Verwendung von Messing als Werkstoff für die Herstellung von Gegenständen,
die u. a. einen gleichbleibenden Reibungsbeiwert aufweisen müssen Die Erfindung
befaßt sich mit einem Messing, aus dem bekanntlich Gegenstände hergestellt werden,
von denen verlangt wird, daß sie sich durch einen möglichst gleichbleibenden Reibungsbeiwert
auszeichnen. Hierzu zählen beispielsweise die sogenannten Synchronisierungsringe.
Sie werden als Kupplungselemente verwendet und vorzugsweise im Automobilbau dazu
gebraucht, den Schaltvorgang durch Angleichen der Geschwindigkeit und der Phasenlage
der zu schaltenden Zahnradpaarung zu erleichtern.Use of brass as a material for the manufacture of objects,
which i.a. must have a constant coefficient of friction The invention
deals with a brass from which objects are known to be made,
of which it is required that they have as constant a coefficient of friction as possible
distinguish. These include, for example, the so-called synchronization rings.
They are used as coupling elements and preferably in the automotive industry
used, the switching process by adjusting the speed and the phase position
to facilitate the gear pairing to be switched.
Der Werkstoff dieser Ringe muß entsprechend den Funktionen, die von
den Ringen übernommen werden sollen, verschiedenartigen Anforderungen gewachsen
sein. So muß der Werkstoff vor allem eine bestimmte Festigkeit aufweisen, um die
beim Schaltvorgang während des Geschwindigkeits- und Phasenausgleichs entstehenden
Drehmomente und Kräfte zu übertragen. Außerdem soll der Werkstoff bei diesem Vorgang
einen möglichst gleichbleibenden Reibungskoeffizienten haben. Die Verschleißfestigkeit
muß daher groß bemessen sein. Weiterhin wird von dem Werkstoff gefordert, daß er
sich gut spangebend bearbeiten läßt, da die Ringe bei ihrer Fertigung als Massenprodukt
anfallen.The material of these rings must correspond to the functions of
the rings are to be adopted, meet various requirements
be. So the material must above all have a certain strength to the
arising during the switching process during speed and phase compensation
To transmit torques and forces. In addition, the material should be used in this process
have a friction coefficient that is as constant as possible. The wear resistance
must therefore be large. Furthermore, it is required of the material that he
can be easily machined, since the rings are mass-produced in their manufacture
attack.
Werkstücke, wie Synchronisierungsringe, unterliegen ferner aber auch
noch der Einwirkung chemischer Stoffe in Spezialölen, weil sie in hochbelasteten
Getrieben eingebaut sind. Sie sind weiterhin gleichzeitig nicht unerheblichen mechanischen
Beanspruchungen, insbesondere einem hohen Verschleiß, unterworfen.Workpieces, such as synchronization rings, are also subject to this
nor the effects of chemical substances in special oils because they are highly polluted
Gearboxes are built in. They are still not inconsiderable mechanical at the same time
Subject to stresses, especially high levels of wear and tear.
Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannten Kupfer-Zink-Legierungen,
aus denen die Synchronisierungsringe bisher angefertigt wurden, nicht allen diesen
Anforderungen gewachsen sind. Insbesondere vermögen sie den chemischen Angriffen
nicht ausreichend zu widerstehen. Dieser Nachteil wirkt sich besonders stark aus,
weil gleichzeitig die mechanischen Reibungskräfte wirksam sind.It has now been shown that the known copper-zinc alloys,
from which the synchronization rings were previously made, not all of these
Requirements have grown. In particular, they are capable of chemical attacks
insufficient to withstand. This disadvantage has a particularly strong effect
because at the same time the mechanical frictional forces are effective.
Die Beseitigung dieser Mängel erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß
außer den bereits in Vorschlag gebrachten Zusatzkomponenten Aluminium und gegebenenfalls
Silizium und Blei noch härtere Metalle, wie Nickel, Eisen und ein höherer Anteil
an Mangan, einlegiert werden. Auch die Menge des Aluminiums muß gegenüber dem bisherigen
Betrag in den Legierungen erhöht sein. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen
haben daher folgende Zusammensetzung:
57 bis 60 % Kupfer,
4 bis 6 % Aluminium,
2 bis 5 % Nickel,
0,1 bis 10 % Mangan,
0,4 bis 21/o Eisen,
0 bis 1 % Blei,
0 bis 0,5 % Silizium,
Rest Zink.
überraschenderweise wurde weiterhin gefunden, daß ein erfindungsgemäß zu verwendendes
Messing dieser Zusammensetzung sich durch Warmverformen zu Halbzeug beliebiger Art
gut verarbeiten läßt und in gepreßtem Zustand die folgenden mechanischen und elektrischen
Werte aufweist:
Streckgrenze . . . . . . . . . . . . 50 bis 70 kg/mm°
Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . 80 bis 100 kg/mm2
Dehnung (do = 10) ...... 20 bis 5 %
Einschnürung . . . . . . . . . . . 40 bis 10 %
Härte (HB) . . . . . . . . . . . . . 180 bis 250 kg/mm2
Elektrische Leitfähigkeit . . 10 bis 14S m/mm2
Durch den Zusatz der Aluminium- und Eisenkomponente ergibt sich überraschenderweise
ein erhöhter Widerstand gegenüber Schwefel- und chlorhaltigen Ölzusätzen, wie sie
sich in Getriebeölen finden. Die Nickel- und die Mangankomponenten wirken vergleichmäßigend
auf den Reibungskoeffizienten ein und ergeben einen verhältnismäßig hohen Reibbeiwert,
obwohl die Fachwelt bisher der Ansicht war, daß der Zusatz von Mangan Gegenteiliges
bewirkt.
Aus den Legierungen können durch ein.- oder mehrmalige
Umformung in der Wärme Synchronisierungsringe mit genauen vorgepreßten Abmessungen
hergestellt werden, die nur noch einer geringen zusätzlichen spangebenden Bearbeitung
bedürfen. Die in der Innenfläche eingedrehten gewindeartigen Rillen zeichnen sich
durch eine überraschend hohe Standfestigkeit aus und werden auch durch die üblichen
Getriebeöle, insbesondere solche, die schwefel oder chlorhaltig sind, nicht angegriffen,
so daß sie eine lange Lebensdauer und einen gleichbleibenden Reibungskoeffizienten
besitzen.These deficiencies are eliminated according to the invention in that, in addition to the additional components already proposed, aluminum and optionally silicon and lead, even harder metals such as nickel, iron and a higher proportion of manganese are alloyed. The amount of aluminum must also be increased compared to the previous amount in the alloys. The alloys to be used according to the invention therefore have the following composition: 57 to 60% copper,
4 to 6% aluminum,
2 to 5% nickel,
0.1 to 10% manganese,
0.4 to 21 / o iron,
0 to 1% lead,
0 to 0.5% silicon,
Remainder zinc.
Surprisingly, it has also been found that a brass of this composition to be used according to the invention can be easily processed by hot forming into semi-finished products of any type and has the following mechanical and electrical values in the pressed state: Stretch limit . . . . . . . . . . . . 50 to 70 kg / mm °
Tensile strenght . . . . . . . . . . . . 80 to 100 kg / mm2
Elongation (do = 10) ...... 20 to 5 %
Constriction. . . . . . . . . . . 40 to 10%
Hardness (HB). . . . . . . . . . . . . 180 to 250 kg / mm2
Electric conductivity . . 10 to 14S m / mm2
The addition of the aluminum and iron components surprisingly results in an increased resistance to sulfur and chlorine-containing oil additives, such as those found in gear oils. The nickel and manganese components have a comparing effect on the coefficient of friction and result in a relatively high coefficient of friction, although experts have been of the opinion that the addition of manganese has the opposite effect. Synchronization rings with precise pre-pressed dimensions can be produced from the alloys by forming them one or more times in the heat, which only require a small amount of additional machining. The thread-like grooves screwed into the inner surface are characterized by a surprisingly high stability and are not attacked by the usual gear oils, especially those that contain sulfur or chlorine, so that they have a long service life and a constant coefficient of friction.
Folgende Zusammensetzungen der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen
haben sich besonders zur Herstellung gepreßter Synchronisierungsringe bewährt:
1. 57,5 % Cu 2. 601/o Cu
4 % A1 6 % Al
2 % Ni 3 % Ni
0,1% Mn 1% Mn
0,1% Si 0,3 % Si
0,6% Pb 0,4% Pb
0,4% Fe 1% Fe
Rest Zn Rest Zn
3. 58% Cu 4. 60 % Cu 5. 60 % Cu
5 % AI 6 % AI 4 % Al
2,5 1/o Ni 6 % Mn 10 % Mn
10/01VIn 5 % Ni 4 % Ni
0,2 % Si 0,10/0 si 0,5 % si
0, 8 % Pb 0, 8 % Pb 0,7 % Pb
2 % Fe 1,5 % Fe 0,5 % Fe
Rest Zn Rest Zn Rest Zn
The following compositions of the alloys to be used according to the invention have proven particularly useful for the production of pressed synchronizing rings: 1. 57.5% Cu 2. 601 / o Cu
4% A1 6% Al
2% Ni 3% Ni
0.1% Mn 1% Mn
0.1% Si 0.3% Si
0.6% Pb 0.4% Pb
0.4% Fe 1% Fe
Remainder Zn remainder Zn
3. 58% Cu 4. 60% Cu 5. 60% Cu
5% AI 6% AI 4% AI
2.5 1 / o Ni 6% Mn 10% Mn
10/01 VIn 5% Ni 4% Ni
0.2 % Si 0.10 / 0 si 0.5% si
0.8% Pb 0.8% Pb 0.7 % Pb
2% Fe 1.5 % Fe 0.5 % Fe
Remainder Zn remainder Zn remainder Zn