DE1092268B - Mehrschichtenlager - Google Patents

Mehrschichtenlager

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Publication number
DE1092268B
DE1092268B DEB43995A DEB0043995A DE1092268B DE 1092268 B DE1092268 B DE 1092268B DE B43995 A DEB43995 A DE B43995A DE B0043995 A DEB0043995 A DE B0043995A DE 1092268 B DE1092268 B DE 1092268B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
copper
layer
alloy
tin
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB43995A
Other languages
English (en)
Inventor
Russell R Fike
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Borg Warner Corp
Original Assignee
Borg Warner Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Borg Warner Corp filed Critical Borg Warner Corp
Publication of DE1092268B publication Critical patent/DE1092268B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/10Alloys based on copper
    • F16C2204/12Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20Alloys based on aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Description

  • Mehrschichtenlager Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrschichtenlager mit einem Stützkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer Laufschicht aus einer Kupfer-Blei-Legierung.
  • Leichtmetalle, wie Aluminium und dessen Legierungen, können überall dort mit Vorteil angewendet werden, wo große Widerstandsfähigkeit und Festigkeit je Gewichtseinheit gefordert werden. Dieses ist besonders bei der Herstellung von Werkstücken im Flugzeugwesen der Fall, und zwar beispielsweise bei Lagern und Pumpenbuchsen. Es ist weiter bekannt, daß Aluminium und dessen Legierungen zwar gute Lagerflächen bilden, daß jedoch andererseits Kupfer-Blei-Legierungen bessere Lagereigenschaften aufweisen und daß sich Schwierigkeiten ergeben, wenn man Aluminium und dessen Legierungen mit diesen Kupfer-Blei-Legierungen verbinden will, da kaum eine starke und duktile Haftung erreicht wird. Es wurde bereits ein Verfahren beschrieben, um eine Verbindung zwischen Aluminium und dessen Legierungen mit einer Kupfer-Blei-Legierung herzustellen, welche eine überaus starke und duktile Haftung ergibt. Gemäß dem bekannten Verfahren verwendet man Zinn oder hauptsächlich aus Zinn bestehende Legierungen als Bindemittel, um die Teile endgültig zu verbinden. Auf Grund der verhältnismäßig niedrigen Schmelztemperatur des Bindemittels können jedoch derartig zusammengesetzte Mehrschichtenlager nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und keinesfalls bei Temperaturen über 150° C benutzt werden.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Mehrschichtenlager mit einem Stützkörper aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung und einer Laufschicht aus einer Kupfer-Blei-Legierung in Vorschlag gebracht, das eine hochwertige und beständige Bindung beispielsweise bis zu Temperaturen von 260° C ergibt und das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Stützkörper und der Laufschicht eine Zwischenschicht aus .einer Bleilegierung mit geringen Gehalten an Silber und Zinn angeordnet ist. Dadurch wird eine äußerst stabile und duktileHaftung erreicht, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt. Besonders vorteilhaft verwendet man eine Bleilegierung, die aus 95°/o Blei, 1,5 bis 2,5°/o Silber und Rest Zinn besteht. Es ist zweckmäßig, zwischen dem Stützkörper und der Bleilegierung eine Schicht aus einer Kupfer-Zinn-Legierung anzuordnen und gegebenenfalls noch zwischen dem Stützkörper und der Schicht derKupfer-Zinn-Legierung zusätzlich eine Kupferschicht aufzudampfen. Dabei besteht die Kupfer-Zinn-Legierung vorteilhaft aus 80 bis 85 % Kupfer und Rest Zinn und wird in einer Schichtdicke von mindestens 0,025 bis 0,05 mm, vorzugsweise von 0,127 mm, angeordnet. Ein solches Mehrschichtenlager nach der Erfindung wird durch Verbinden der Schichten mit der Bleilegierungsschicht in einem Temperaturbereich zwischen 340 und 440° C hergestellt.
  • Die Mehrschichtenlager nach der Erfindung lassen sich besonders vorteilhaft als Pumpenlagerbuchsen einsetzen, welche eine Bronzelagerfläche aufweisen und bei verhältnismäßig hohen Temperaturen zu verwenden sind.
  • Beispielsweise Ausführungsformen des Mehrschichtenlagers nach der Erfindung sind in der Abbildung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Lagerteil und Gehäuse, Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Lagers, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Pumpenlagerbuchse, Fig. 4 ein Außenlager gemäß der Erfindung während der Herstellung.
  • In den Fig. 1 und 2 ist ein mit Futter versehenes Lager wiedergegeben, welches aus einem Gehäuse oder einer Hülse 10 aus Aluminium oder einer hauptsächlich aus Aluminium bestehenden Legierung, einem Lagerfutter oder einer Buchse 11 aus einer Kupfer-Blei-Legierung, einem Überzug 12 aus Kupfer und einem Überzug 13 aus einer Kupfer-Zinn-Legierung auf dem Gehäuse und einem Bindemitte114 aus einer Blei-Silber-Zinn-Legierung besteht, welche das Gehäuse mit dem Futter verbindet. Eine zweckmäßige Kupfer-Blei-Legierung kann aus 80% Kupfer und 20% Blei bestehen, während eine zweckmäßige Aluminiumlegierung aus 2,51/o Kupfer, 0,5 % Magnesium, 0,5 % Mangan und restlichem Aluminium besteht. Selbstverständlich können auch andere Legierungen mit zweckmäßigen Zusammensetzungen verwendet werden. Die Kupfer-Zinn-Legierung, welche den Überzug 13 bildet, besteht aus 80 bis 85 % Kupfer, während der Rest Zinn ist; das Bindemittel 14 ist eine Legierung, die aus 95% Blei, 11/2 bis 21/2% Silber und Rest Zinn besteht.
  • Zur Herstellung des Mehrschichtenlagers werden die Metallteile zunächst maschinell roh vorgeformt und dann wie folgt vorbehandelt: Vorbereitung der Aluminiumlegierung 1. Entfettung zur Entfernung von Schneidölen.
  • 2. Abätzen in 10o/oiger Natrönlauge bei Zimmertemperatur für die Dauer von 10 Minuten.
  • 3. Abspülen in Wasser von 60° C.
  • 4. 5 bis 10 Sekunden eintauchen in konzentrierte Salpetersäure oder so lange, bis alle Flecken entfernt sind.
  • 5. Abspülen in kaltem Wasser.
  • 6. Tauchen in einem Zinkatbad für die Dauer von 15 bis 45 Sekunden. Das Werkstück soll gleichförmiggrauwerden. Falls sich Flecken bilden, werden die Verfahrensschritte 4, 5 und 6 wiederholt. 7. Abspülen in kaltem Wasser.
  • B. Verkupfern durch Hämmern oder Aufdampfen. 9. Abspülen in kaltem Wasser.
  • 10. Überziehen mit einer Kupfer-Zinn-Legierung von mindestens 0,025 bis 0,05 mm.
  • 11. Abspülen in kaltem Wasser. 12. Abspülen in heißem Wasser. 13. Trocknen.
  • 14. Aufbringen eines zweckentsprechenden Flußmittels auf das Metall und dann Aufbringung einer Blei-Silber-Zinn-Legierung bei einer Temperatur von 340 bis 440° C.
  • Vorbereitung des Kupfer-Blei-Futters 1. Säubern und Abätzen.
  • 2. Aufbringen eines zweckmäßigen Flußmittels auf das Metall. Dann Aufbringung eines Überzuges aus einer Blei-Silber-Zinn-Legierung bei 340 bis 440° C.
  • Der Kupferüberzug, der durch Hämmern oder Aufdampfen erzeugt wird, und der Überzug aus einer Kupfer-Zinn-Legierung auf das betreffende Werkstück bezweckt die Schaffung einer Oberfläche, auf welcher das Bindemittel besser anhaften kann. Das Bindemittel haftet schwerer direkt auf dem Aluminium, da sich auf diesem bei Zutritt von Luft ein Aluminiumoxydfilm bilden kann. Das Kupfer wird wegen der guten Haftfähigkeit auf das Aluminium aufgedampft. Die Kupfer-Zinn-Legierung wird darüber angeordnet, und zwar in einer Dicke von mindestens 0,025 bis 0,05 mm. Die vorteilhafte Dicke des zuletzt erwähnten Überzuges beträgt 0,127 mm. Die Kupfer-Zinn-Legierung wird benutzt, da sie eine gute Fläche zum Anhaften des Bindemittels bildet.
  • Als übliches Flußmittel wird eine sehr aktive und angreifende saure Halogenverbindung benutzt. Natürlich können auch andere Flußmittel bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden.
  • Die zur Herstellung der Verbindung benutzten Temperaturen liegen in dem Bereich von 340 bis 440° C. Somit ist ersichtlich, daß eine verhältnismäßig hohe Verbindungstemperatur bei diesem Verfahren benutzt wird.
  • Fig. 3 zeigt eine Pumpenbuchse, wie sie bei Druckpumpen Verwendung finden. Die Buchse besteht aus einem Buchsenteil 15 aus Aluminium oder einer Aluminium.le@gierung, einer Lagerfläche 16 aus einer Kupfer-Blei-Legierung, einem aufgedampften Kupferüberzug 17, einem Kupfer-Zinn-Überzug 18 und der Bindeschicht 19 aus einer Blei-Silber-Zinn-Legierung. Die Teile werden. auf die gleiche Weise vorbereitet und zusammengesetzt, wie es in bezug auf die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführung beschrieben worden ist, es können auch die gleichen Legierungen benutzt werden. Natürlich kann dieses Verbinden auch unter Druck ausgeführt werden, um einen einheitlichen Körper zu erhalten. Selbstverständlich kann der rohrförmige Teil mit einer inneren oder äußeren aufgebrachten Lagerfläche versehen sein, falls es notwendig oder erwünscht ist.
  • In Fig. 4 ist mit 20 das Werkstück aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und mit 21 das Kupfer-Blei-Werkstück bezeichnet. 22 ist die aufgedampfte Kupferschicht und 23 ist der Kupfer-Zinn-Überzug auf dem Werkstück aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung; der Haftüberzug ist mit 24 bezeichnet. In dieser Figur ist eine Schicht 25 aus geschmolzenem Bindemetall vorgesehen. Im übrigen ist die Vorbereitung der Metalle und die Durchführung des Verfahrens die gleiche wie in Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben. Die vorliegende Ausführung ergibt ein Außenlager.
  • Bei jeder der oben beschriebenen Abwandlungen wurde festgestellt, daß die so hergestellten Werkstücke auf ihre Endmaße weiterbearbeitet werden können, ohne daß die Bindung leidet.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Mehrschichtenlager mit einem Stützkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer Laufschicht aus einer Kupfer-Blei-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützkörper und der Laufschicht eine Zwischenschicht aus einer Bleilegierung mit geringen Gehalten an Silber und Zinn angeordnet ist.
  2. 2. Mehrschichtenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleilegierung aus 95% Blei, 1,5 bis 2,5°/o Silber und Rest Zinn besteht.
  3. 3. Mehrschichtenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützkörper und der Bleilegierung eine Schicht aus einer Kupfer-Zinn-Legierung angeordnet ist.
  4. 4. Mehrschichtenlager nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützkörper und der Schicht der Kupfer-Zinn-Legierung eine durch Aufdampfen aufgebrachte Kupferschicht angeordnet ist.
  5. 5. Mehrschichtenlager nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer-Zinn-Legierung aus 80 bis 85 o/2 Kupfer und Rest Zinn besteht.
  6. 6. Mehrschichtenlager nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer-Zinn-Legierung mindestens eine Stärke von 0,025 bis 0,05 mm, vorzugsweise eine Stärke von 0,1.27 mm aufweist.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtenlagers nach Anspruch 1 bis 6; dadurch gekennzeichnet, daß die Bleilegierungsschicht in einem Temperaturbereich zwischen 340 und 440° C aufgebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2734024.
DEB43995A 1956-03-30 1957-03-20 Mehrschichtenlager Pending DE1092268B (de)

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US1092268XA 1956-03-30 1956-03-30

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DEB43995A Pending DE1092268B (de) 1956-03-30 1957-03-20 Mehrschichtenlager

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5056936A (en) * 1988-10-17 1991-10-15 Metal Leve S. A. Industria E Comercio Multilayer plain bearing

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2734024A (en) * 1956-02-07 Method of making bearings

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