DE1154643B - Use of brass as a material for the production of items that u. a. must have a constant coefficient of friction - Google Patents

Use of brass as a material for the production of items that u. a. must have a constant coefficient of friction

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DE1154643B
DE1154643B DEV19437A DEV0019437A DE1154643B DE 1154643 B DE1154643 B DE 1154643B DE V19437 A DEV19437 A DE V19437A DE V0019437 A DEV0019437 A DE V0019437A DE 1154643 B DE1154643 B DE 1154643B
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Dr-Ing Kurt Dies
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent

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Description

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

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verwendung von Messing, bestehend aus 57 bis 60% Kupfer, 4 bis 6 % Aluminium, 2 bis 5 % Nickel, 0,1 bis 10 % Mangan, 0,4 bis 2 % Eisen, gegebenenfalls bis 1% Blei, gegebenenfalls bis 0,50/0 Silizium, Rest Zink,
als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen, die einen möglichst gleichbleibenden Reibungsbeiwert, ferner eine hohe mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit, weiterhin eine gute Zerspanbarkeit aufweisen müssen und außerdem gegen korrosive Angriffe von Spezialölen widerstandsfähig sind.
PATENT CLAIMS: 1. Use of brass, consisting of 57 to 60% copper, 4 to 6% aluminum, 2 to 5% nickel, 0.1 to 10% manganese, 0.4 to 2% iron, possibly up to 1% lead, optionally up to 0.50 / 0 silicon, Remainder zinc,
as a material for the production of objects that have to have a constant coefficient of friction, high mechanical strength and wear resistance, good machinability and are also resistant to the corrosive attack of special oils.
2. Verwendung von Messing nach Anspruch 1 als Werkstoff zur Herstellung von Synchronisierungsringen als Kupplungselement im Automobilbau.2. Use of brass according to claim 1 as a material for the production of synchronization rings as a coupling element in automotive engineering.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0159080A1 (en) * 1984-04-05 1985-10-23 KOLBENSCHMIDT Aktiengesellschaft Method of manufacturing a synchro ring
US4954187A (en) * 1987-10-22 1990-09-04 Diehl Gmbh & Co. Precipitates copper-zinc alloy with nickel silicide

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0159080A1 (en) * 1984-04-05 1985-10-23 KOLBENSCHMIDT Aktiengesellschaft Method of manufacturing a synchro ring
DE3412779C1 (en) * 1984-04-05 1985-11-07 Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm Method of making a synchronizer ring
US4954187A (en) * 1987-10-22 1990-09-04 Diehl Gmbh & Co. Precipitates copper-zinc alloy with nickel silicide

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