DE1187805B

DE1187805B - Doppelmetall-Lagerschale

Info

Publication number: DE1187805B
Application number: DEV18337A
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Vaders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-03-24
Filing date: 1960-03-24
Publication date: 1965-02-25

Description

Doppelmetall-Lagerschale Bisher findet im Motorenbau, vor allen Dingen beim Bau von Verbrennungsmotoren, eine Doppelmetall-Lagerschale große Verwendung, die aus einer Stahlschütz-Lagerschale und einemAusguß aus einer Kupfer-Blei-Bronze besteht. Die Herstellung derartiger Stahl-Bleibronze-Lagerschalen ist trotz ständiger Verbesserung der verschiedensten Verfahren auch heute noch mit Schwierigkeiten verbunden, die im wesentlichen darin liegen, daß es nicht immer gelingt, eine fehlerlose Verbindung zwischen dem Stahl und der Bleibronze zu erhalten. Diese Schwierigkeiten erklären sich vor allen Dingen durch den inhomogenen Zustand der Bleibronze, die sich bekanntlich auch als Gußlegierung schwer verarbeiten läßt. Bei sehr stark belasteten Lagerschalen und bei solchen, deren Versagen unter Umständen katastrophale Folgen haben kann, wie z. B. bei Flugmotoren, ist deshalb die ständige Kontrolle solcher Stahl-Bleibronze-Lagerschalen mittels Röntgenstrahlen üblich.
Neben den reinen Bleibronzen sind auch Bleisonderbronzen mit Gehalten an Mangan, Silizium, Aluminium und anderen Zusätzen im »Werkstoffhandbuch Nichteisenmetalle«, Ausgabe 1940 und 1949, genannt worden, ohne nähere Angaben über die Höhe dieser Zusätze. In der späteren Ausgabe von 1954 dieses Buches sind diese Zusätze wieder weggelassen worden, was als Beweis dafür gelten kann, daß keine Klarheit über ihre Wirkung bestand.
Man hat auch manganhaltige Bleibronzen empfohlen, in denen das Mangan die Rolle des Zinns übernehmen sollte. Abgesehen davon, daß solche manganhaltigen Bleibronzen nicht zur Herstellun 'g von Doppelmetall-Lagerschalen verwendet worden sind, haben sich diese manganhaltigen Bleibronzen auch nicht als Werkstoff für Gußstücke einführen können, denn nach wie vor werden die genormten Blei-Zinn-Bronzen hierfür eingesetzt. Insbesondere hat man nicht erkannt, wie sich weitere Zusätze von Eisen, Silizium und Aluminium bei manganhaltigen Bleibronzen auswirken.
Gegenstand der Erfindung ist eine Doppelmetall-Lagerschale, die aus einer Stützschale aus Stahl und einer manganhaltigen Kupferlegierung als Laufschicht besteht. Wie sich nämlich herausgestellt hat, lassen sich Kupfer-Mangan-Legierungen mit einem Mangangehalt von 5 bis 15 %, Rest Kupfer, sowohl im gewalzten, gezogenen oder gepreßten Zustand als Lagermetall verwenden und halten hierbei je nach Zusammensetzung sogar größere spezifische Belastungen aus als andere herkömmliche Lagermetalle auf Kupferbasis. Es hat sich außerdem gezeigt, daß nicht nur die reinen Kupfer-Mangan-Legierungen sondern auch solche mit weiteren Zusätzen ausgezeichnete Lagermetalle sind, so daß auch diese aus mehr als zwei Bestandteilen aufgebauten Kupfer-Mangan-Legierungen zur Herstellung von Doppelmetall-Lagerschalen nach der Erfindung dienen können. Die Zusätze, die entweder einzeln oder in geeigneter Zusammenstellung in einer Kupfer-Mangan-Legierung nach der Erfindung mit 60 bis 95% Kupfer vorhanden sein können, sind bis zu 31% Eisen, bis zu 501u Nickel oder Aluminium, bis zu 1% Silizium. Außerdem können die Legierungen noch bis zu 30% Blei enthalten. Sämtliche Zusätze können einzeln oder in geeigneter Zusammenstellung vorhanden sein.
Soll die Verbindung der Kupferlegierung mit dem Stahl durch Zuammenwalzen zu Blechen erfolgen, aus denen hierauf die Lagerschalen hergestellt werden, so darf natürlich nur eine Legierung mit gar keinem oder sehr -erinaern Bleizusatz verwendet werden. Erfolgt die Verbindung durch Angießen, so sind höhere Bleizusätze möglich, wobei sich gezeigt hat, daß bei richtiger Auswahl der Legierung das Blei eine bedeutend gleichmäßigere und feinere Verteilung in einer Kupfer-Mangan-Logierung aufweist als etwa bei einer bisher üblichen binären Bleibronze mit bis zu 300/a Blei.
Neben den aenannten Zusätzen können die als Laufschicht verwendeten Legierungen noch einen Zinkzusatz erhalten, der bis zu 350/e betragen kann. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit gilt für diese zinkhaltigen Legierungen dieselbe Einschränkung wie bei den zinkfreien Kupfer-Mangan-Legierungen. In beiden Fällen können nur solche Legierungen durch Walzen auf den Stahl aufgebracht werden, die kein oder nur sehr geringe Anteile an Blei besitzen. Bei höheren Bleizusätzen, die bei den zinkhaltigen Legierungen nur bis zu 1511/o betragen sollen, nachdem größere Blehnengen von der Kupfer-Zink-Legierung nicht oder nur schwer aufgenommen werden, kann die Verbindung zwischen dem Stahl und der Kupfer-Lagerlegierung nach der Erfindung nur durch Angießen nach einem der üblichen Verfahren erfolgen. Die Stützlagerschale kann in diesem Fall aus einem gewalzten Stahl, aber auch aus Gußstahl bestehen.
Auch bei den zinkhaltigen Legierungen können die einzelnen Zusätze einzeln oder in geeigneter Zusammenstellung vorhanden sein.

Die aus einer der obigen Legierungen bestehende Lagermetallschicht kann in üblicher Weise noch mit einem dünnen Überzug eines Weichmetalls wie Zinn, Blei, Cadmium oder Indium oder aus einer Legierung aus einem oder mehreren dieser Metalle mittels Elektrolyse oder auf chemischem Wege versehen werden.

Legierungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Laufschichtlegierungen:

Zu Ansprach 1:

1. 85 bis 95 % Cu, 5 bis 15 % Mn.

2. 60 bis 80% Cu, 5 bis 10 % Mn, 10 bis 35 % Zn.

Zu Ansprach 2:

3. 80 bis 95 % Cu, 5 bis 15 % Mn, 0,1 bis 3 % Fe.

4. 80 bis 95 % Cu, 5 bis 15 % Mn, 0, 1 bis 5 % Ni.

5. 80 bis 95 % Cu, 5 bis 15 % Mn, 0, 1 bis 3 % Fe, 0, 1 bis 5 % Ni.

6. 84 bis 95 % Cu, 5 bis 15 % Mn, 0, 1 bis 1 % Al.

7. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 10% Mn, 0, 1 bis 3 % Fe, Rest Zink.

8. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 10 % Mn, 0, 1 bis 5 % Ni, Rest Zink.

9. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 10% Mn, 0,1 bis 3 % Fe, 0,lbis 5% Ni, Rest Zink.

10. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 10% Mn, 0, 1 bis 3 % Al, Rest Zink.

Zu Anspruch 3:

11. 60 bis 90 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 30 % Pb.

12. 75 bis 90% Cu, 5 bis 15 % Mn, 5 bis 20 % Pb.

13. 60 bis 90 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 12 % Pb, Rest Zink.

14. 60 bis 90 % Cu, 5 bis 10 % Mn, 10%Pb, Rest Zink.

Zu Anspruch 4:

15. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 30% Pb, 0, 1 bis 3 % Fe.

16. 60 bis 80% Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 30 % Pb, 0,1 bis 5 % Ni.

17. 60 bis 80% Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 30% Pb, 0, 1 bis 3 % Fe, 0, 1 bis 5 % Ni.

18. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 30% Pb, 0, 1 bis 1 % Al.

19. 60 bis 80% Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 12 % Pb, 0, 1 bis 3 % Fe, Rest Zink.

20. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 12% Pb, 0, 1 bis 5 % Ni, Rest Zink.

21. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 12 % Pb, 0,1 bis 3 % Fe, 0,lbis5% Ni, Rest Zink.

22. 60 bis 80 % Cu, 5 bis 15 % Mn, bis 12 % Pb, 0,1 bis 3% Al, Rest Zink.

Claims

Patentansprüche: 1. Doppelmetall-Lagerschale, bestehend aus einer Stützschale aus einem gut kalt und warm walzbaren Stahl, auf die eine Laufschicht aus einer Kupferlegierung entweder durch Zusammenwalzen oder Angießen aufgebracht worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht aus einer Legierung aus 5 bis 15% Mangan, gegebenenfalls bis 35% Zink, Rest 60 bis 95% Kupfer besteht.
2. Lagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Laufschicht noch bis 3 % Eisen, bis 5 % Nickel, bis 5 % Aluminium und/oder bis 1 % Silizium enthält.
3. Doppelmetall-Lagerschale, bestehend aus einer Stützschale aus einem Walz- oder Gußstahl, auf die eine Laufschicht aus einer Kupferlegierung durch Angießen aufgebracht worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die angegossene Laufschicht aus einer Legierung aus 5 bis 15% Mangan, mit bis 30% Blei, Rest 60 bis 90% Kupfer besteht.
4. Lagerschale nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Laufschicht noch bis 311/o Eisen, bis 50.to Nickel, bis 511/o Aluminium und/oder bis 1,% Silizium enthält. 5. Lagerschale nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht noch mit einem dünnen, mittels Elektrolyse oder auf chemischem Wege erhaltenen Überzug versehen ist, der aus den Metallen Zinn, Blei, Cadmium oder Indium oder aus einer Legierung dieser Metalle besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: R. K ü h n e 1, »Werkstoffe für Gleitlager«, 2. Auflage, 1952, S. 297; »Werkstoffhandbuch Nichteisenmetalle«, 1940, Abschnitt F 6, S. 3.