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Verwendung von Aluminiumlegierungen für Gleitlager Diese Erfindung
bezieht sich auf Gleitlager und hat spezieller die Verwendung bestimmter Legierungen
auf Aluminiumbasis zur Herstellung von Gleitlagern zum Gegenstand.
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Im allgemeinen ist mit der Verwendung von Aluminium und seinen Legierungen
in Lagern für Maschinenteile aus Stahl der Nachteil verbunden, daß das Aluminium
dazu neigt, an den Eisenteilen anzuhaften oder sich damit zu verbinden, so daß Fressen
oder Festfressen eintreten kann.
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Es wurde festgestellt, daß dieser Nachteil durch die Verwendung einerAluminiumlegierung,
diebestimmte Zusätze an Magnesium, Silizium, Kadmium und Chrom enthält, bei der
Herstellung der Lager aufgehoben werden kann.
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Aluminiumlegierungen, die Magnesium und Silizium enthalten, sind bereits
bekannt, z. B. Aluminiumlegierungen, die zum Bearbeiten auf der Drehbank geeignet
sind und die 0,1 bis 5% Silizium, 0,05 bis 3% Magnesium, 0,3 bis 4% eines der Metalle
Blei, Zinn, Wismut, Thallium und Kadmium und bis zu insgesamt 2% eines oder mehrere
der Metalle Titan, Vanadium, Molybdän, Mangan, Chrom, Zirkon, und Wolfram enthalten.
Ebenfalls sind korrosionsbestän.-dige Legierungen bekannt, die 0,6 bis 6% Silizium,
0,1 bis 6% Magnesium und 0,2 bis 10% eines oder mehrerer der Metalle Mangan, Nickel,
Kobalt, Chrom, Titan, Wismut, Kadmium und Antimon enthalten.
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Erfindungsgemäß wird zur Herstellung von. Gleitlagern eine Aluminiumlegierung
verwendet, die 0,05 bis 3% Magnesium, 0,3 bis 11% Silizium, 0,05 bis 5% Kadmium,
0,1 bis 2,25% Chrom und als Rest Aluminium enthält. Verschiedene zufällige Verunreinigungen
können in dieser Legierung vorkommen, ohne daß sie einen wesentlich verschlechternden
Einfuß auf sie ausüben. Daher sind die Verunreinigungen in der Legierung zulässig,
die normalerweise bei handelsüblichen Sorten von Aluminiurngußblöcken auftreten
oder die während der üblichen. Schmelzverfahren eigenen Behandlungsgänge eingeführt
werden. Beispielsweise kann Eisen, das zusammen mit Silizium in handelsüblichem
Aluminium auftritt, bis zu Mengen von 0,5% in der Legierung vorliegen, ohne ihr
ernsthaft zu schaden.
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Vorzugsweise wird die Aluminiumlegierung verwendet, die 0,2 bis 0,5%
Magnesium, 2 bis 5% Silizium, 0,2 bis 2,5'% Kadmium und 0,25 bis 0,75% Chrom enthält.
Eine Aluminiumlegierung, die 0,5% Magnesium, 4% Silizium, 2% Kadmium und 0,5% Chrom
enthält, wurde für außerordentlich brauchbar bei der Herstellung von Gleitlagern
befunden.
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Diese Legierungen können auf übliche Weise zu Bandmaterial ausgewalzt
werden. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung kann ihnen erhöhte Härte verliehen
werden, die für Lager in hochverdichtenden Maschinen wünschenswert ist. Bei der
Herstellung von Lagern aus diesen Legierungen für viele Anwendungszwecke sind keine
Stütz- oder Verstärkungsschalen aus Stahl oder ähnlichen Metallen erforderlich,
obgleich derartige Tragverstärkungen, falls gewünscht, verwendet werden können.
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Unter schwierigen Prüfbedingungen zeigen Lager; die aus dieser Legierung
gebildet sind, hervorragende Notlaufeigenschaften. In Berührung mit einer sich drehenden
Stahlwelle fressen sie weder noch nutzen sie sich durch Reibung ab, ja darüber hinaus
zeigen weder die Welle noch das Lager einen spürbaren Verschleiß nach längerem und
schwerem Betrieb. Weiterhin ist der Widerstand gegen Rißbildung oder Zerbröckeln
sehr hoch.
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Zur Erzeugung der Aluminiumlegierungen können herkömmliche Legierungsverfahren
mit Zwischenlegierungen, wie z. B. Aluminium-Silizium- und Aluminium-Chrom-Legierungen,
angewendet werden; um Silizium und Chrom in die Endlegierung einzubringen. Das Aluminium,
Silizium und Chrom werden zusammen bei einer Temperatur von etwa 650° C geschmolzen,
die Schmelze wird dann aus dem Ofen genommen und ihr das Magnesium und Kadmium nach
und nach zugegeben. Die Schmelze kann in Graphit-oder Metallformen vergossen werden.
Zur Verwendung in Lagern kann sie sofort in die gewünschte Form gegossen oder aber
in Gußblöcke, die auf Bandmaterial
der gewünschten Stärke heruntergewalzt
und dann auf gewünschte Längen geschnitten werden.
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Festigkeit und Dauerfestigkeit der Legierungen können durch ein Homogenisierungsglühen
über 12 bis 15 Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 482 bis 532° C verbessert
werden. Bei Herausnahme der Legierung aus dem Ofen im Anschluß an die Homogenisierungsglühung
ist es zweckmäßig, sie sofort in Wasser abzuschrecken. Diese Behandlung bewirkt
die zum Auswalzen wünschenswerte hohe Duktilität. Ein Gußblock kann danach leicht
auf Bandmaterial der gewünschten Stärke heruntergewalzt werden.
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Um die Härte der Legierung wesentlich zu erhöhen, kann danach eine
Ausscheidungsvergütung durchgeführt werden. Man erreicht das, indem man den Gegenstand
5 bis 10 Stunden lang bei etwa 177 bis 205° C, vorzugsweise 8 Stunden lang bei 188°
C erhitzt. Die Legierung wird dann abgekühlt, zweckmäßigerweise in Wasser, und spanabhebend
bearbeitet. Eine derartige Ausscheidungsvergütung erzeugt ein Produkt, das drei-
oder viermal härter ist als zuvor mit einer proportional dazu verbesserten Dauerfestigkeit.
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Die spezifischen Gewichte der oben beschriebenen Legierungen betragen
etwa ein Drittel des spezifischen Gewichts einer Zinn-Bronze-Lagerlegierung. Diese
Legierungen haben viel größere Dauerfestigkeit und zulässige Flächen- und Kantenpressung
oder viel größere Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung oder Zerbrechen unter Stoßwirkungen,
denen beispielsweise Sghubstangenlager ausgesetzt sind. Dies macht solche Legierungen
besonders brauchbar für Lager, die unter extremen Bedingungen arbeiten müssen. Die
Legierungen sind widerstandsfähig gegen den Angriff von Säurebestandteilen in Schmierölen,
durch die viele andere Lagerwerkstoffe korrodiert werden.