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Die Erfindung betrifft ein schmierstoffverträgliches Bauteil zum Einsetzen in einer Schmierstoffumgebung zum Zusammenwirken mit einem weiteren Bauteil aus einer Kupferlegierung sowie ein Verfahren zur Herstellung von Getrieben und Getriebebauteilen mit einem solchen Bauteil.
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Bauteile der vorgenannten Art sind typischerweise Synchronringe oder Lagerteile.
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Zur Angleichung unterschiedlicher Wellendrehzahlen zwischen einem zu schaltenden Gangrad eines Getriebes, typischerweise einem Losrad, und einem auf einer Welle drehfesten Schaltelement, wie einem Muffenträger, wird bei einem Synchronisiervorgang Reibarbeit zwischen der Reibfläche wenigstens eines Synchronrings und einer Gegenreibfläche ausgeführt. Als geeignete Materialien für Synchronringe sind Kupferlegierungen bekannt, wobei typischerweise Bronze- oder Messing-Sonderlegierungen verwendet werden. Als Gegenreibflächen dienen dann üblicherweise Stähle. Für höher belastete Synchronsiereinrichtungen können die Gegenreibflächen aus Stahl eine Reibschicht aufweisen, die als Molybdän-Dünnschicht oder als Streusinterbelag ausgebildet ist. Des Weiteren sind Reibbeläge aus Papier oder anderen organischen Materialien vorgeschlagen worden.
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An eine zur Ausführung eines Synchronrings verwendete Legierung werden hohe Anforderungen gestellt. Diese soll verschleißfest sein und mit einer hinreichenden Standfestigkeit einen gleichmäßigen Reibwert sicherstellen. Des Weiteren muss das Material eines Synchronrings thermisch belastbar sein, wobei insbesondere beim Synchronisiervorgang kurzzeitige Temperaturspitzen an der Reiboberfläche auftreten, die exponentiell mit der Reibgeschwindigkeit steigen. Die thermische Energie im Reibverbund wird im zeitlichen Mittel an das Schmierstoffbad, in dem sich der Synchronring befindet, weitergegeben. Allerdings führen die am Reibkonus eines Synchronrings angelegten Rillen und Axialnuten zu einer effektiven Verdrängung des Schmierstoffs beim Eintritt des Kontakts zur Gegenreibfläche. Dabei ist eine möglichst schnelle Verdrängung des Schmierstoffs zwischen den Reibflächen beim Synchronisiervorgang gewünscht, um einen möglichst steilen Anstieg des Reibmoments zu erzielen. Damit verringert sich beim Reibvorgang der Wärmeübertrag ins Schmiermittelbad schlagartig, sodass die Legierung des Synchronrings dem in den oberflächennahen Bereichen der Reibschicht auftretenden thermischen Puls standhalten muss. Ein Synchronring aus einer Kupferlegierung bewirkt aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit einen hinreichenden Wärmestrom von der Oberfläche in das Werkstückvolumen, um eine thermische Überlastung, die die obersten Materialschichten der Reibfläche erweicht, sicher zu vermeiden. Dadurch sind belastungsbedingte Glättungen einer Reibschicht, die den Reibungskoeffizient unerwünscht verringern, bei Synchronringen aus Kupferlegierungen seltener als bei stählernen Ausführungen.
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Des Weiteren wird an das Material eines Synchronrings die Anforderung einer guten Schmierstoffverträglichkeit gestellt. Bekannt ist, dass Reibschichten empfindlich auf bestimmte Öladditive sind, die dem Schmierstoff zur Verminderung der Reibung und des Verschleißes, insbesondere bei hohen Presskräften, zugegeben werden. Auf Reibschichten aus einer Kupferlegierung mit Schmiermittelkontakt entsteht bereits nach kurzer Zeit eine vorwiegend aus Schmiermittelzusätzen bestehende Adsorptionsschicht. Aufgrund der thermischen und mechanischen Belastung bildet sich unter der Adsorptionsschicht eine sogenannte Reaktionsschicht aus, die aus Legierungsbestandteilen aus oberflächennahen Schichten und mit diesen reagierenden Komponenten der Adsorptionsschicht besteht.
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Adsorptionsschicht und Reaktionsschicht bilden eine äußere Grenzschicht auf der reibbelasteten Kupferlegierung im Schmierstoffbad, wobei die äußere Grenzschicht weitere oberflächennahe Bereiche des Werkstücks beeinflusst und von einer mehreren mikrometerdicken, inneren Grenzschicht unterlagert ist. Die innere Grenzschicht wird sowohl durch Schichtumwandlungsprozesse in der Reaktionsschicht als auch durch die an der Reibfläche wirkenden mechanischen Lasten beeinflusst, sodass sich das Legierungsgefüge der inneren Grenzschicht von ungestörten Volumenbereichen der Legierungsmatrix unterscheidet. Umgekehrt beeinflusst der Aufbau und die Zusammensetzung der inneren Grenzschicht Umwandlungsvorgänge in den Reaktions- und Adsorptionsschichten, wobei für den Schichtaufbau der Reaktionsschicht insbesondere die Geschwindig keit diffusiver Transportprozesse und Oxidationsvorgänge in der inneren Grenzschicht relevant sind.
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Von den Schmierstoffadditiven sind insbesondere schwefel- und phosphorhaltige Zusätze unter thermomechanischer Belastung durch Reibungsvorgänge in ihrer Wirkung korrosiv. Aus diesem Grund wurde durch die
JP S 60162742 A eine Legierung auf Kupferbasis für das Lager eines Turboladers vorgeschlagen, die bezogen auf die Gewichtsanteile aus 57–61 % Cu, 2,5–3,5 % Pb besteht, wobei Fe und Zn als Verunreinigungen vorliegen können. Auf der Reibfläche soll sich eine stabile CuS-Schicht ausbilden.
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Die Lagerung eines Turboladers unterliegt zwar hoher thermischen und mechanischen Belastungen. Im Gegensatz zum tribiologischen System eines Synchronrings besteht im Fall einer Lagerungsanwendung die Forderung einer nicht abreißenden Schmiermittelversorgung. Dies ist für einen Synchronring nicht über den gesamten Zyklus eines Synchronisiervorgangs gegeben. Durch die Ölnuten auf den Reibkonus eines Synchronrings wird eine möglichst rasche Drainage des Schmierstoffs bewirkt, sodass durch ein bewusst herbeigeführtes Abreißen des Schmierstofffilms beim Einsetzen der Reibbelastung in kurzer Zeit möglichst hohe Reibwerte erzielt werden können. Daher liegen bei der höchsten thermomechanischen Belastung am Synchronring die Bedingung einer Mangelschmierung und nahezu Trockenreibungseigenschaften vor. Dies wirkt sich wesentlich auf die Eigenschaften und die Stabilität der äußeren Grenzschicht auf der Reibfläche eines Synchronrings aus einer Kupferlegierung aus. Entsprechend wird in
EP 0 872 565 A1 vorgeschlagen, die Schwefelkorrosion dadurch herabzusetzen, dass die Ausbildung einer Kupfersulfidschicht auf der Reibfläche eines Synchronrings durch die Bildung einer stabilen Oxidschicht gänzlich unterdrückt wird. Zu diesem Zweck wird zusätzlich zu den Kupfer- und Zinkanteilen der Legierung ein hoher Nickelanteil von 10–70 Gew.-% sowie bevorzugt weitere oxidierbare Bestandteile, insbesondere Zink, Mangan, Aluminium und Silizium, zugegeben.
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Durch
EP 0 709 476 B1 wird ein Synchronring mit einer Legierung beschrieben, die aus 5–40 Gew.-% Zn, 5–40 Gew.-% Ni, 1–5 Gew.-% Si, 0,1–5 Gew.-% Al, 0,5–3 Gew.-% Pb und bevorzugt Sn mit einem Anteil von 3–20 Gew.-% sowie Rest Kupfer besteht. Durch die hohen Zink- und Nickelanteile wird die Kupfersulfidbildung in einer Phosphor- und Schwefelkomponenten enthaltenden Schmiermittelumgebung unterdrückt. Ferner entstehen Nickelsilizide, die den Reibungskoeffizient verbessern. Zusätzlich ist die Legierungszusammensetzung so gewählt, dass intermetallische Hartphasen vorliegen, die insbesondere durch FeMo, FeCr, FeTi, FeW, FeB und Al
2O
3 gebildet werden. Des Weiteren liegt eine poröse Struktur mit einem mittleren Porendurchmesser von wenigstens 30 µm mit einem Volumenanteil von wenigstens 20 % vor.
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Werden zur Verminderung des Verschleißes Legierungen von Synchronringen mit Hartphasenausscheidungen gewählt, die eine verbesserte Oberflächenhärte aufweisen, ist bekannt, dass die verbesserte mechanische Stabilität der inneren Grenzschicht auch die Standfestigkeit der äußeren Grenzschicht erhöht. Allerdings wurde für bestimmte Öladditive im Schmierstoffbad und reibbelasteten Legierungen mit Hartphasenausscheidungen eine verstärkte korrosive Wirkung beobachtet, die zu Lochfraß führt. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Hartphasen in der Legierungsmatrix an Reibfläche die Bereiche des höchsten Widerstands gegen Abtragungs- und Glätteprozesse bilden, an denen sich unter Reiblast lokal besonders hohe Temperaturen einstellen. In diesen thermisch hoch belasteten, lokal begrenzten Bereichen können sich chemische Umwandlungsprozesse, die zu einem Umbau der Reaktionsschicht führen, beschleunigen. Zusätzlich können im Fall grobkörnig vorliegender Hartphaseneinlagerungen größere Bruchstücke und Risse in der Reibschicht entstehen, die den korrosiven Angriff von Öladditiven verstärken.
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Vielfach werden Schmierstoffen Additive mit der Zielsetzung zugegeben, die Korrosion auf einer Reibfläche zu verringern und den abrasiven Verschleiß zu mindern. Ein Beispiel eines solchen Korrosionsinhibitors (Anti-Wear-Wirkstoffs) stellt beispielsweise Zinkdialkyldithiophosphat dar. In der Reaktionsschicht bildet sich aus diesem Zuschlag ein die Oberfläche schützendes Phosphatglas. Hierzu findet idealerweise ein Austausch der Liganden des Additivs mit Legierungselementen sowie eine Einlagerung von Substratkationen statt, sodass sich eine belastbare Reaktionsschicht bildet. Allerdings hängen die Oberflächen schützenden Reaktionsprozesse von der Zusammensetzung der inneren Grenzschicht des Substratmaterials ab. Des Weiteren beeinflussen zusätzliche Additive den Prozess, da sie in der Adhäsionsschicht unter Umständen bezüglich der Anhaftung konkurrierend zu den Oberflächen schützenden Additiven wirken. Zusätzlich beachtlich sind das Legierungsgefüge, thermische Vorgänge der Reaktionsschicht im Hinblick auf die Wärmeableitung und lokale Temperaturspitzen für Schichtauf- und -abbauprozesse. Daher kann es in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden tribiologischen Systems unter Umständen mit Beteiligung von Korrosionsinhibitoren sogar zu einem unerwünschten chemischen Abbauprozess der Reibschicht kommen. Die bisher bekannten korrosionsbeständigen Kupferlegierungen sind daher jeweils an ein ganz bestimmtes Schmierstoffsystem angepasst.
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Ändert sich im Schmierstoff die Additivzusammensetzung, wird somit das gesamte tribiologische System beeinflusst, wobei die wechselwirkenden chemischen Reaktionen an der Reibfläche des Synchronrings verändert werden. Daher können auch solche Additive die Bildung der Reaktionsschicht beeinflussen, die dem Schmierstoff nicht mit der Zielsetzung einer Oberflächenveränderung der Reibfläche zugegeben werden, sondern primär zum Schutz oder zur Verbesserung des Grundöls dienen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass Schmiermittelalterungsprozesse beeinflusst werden. Dabei können Oxidationsprozesse wirken oder Abbauprodukte von Zuschlagstoffen entstehen, die zusätzlich zur Aufnahme von Verschleißpartikeln den Austausch mit der Adsorptionsschicht auf der Reibfläche des Synchronrings beeinflussen.
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Neben einer Änderung der Additivzusammensetzung hat auch ein Austausch des Grundöls des Schmierstoffs eine grundlegende Änderung des tribiologischen Systems zur Folge. Derzeit werden für Schmierstoffe, mit denen Synchronringe in Kontakt treten, meist Grundöle in Form von Mineralölen, Hydrocrackölen oder synthetische Ölen, wie Polyalphaolefine oder Ester, verwendet. Um der Forderung nach einem bioverträglichen Schmiermittel nachzukommen, kann ein Ersatz des Grundöls durch pflanzliche Öle oder tierische Fette die Adhäsionseigenschaften grundsätzlich ändern, da pflanzliche Öle typischerweise eine hohe Polarität aufweisen und somit die Affinität zur Metalloberfläche des Synchronrings begünstigt wird. Die durch einen Wechsel des Schmiermittels, insbesondere dessen Grundöls, bedingten Veränderungen des tribiologischen Systems führen bisher meist zur Notwendigkeit, die Legierungszusammensetzung des Synchronrings anzupassen, um den Korrosionsschutz aufrechtzuerhalten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Synchronring aus einer Kupferlegierung vorzuschlagen, der für eine große Bandbreite unterschiedlicher Schmierstoffe geeignet ist. Die Schmierstoffverträglichkeit soll bevorzugt unterschiedliche Grundöle und verschiedene Schmierstoffadditive einschließen. Zusätzlich zur hohen Korrosionsbeständigkeit, wird ein Synchronring mit guten mechanischen Eigenschaften und hoher thermischer Belastbarkeit gefordert. Ferner soll der Synchronring bei einer Reibpaarung gegen Stahl einen hohen, möglichst anpassbaren Reibkoeffizienten aufweisen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Synchronring aus einer Kupferlegierung, umfassend in Gewichtsprozent:
| 70–85 % |
| Kupfer |
| 3,0–6,0 % | Silizium |
| 0,5–2,0 % | Aluminium |
| ≤ 0,8 % | Eisen |
| ≤ 0,5 % | Nickel |
| ≤ 0,5 % | Zinn |
| ≤ 0,1 % | Mangan |
| ≤ 0,3 % | Blei |
| Rest | Zink nebst unvermeidbaren Verunreinigungen. |
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Der erfindungsgemäße Synchronring zeichnet sich durch eine besonders breitbandige Schmierstoffverträglichkeit aus. Dabei ist die voranstehend genannte Legierungszusammensetzung wenigstens für die Reibfläche des Synchronrings vorgesehen. Eingeschlossen sind auch Ausführungen des erfindungsgemäßen Synchronrings aus unterschiedlichen Materialien, wobei das Material der Reibfläche, die voranstehend genannte Zusammensetzung aufweisen sollte.
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Auf dem erfindungsgemäßen Synchronring bilden sich unter den besonderen Reibbedingungen eines Synchronisiervorgangs mit einem abreißenden Schmierstofffilm und somit einer Mangelschmierung besonders stabile Reaktionsschichten in einer Vielzahl unterschiedlicher Schmierstoffumgebungen. Ferner wurde beobachtet, dass Einebnungs- und Abtragungsvorgänge der inneren Grenzschicht erheblich verlangsamt sind.
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Der erfindungsgemäße Synchronring weist ein Legierungsgefüge mit mindestens zwei Phasen auf. Dabei besteht die Legierungsmatrix aus einer α-Messingphase, die durch Aluminium und Silizium verfestigt wird. Zugleich behält die α-Messingphase ein hohes Maß an Duktilität. Zusätzlich tritt eine Gamma-Messingphase als Einlagerung in der α-Messingphase auf, in der ein gegenüber der Legierungsmatrix mit α-Messing höherer Siliziumanteil vorliegt. Die Legierungsbehandlung kann dergestalt ausgeführt werden, dass im Gefüge eine zusätzliche, ebenfalls siliziumreiche Kappa-Messingphase entsteht. Hierdurch kann die Verschleißbeständigkeit weiterhin gesteigert werden.
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Zur Einstellung des Legierungsgefüges des erfindungsgemäßen Synchronrings dient wenigstens ein Warmbehandlungsschritt mit anschließender gesteuerter Abkühlung, die so ausgeführt werden, dass der Siliziumgehalt in der Gamma-Messingphase höher ist als in der α-Messingphase.
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Die Gamma-Messingphase und, falls vorhanden, auch die Kappa-Messingphase dienen als Hauptverschleißträger. Entsprechend sind die optionalen Legierungsbestandteile Eisen, Nickel und Mangan, die in Verbindung mit Silizium und/oder Aluminium zu Hartphasenausscheidungen in Form von Siliziden und Aluminiden führen, nur mit einem begrenzten Gewichtsanteil vorhanden.
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Demnach bilden die Gamma-Messingphase oder die Gamma- und Kappa-Messingphasen die härtesten Bereiche der Legierung, die im Bereich der Reibschicht des Synchronrings unter thermomechanischer Belastung die lokalen Bereiche höchster Temperatur aufweisen. Entsprechend beeinflusst der in der Gamma-Messingphase oder der Gamma- und Kappa-Messingphase vorliegende hohe Siliziumgehalt wesentlich die Aufbauprozesse der Reaktionsschicht, wobei Silizium eine Balance zur Reaktivität des Legierungsbestandteils Zink bewirkt. Verstärkt wird dieser Effekt durch die zusätzlich hohe Siliziumverfügbarkeit in der α-Messingphase.
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Ohne die Wirkung des Siliziumanteils, insbesondere in der Gamma-Messingphase, würde Zink, Aluminium und falls vorhanden auch der selbstschmierend wirkende Wahlbestandteil Zinn aus dem Legierungsgefüge als Oxid in die Reaktionsschicht eingebaut. Das freisetzbare Silizium wirkt als Inhibitor gegen die Oxidation weiterer Legierungsbestandteile, insbesondere wird die Oxidationsneigung von Zink verringert, sodass Zinkoxidschichten nur in geringem Maß entstehen und stattdessen Zink in elementarer Form zum Einbau in die Reaktionsschicht vorliegt. Zusätzlich wird angenommen, dass durch Silizium die Diffusionsgeschwindigkeit von Drittelementen absenkt und zugleich der Wärmeübertrag innerhalb der Legierung verringert wird. Dies beeinflusst die Kinetik der Reaktionsschichtbildung dahingehend, dass die Aufbauprozesse verlangsamt werden und gleichzeitig selektiver ablaufen. Statt der Ausbildung einer Oxidschicht mit hohen Zinkoxidanteilen entsteht eine langsam wachsende und stabile Reaktionsschicht, in der das als Reaktionspartner zur Verfügung stehende elementare Zink selektiv mit einzelnen Schmieröladditiven reagiert, während die Aufnahme der meisten derzeitig bekannten Öladditive in die Reaktionsschicht nur in einem geringeren Umfang erfolgt.
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Insgesamt verlangsamt Silizium den Aufbauprozess der Reaktionsschicht und führt als Folge zu einer stabileren Schichtbildung, deren Zusammensetzung wesentlich weniger von der jeweiligen Adsorptionsschicht beeinflusst wird. Dies führt zu einer breitbandigen Schmiermittelverträglichkeit, die in geringerem Maße von den Bedingungen unter Mangelschmierung und den thermischen Belastungsspitzen des Synchronisiervorgangs abhängt. Die Wechselwirkung der Legierungsbestandteile hat demnach zur Folge, dass nur ganz bestimmte Schmiermitteladditive mit Oberflächen verändernder Wirkung den Aufbau der Reaktionsschicht beeinflussen. Damit erklärt sich die Breitbandigkeit der Korrosionsfestigkeit des erfindungsgemäßen Synchronrings, da die meisten Öladditive ohne nachteilige Wirkung auf den Schichtbildungsprozess eingesetzt und ausgetauscht werden können.
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Besonders bevorzugt wird ein Synchronring mit einem erhöhten Siliziumgehalt in der voranstehend genannten, erfindungsgemäßen Legierung, dessen Anteil mindestens 4,5 Gew.-% beträgt. Dadurch wird die Schmierstoffverträglichkeit weiter erhöht. Zusätzlich wird eine angehobene Untergrenze des Aluminiumanteils der erfindungsgemäßen Legierung von mindestens 0,8 Gew.-% bevorzugt, die zu einer verbesserten mechanischen Festigkeit und noch stabileren Reaktionsschichten führt.
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Besonders bevorzugt wird ein Synchronring aus einer Kupferlegierung, umfassend in Gewichtsprozent:
| 75–85 % |
| Kupfer |
| 3,0–6,0 % | Silizium |
| 0,5–2,0 % | Aluminium |
| ≤ 0,8 % | Eisen |
| ≤ 0,5 % | Nickel |
| ≤ 0,5 % | Zinn |
| ≤ 0,1 % | Mangan |
| ≤ 0,3 % | Blei |
| Rest | Zink nebst unvermeidbaren Verunreinigungen, |
wobei eine weitere Steigerung der positiven Eigenschaften des Synchronringes herbeigeführt werden kann, wenn dieses aus einer Kupferlegierung gefertigt ist, die in Gew.-% umfasst:
| 80–85 % |
| Kupfer |
| 4,0–6,0 % | Silizium |
| 0,5–2,0 % | Aluminium |
| ≤ 0,8 % | Eisen |
| ≤ 0,5 % | Nickel |
| ≤ 0,5 % | Zinn |
| ≤ 0,1 % | Mangan |
| ≤ 0,3 % | Blei |
| Rest | Zink nebst unvermeidbaren Verunreinigungen, |
wobei noch eine weitere Steigerung der positiven Eigenschaften des Synchronringes herbeigeführt werden kann, wenn dieser aus einer Kupferlegierung gefertigt ist, die in Gewichtsprozent umfasst:
| 83–85 % |
| Kupfer |
| 4,7–5,3 % | Silizium |
| 0,9–1,1 % | Aluminium |
| ≤ 0,4 % | Eisen |
| ≤ 0,3 % | Nickel |
| ≤ 0,4 % | Zinn |
| ≤ 0,07 % | Mangan |
| ≤ 0,2 % | Blei |
| Rest | Zink nebst unvermeidbaren Verunreinigungen |
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Kobalt kann an der Legierung mit maximal 1,5 Gew.-% beteiligt sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der der Kobaltgehalt < 0,7 Gew.-% ist oder die Legierung kobaltfrei oder quasi kobaltfrei ist.
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Ein Bleigehalt von max. 0,8 Gew.-% wird als Verunreinigung betrachtet. Bevorzugt ist jedoch eine Kupferlegierungszusammensetzung, die einen noch geringeren Bleigehalt aufweist.
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Vor dem Hintergrund der vorstehend beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Kupferlegierung bzw. der daraus hergestellten Werkstücke wird ersichtlich, dass sich diese zum Herstellen von in Ölumgebung eingesetzten Bauteilen besonders eignet, wie beispielsweise Synchronringe, Lagerteile oder dergleichen. Dieses bedeutet, dass sich die positiven Eigenschaften der aus dieser Legierung hergestellten Produkte nicht nur einstellen, wenn es sich bei dem Produkt um einen Reibpartner einer Reibpaarung, wie etwa einen Synchronring, handelt, sondern auch um andere in einer Zusammenstellung, beispielsweise einer Paarung vorgesehenen Bauteilen, beispielsweise dasjenige eines Lagers (Axiallager oder auch Radiallager). Zu diesen weiteren Anwendungen zählen auch Buchsen, die als Lagerteile eingesetzt sind. Dabei versteht es sich, dass die besonderen Eigenschaften der aus einer solchen Legierung hergestellten Werkstücke sich vor allem einstellen, wenn diese in ihrer Ölumgebung zumindest zeitweise einer Mangelschmierung ausgesetzt sind.
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Die nachfolgend dargelegten Versuche wurden mit Halbzeugen mit folgenden Legierungsanteilen ausgeführt:
| 83,89 Gew.-% |
| Kupfer |
| 4,73 Gew.-% | Silizium |
| 0,95 Gew.-% | Aluminium |
| 0,15 Gew.-% | Eisen |
| 0,01 Gew.-% | Zinn |
| 0,01 Gew.-% | Mangan |
| 0,03 Gew.-% | Blei |
| 0,01 Gew.-% | Kobalt |
| Rest | Zink nebst unvermeidbaren Verunreinigungen |
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1 verdeutlicht für das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Synchronrings, in den Schmierstoffen Titan EG 52512 (Index A), MB 317 (Index B), BOT 350 M3 (Index C) und BOT 402 (Index D) und einer Gegenreibfläche aus Stahl Gleitreibungswerte im Bereich von 0,09 bis 0,13. Demnach eignet sich der erfindungsgemäße Synchronring als Reibelement in einem Getriebebauteil zur Ausführung einer Synchronisierung.
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2 zeigt eine Aufnahme mit markierten Messpunkten für die Analyse mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (EDX). In der nachfolgenden Tabelle ist der in diesem Zusammenhang ermittelte Siliziumanteil für ausgewählte Messpunkte/Messflächen wiedergeben, wobei die Punkte 1 und 4 der Legierungsmatrix mit der α-Messingphase und die Punkte 2 und 3 einer Gamma-Messingphase zugeordnet werden können:
| Messpunkt | Si |
| 1 | 5,58 |
| 2 | 7,93 |
| 3 | 7,41 |
| 4 | 5,54 |
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Ferner wurden im Einzelnen nicht dargestellte transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen durchgeführt, die den durch die REM-EDX-Messungen ermittelten Siliziumgehalt bestätigen.
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3 zeigt die Ergebnisse von Verschleißexperimenten mit dem Material des Synchronringes des Ausführungsbeispiels in den Schmierstoffen EG 52512 (Index A), MB 317 (Index B), BOT 350 M3 (Index C) und BOT 402 (Index D). Durchgeführt wurden diese Verschleißexperimente als Stift-Scheibe-Tests. Diese Untersuchungen unterscheiden sich von Verschleißexperimenten an einem Synchronring nur dadurch, dass diese in einer Ebene und somit nicht über den Umfang eines Körpers vorgenommen werden. Daher entsprechen diese Ergebnisse denjenigen, die sich bei einer Untersuchung der Reibfläche eines Synchronringes einstellen würden. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen einen gleichmäßig hohen Verschleißwiderstand unter Reibbelastung in Kontakt zu Titan EG 52512 (Index A), MB 317 (Index B) und BOT 402 (Index D), sodass eine breitbandige Schmierstoffverträglichkeit vorliegt. Ein besonders hoher Verschleißwiderstand besteht für BOT 350 M3 (Index C). In allen Schmierstoffsystemen wurde der Aufbau einer stabilen Reaktionsschicht ermittelt, wobei die Versuche bei einer Öltemperatur von 80°C, einer Flächenpressung von 50 MPa, einer Gleitgeschwindigkeit 1 m/s und einem Reibweg über 100 km ausgeführt wurden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 60162742 A [0007]
- EP 0872565 A1 [0008]
- EP 0709476 B1 [0009]
