copper-zinc-aluminum wrought alloy with 63.5 to 66.5% copper, 2 to 5.4% aluminum, 4.1 to 4.9% manganese, 2.6 to 3.4% iron , 1.1 to 1.9% nickel, remainder zinc and usual impurities proposed.
Wie
bereits eingangs angesprochen, sind nach dem Stand der Technik auch
sogenannte Bruchtrenn- oder Crack-Verfahren bekannt. Das Bruchtrennen
wird zur Ausbildung von teilbaren Lagerstellen, beispielsweise von
Pleueln oder Kurbelgehäusen
eingesetzt, aber auch zur Fertigung von Lagerschalen. Hierzu wird
in der Innenumfangsfläche
an diametral gegenüberliegenden
Orten jeweils eine Kerbe ausgebildet, die eine Bruchebene vorgibt, entlang
der das Pleuelauge oder die Lagerschale bruchgetrennt wird. Durch
den Bruchtrennvorgang entsteht eine Mikro- und Makro-Verzahnung, die ein passgenaues
Zusammenfügen
des Lagerdeckels mit dem Lagerbett nach einer Feinbearbeitung des
sogenannten großen
Auges eines Lagerabschnittes ermöglicht.
Wurden ursprünglich
zum Einbringen der Kerben Räumwerkzeuge
eingesetzt, so wird erstmals in der DE 195 34 360 C2 eine Kerbenausbildung durch
Aufschmelzen des Werkstoffes mittels Laserenergie erwähnt.As already mentioned at the outset, so-called fracture separation or cracking methods are also known in the prior art. The fracture separation is used to form separable bearings, such as connecting rods or crankcases, but also for the production of bearing shells. For this purpose, in each case a notch is formed in the inner peripheral surface at diametrically opposite locations, which defines a fracture plane along which the connecting rod eye or the bearing shell is fracture-separated. Due to the fracture separation process, a micro- and macro-toothing, which allows a precise fit joining the bearing cap with the bearing bed after a fine machining of the so-called large eye of a bearing section. Were originally used for introducing the notches broaching tools, so for the first time in the DE 195 34 360 C2 mentioned a notch formation by melting the material by means of laser energy.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Lagerschalenpaar anzugeben, das einen guten Kompromiss hinsichtlich
der Härte,
Korrosionsbeständigkeit aber
auch Formbeständigkeit
beim Bruchtrennen aufweist. Hierunter ist zu verstehen, dass das
Lagermaterial beim Bruchtrennen seine Krümmung, insbesondere im Bereich
der Trennflächen,
beibehält.outgoing
from this prior art, it is an object of the present invention
specify a pair of bearing cups, which is a good compromise in terms
the hardness,
Corrosion resistance but
also dimensional stability
at the fracture separation. By this is to be understood that the
Bearing material when fracture separation its curvature, especially in the area
the dividing surfaces,
maintains.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung
vorgeschlagen, das aus zwei Halbzylinderrohrstücken besteht, die durch Bruchtrennen
eines Hohlzylinders hergestellt worden sind und die in einem Pleuellager,
insbesondere als Hauptlager, einsetzbar sind; die Bronzelegierung
besteht aus 5 bis 15% Sn, 5 bis 20% Ni, bis zu 5% Zn und bis zu
0,2 Massen% eines oder mehrerer der Elemente Fe, Mn, Al, Si und/oder
P, Rest Cu. Die Erfindung schließt selbstverständlich auch
solche Legierungen mit ein, in denen herstellungsbedingte Verunreinigungen
enthalten sind. Mit der vorgeschlagenen Legierung wird eine Lagerschale
geschaffen, die einerseits über
die notwendige Härte
und Festigkeit verfügt,
andererseits auch korrosions- und adhäsionsbeständig ist.to
solution
This task is a pair of cups from a bronze alloy
proposed, which consists of two half-cylinder pipe pieces, by fracture separation
a hollow cylinder have been produced and in a connecting rod bearing,
especially as a main bearing, can be used; the bronze alloy
consists of 5 to 15% Sn, 5 to 20% Ni, up to 5% Zn and up to
0.2 mass% of one or more of the elements Fe, Mn, Al, Si and / or
P, balance Cu. Of course, the invention also includes
Such alloys in which manufacturing impurities
are included. The proposed alloy becomes a bearing shell
created, on the one hand, over
the necessary hardness
and strength,
on the other hand also corrosion and adhesion resistant.
Vorzugsweise
wird das Lagerschalenpaar hergestellt, indem zunächst aus einer flüssigen Legierung
ein Hohlzylinder durch Stranggießen und anschließender zerspanender
Bearbeitung und Ablängen
gefertigt wird, worauf in den Hohlzylinder mittels eines Lasers
an zwei diametral gegenüberliegenden Orten
des Innenmantels Kerben eingebracht werden und der Hohlzylinder
schließlich
unter Einwirkung eines Spreizdornes in zwei Halbzylinder getrennt
wird. Bei diesem Bruchtrennverfahren kann auf die beispielsweise
in den Dokumenten DE 195 34
360 , DE 197 31 625 , DE 101 44 126 C1 , DE 10 2005 031 335 A1 oder EP 1 158 062 B1 und
schließlich EP 1 035 936 B1 beschriebenen
Verfahrenstechniken zurückgegriffen
werden.Preferably, the pair of bearing cups is produced by first making a hollow cylinder from a liquid alloy by continuous casting and subsequent machining and cutting, whereupon notches are introduced into the hollow cylinder by means of a laser at two diametrically opposite locations of the inner shell and the hollow cylinder finally under the action of an expanding mandrel is separated into two half-cylinders. In this fracture separation method can be applied to the example in the documents DE 195 34 360 . DE 197 31 625 . DE 101 44 126 C1 . DE 10 2005 031 335 A1 or EP 1 158 062 B1 and finally EP 1 035 936 B1 recourse to the process techniques described.
In
einem konkreten Ausführungsbeispiel
sind 79 Massen% Cu, 10 Massen% Sn, 3 Massen% Zn, 8 Massen% Ni als
Legierungsbestandteile verwendet worden. Die Legierung wurde vor
dem Bruchtrennen einer Wärmebehandlung
bei Temperaturen von 300°C
bis 450°C über eine
Zeit von 5 h bis 20 h unterzogen. Nach der Bruchtrennung ergaben
sich Bruchstellen in beiden Hälften,
die sich zu einem Hohlzylinderkörper
mit optimaler Kreisform wieder montieren lassen.In a concrete embodiment, 79 mass% Cu, 10 mass% Sn, 3 mass% Zn, 8 mass% Ni are used as alloy components Service. The alloy was subjected to a heat treatment at temperatures of 300 ° C to 450 ° C for 5 hours to 20 hours before fracture separation. After fracture separation, breakages resulted in both halves, which can be reassembled to a hollow cylindrical body with optimal circular shape.