Walzplattierter Verbundwerkstoff aus zwei Aluminiumlegierungen für
Gleitzwecke, insbesondere für Lagerschalen oder Lagerbüchsen Die Erfindung bezieht
sich auf einen aus zwei Aluminiumlegierungen bestehenden Verbundwerkstoff, der durch
Walzplattieren hergestellt wird und für Gleitzwecke, insbesondere zur Fertigung
von Lagerschalen und Lagerbüchsen Anwendung findet.Roll-clad composite material made from two aluminum alloys for
Sliding purposes, in particular for bearing shells or bearing bushes The invention relates
is based on a composite material consisting of two aluminum alloys, which is made by
Roll cladding is produced and for sliding purposes, in particular for manufacturing
of bearing shells and bearing bushes is used.
Die Verwendung verschiedenartiger Aluminiumlegierungen für derartige
Werkstücke ist bekannt. Die den Tragkörper einer Lagerschale oder einer Lagerbüchse
bildende Legierung ist dabei in ihrer Zusammensetzung so gewählt, daß sie die für
Lagerzwecke benötigte hohe Druckfestigkeit und Härte aufweist, während die die Laufschicht
bildende Legierung so aufgebaut ist, daß ihr die für Gleitzwecke erforderlichen
Eigenschaften, wie Verschleißfestigkeit, gutes Notlaufverhalten und gute Einlauffähigkeit,
innewohnen. Zur Erfüllung dieser Bedingungen muß die auf den harten vergütbaren
Trägerwerkstoff aufzuplattierende Lagerlegierung im Einlaufzustand möglichst weich
und anpassungsfähig sein. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß beim Auftreten
von SpitzendrÜcken oft nach längeren Laufzeiten die Lagerlegierung durch überschreitung
der Druckfließgrenze seitlich herausgequetscht und die Brauchbarkeit des Lagers
nachteilig beeinträchtigt wird. Derartige unerwünschte, bleibende Deformationen
treten auch dann auf, wenn der weiche Lagerwerkstoff der Laufschicht durch Schweißen
oder Walzplattieren mit einem kaltaushärtenden harten Trägerwerkstoff verbunden
ist.The use of different types of aluminum alloys for such
Work pieces is known. The support body of a bearing shell or a bearing bush
forming alloy is chosen in its composition so that it is the for
Has high compressive strength and hardness required for storage purposes, while the running layer
forming alloy is so constructed that you have the necessary for sliding purposes
Properties such as wear resistance, good emergency running behavior and good run-in properties,
indwell. To meet these conditions, the hard-to-reimburse
Bearing alloy to be cladded on is as soft as possible in the running-in state
and be adaptable. However, it has been found that when occurring
of peak pressures often after longer running times the bearing alloy by exceeding
the pressure yield point squeezed out laterally and the usability of the bearing
is adversely affected. Such unwanted, permanent deformations
also occur when the soft bearing material of the running layer is welded
or roll cladding combined with a cold-hardening hard carrier material
is.
Der bestehende Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß
die vergütbare und nur warmaushärtbare Aluminiumlegierung für die Gleitschicht aus
3 bis 2011o Zinn, 2 bis 4,511/o Kupfer, bis 0,6% Mangan, gegebenenfalls noch
bis 0,2% Magnesium, Rest Aluminium zusammengesetzt ist und die Aushärtung dieser
Gleitschicht erst unter der Einwirkung der bei höheren Lagerdrücken auftretenden
Reibwärme erfolgt.The existing disadvantage is eliminated according to the invention in that the heat-treatable and only heat-hardenable aluminum alloy for the sliding layer is composed of 3 to 2011o tin, 2 to 4.511 / o copper, up to 0.6% manganese, possibly up to 0.2% magnesium, the remainder being aluminum and the hardening of this sliding layer only takes place under the influence of the frictional heat that occurs at higher bearing pressures.
Die kaltaushärtende Aluminiumlegierung für den Tragkörper der Lagerschale
oder der Lagerbüchse besteht vorzugsweise aus 3 bis 4,5019 Kupfer, je
0,5
bis 0,8 % Magnesium und Mangan, Rest Aluminium.The cold-hardening aluminum alloy for the supporting body of the bearing shell or the bearing bushing consists preferably of 3 to 4.5019 copper, 0.5 to 0.8 % each of magnesium and manganese, the remainder being aluminum.
Es ist zwar nicht mehr neu, zum Herstellen von walzplattierten Aluminiumbändern
für die Verarbeitung zu Lagerschalen als Laufschicht eine warmaushärtbare Aluminiumlegierung
zu wählen, die als weichen Bestandteil Blei in Mengen von 0,1 bis 5% aufweist. Da
aber die Bleikomponente gegenüber dem Zinn in Lagerwerkstoffen insofern nachteilig
ist, als diese bekannten Aluminiumlegierungen geringere Notlaufeigenschaften sowie
kleinere Abriebfestigkeit bei einem größeren Verschleiß aufweisen, werden die zinnhaltigen
warinaushärtbaren Aluminiumlegierungen als Werkstoff für die Laufschicht in Lagern
und für den modernen Maschinenbau bevorzugt. Außerdem verleiht die Zinnkomponente
der Laufschicht eine besonders hohe Weichheit, die bei dem Einlaufen der geometrischen
Form zur Welle sich wesentlich besser anzupassen vermag als bleihaltige Legierungen.
Bei höheren Drücken erlangen die zinnkupfer-haltigen Legierungen ferner bei der
dadurch entstehenden Reibungswärine und der damit auftretenden Warmaushärtung eine
hohe Tragfähigkeit.It is no longer new for the manufacture of roll-clad aluminum strips
a thermosetting aluminum alloy as a running layer for processing into bearing shells
to choose which has lead in amounts of 0.1 to 5% as a soft component. There
but the lead component is disadvantageous in comparison to tin in bearing materials
is, than these known aluminum alloys, lower emergency running properties as well
If the abrasion resistance is lower with greater wear, the tin-containing ones will be
heat-treatable aluminum alloys as a material for the running layer in bearings
and preferred for modern mechanical engineering. In addition, the tin component confers
the running layer has a particularly high level of softness, which when the geometric
Shape to the wave is able to adapt much better than lead-containing alloys.
At higher pressures, the tin-copper-containing alloys also achieve
the resulting frictional heat and the resulting artificial hardening
high load capacity.
Zinnhaltige Aluminium-Lager-Legierungen mit 7
bis 50% Zinn als
Gleitflächen sind wohl auch schon bekannt. Diese Legierungen enthalten aber eine
für die Warmaushärtung erforderliche zu geringe Menge an Kupfer, so daß sie für
Aushärtungszwecke nicht brauchbar sind.Tin-containing aluminum bearing alloys with 7 to 50% tin as sliding surfaces are probably already known. However, these alloys contain too small an amount of copper, which is required for artificial hardening, so that they cannot be used for hardening purposes.
Die Anwesenheit der Zinnkomponente in den warinaushärtbaren und erfindungsgemäß
während des Betriebes aushärtenden Aluminiumlegierungen liefert ausreichend Gewähr
dafür, daß sich diese weichen Legierungen gut auf den harten Wellenkörper anzuschmiegen
vermögen. Die weichen Aluminiumlegierungen mit heterogen eingelagerten Zinnbestandteilen
erlauben neben guter Einbettungsfähigkeit einen bequemen Einbau in den Lagerstuhl.
Sie lassen sich außerdem leicht verforinen. Ferner sind Kantenpressungen ausgeschlossen.
Die während des Betriebes stattfindende Warmaushärtung verhindert bei hohen Flächenpressungen
ein Herausquetschen des
ursprünglich weichen Laufwerkstoffes und
setzt darüber hinaus die Herstellungszeit und den Aufwand an Fertigungskosten wesentlich
herab.The presence of the tin component in the curable and inventive
Aluminum alloys hardening during operation provide sufficient guarantee
that these soft alloys cling to the hard shaft body
capital. The soft aluminum alloys with heterogeneously embedded tin components
In addition to being easy to embed, they allow easy installation in the bearing bracket.
They can also be easily deformed. Edge pressures are also excluded.
The artificial hardening that takes place during operation is prevented at high surface pressures
squeezing out the
originally soft drive material and
In addition, the production time and the cost of production are significant
down.
Ein weiterer Vorteil, den die erfindungsgemäße Verwendung der warmaushärtenden
Aluminium-Lager-Legierupgen zusammen mit den kaltaushärtenden Legieru n' 'gen für
den Trägerwerkstoff erbringt, besteht darin, daß der beirn Walzplattieren des aus
beiden Legierungen erlangten, Verbundwerkstoffes anfallende Legierungsschrott nach
der in an sich bekannter Weise vorgenommenen Beseitigung des Magaesiumgehaltes zur
Herstellung der Laufschichtlagerlegierung in der eründungsgemäßen Zusammensetzung
benutzt werden kann.Another advantage of the inventive use of the thermosetting
Aluminum bearing alloys together with the cold-hardening alloys for
the carrier material provides, is that the beirn roll cladding of the
Both alloys obtained alloy scrap after the composite material
the removal of the magnesium content carried out in a manner known per se
Production of the overlay bearing alloy in the composition according to the invention
can be used.
Der Erfindungsgedanke wird im nachfolgenden Beispiel erläutert: Auf
eine vorgewalzte, kaltausgehärtete Leichtmetallegierung, z. B. eine solche nach
dem Typ
AlCuMg mit 4% Kupfer, 0,6,1/o Magnesium, 0,61/o Mangan, Rest Aluminium,
wird in bekannter Weise durchWalzplattiereneinenurwarmaushärtbareLeichtmetallagerlegierung
vom Typ AlSnCu mit z. B. 6% Zinn, 4% Kupfer, bis 0,6% Mangan, Rest Aluminium und
gegebenenfalls einem Magnesiumanteil bis 0,2% aufplattiert. Aus diesem Werkstoff
werden durch Prägen Lagerhalbschalen oder gerollte Lagerbüchsen hergestellt, die
vor ihrer Fertigbearbeitung einer beispielsweise 4stündigen Lösungsglühung bei
5001 C und anschließendem Abschrecken unterworfen und kaltausgehärtet werden.
Durch diese Behandlung wird lediglich der Trägerwerkstoff vom Typ
AlCuMg nach
mehrstündiger Auslagerung bei Raumtemperatur auf eine Härte von HB
= 100 bis 120 kg/mm2 gebracht, während die aufplattierte Lagerlegierung
mit etwa Hu = 40 bis 50 kg/mm2 annähernd weich bleibt.The concept of the invention is explained in the following example: On a pre-rolled, cold-hardened light metal alloy, e.g. B. one of the type AlCuMg with 4% copper, 0.6.1 / o magnesium, 0.61 / o manganese, remainder aluminum, is made in a known manner by roll cladding a heat-hardenable light metal bearing alloy of the AlSnCu type with e.g. B. 6% tin, 4% copper, up to 0.6% manganese, the remainder aluminum and optionally a magnesium content up to 0.2%. Bearing half-shells or rolled bearing bushes are produced from this material by embossing, which are subjected, for example, to a 4-hour solution heat treatment at 5001 C and subsequent quenching and then cold-hardened before they are finished. This treatment only brings the carrier material of the AlCuMg type to a hardness of HB = 100 to 120 kg / mm2 after several hours of aging at room temperature, while the plated-on bearing alloy remains almost soft at around Hu = 40 to 50 kg / mm2.