DE1196931B

DE1196931B - Process for roll cladding a high strength aluminum alloy with a tin-containing aluminum bearing alloy

Info

Publication number: DE1196931B
Application number: DESCH29411A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich-Wil Rabenau
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1961-03-18
Filing date: 1961-03-18
Publication date: 1965-07-15
Also published as: GB933049A

Description

Verfahren zum Walzplattieren eigner hochfesten Aluminiumlegierung mit einer zinnhaltigen Aluminiumiagerlegierung Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren, nach dem Aluminiumlegierungen miteinander plattiert werden sollen, von denen die eine eine hohe Festigkeit aufweist und durch thermische Behandlung vergütet werden kann und z. B. auf der Basis AI-Cu-Mg aufgebaut ist, während die andere weicher, nicht vergütbar und heterogen ist und Zinn als Komponente besitzt. Die aus solchem Leichtmetall bestehende Platine dient zur Herstellung von Lagerschalen oder Lagerbuchsen, die aus Blechen, Bändern oder Streifen gefertigt werden können. Die zinnhaltige Legierung stellt dabei die Lauffläche dieser Gleitkörper dar.Process for roll cladding of your own high-strength aluminum alloy with a tin-containing aluminum bearing alloy. The invention relates to a Process by which aluminum alloys are to be clad together by which has a high strength and is remunerated by thermal treatment can be and z. B. is based on Al-Cu-Mg, while the other is softer, not remunerable and heterogeneous and has tin as a component. The ones from such Light metal existing plate is used to manufacture bearing shells or bearing bushes, which can be made from sheet metal, strips or strips. The tin-containing one Alloy represents the running surface of these sliding bodies.

Seit längerer Zeit werden zur Fertigung von Halbzeugen für Korrosionszwecke plattierte Leichtmetallbänder benutzt, deren einer Teil fest, aber nicht sehr wetterbeständig ist, während der andere Teil aus korrosionsfestem Aluminium als Auflage besteht. Bei der Durchführung des Plattierverfahrens wird in der Regel ein Block einer Aluminiumlegierung auf seinen beiden Seiten mit Blechen aus Reinaluminium belegt und das Ganze dann verwalzt.For a long time they have been used to manufacture semi-finished products for corrosion purposes Clad light metal strips are used, one part of which is solid, but not very weather-resistant while the other part is made of corrosion-resistant aluminum as a support. When performing the plating process, a block of aluminum alloy is usually used covered on both sides with sheets of pure aluminum and then the whole thing rolled.

Die Schwierigkeit, die sich dann zeigt, wenn statt der Reinaiuminiumauflage eine korrosionsfeste Aluminiumlegierung verwendet wird, kann durch die Verwendung einer Zwischenschicht aus Reinaluminium beseitigt werden. Als ein wesentlicher Verfahrensschritt ist hierbei jedoch noch eine Diffusionsglühung als notwendig erkannt worden.The difficulty that arises when instead of the pure aluminum edition A corrosion-resistant aluminum alloy can be used by using an intermediate layer of pure aluminum can be removed. As an essential process step However, diffusion annealing has been recognized as necessary here.

Zur Fertigung von Lagerschalen aus zwei verschiedenartigen Aluminiumlegierungen ist weiterhin auch schon von einem Schweißplattieren Gebrauch gemacht worden. Wenn dabei eine weichere mit .einer härteren Leichtmetallschicht verbunden werden soll, müssen ihre Oberflächen, die zur Deckung gelangen sollen, gründlich gereinigt und nach dem Aufeinanderlegen der Bleche .gegen Luftzutritt an ihren Rändern, beispielsweise durch Einhüllen des Paketes in Aluminiumfolie, geschützt werden. Das ganze Paket erfährt :dann nach einer vorherigen Erwärmung auf etwa 300 bis 400° C eine Verformung durch Walzen. Die beiden Legierungen werden dabei miteinander verschweißt. Die als Laufschicht dienende Aluminiumlegierung kann z. B. außer Mangan und Silizium etwa 10 bis 20% Antimon oder Blei in Mengen von 0,1 bis 5 % enthalten. Nach dem Verschweißen derartiger weicher Legierungen mit härteren, die statt Antimon und Blei Magnesium mit etwa 0,1 bis 20/a aufweisen können, müssen derartige Doppelmetallbleche geglüht werden. Die Herstellung von Lagerschalen geschieht durch Schlagen im Gesenk. Die Lagerschalen werden dann einem Vergütungsverfahren zwecks Aushärtung der vergütbaren Grundlegierung unterworfen.For the production of bearing shells from two different types of aluminum alloys use has also been made of weld cladding. if a softer with a harder light metal layer is to be connected, their surfaces, which are to come to cover, must be thoroughly cleaned and after the sheets have been laid on top of one another. against air admission at their edges, for example by wrapping the package in aluminum foil. The whole package experiences: then after a previous heating to about 300 to 400 ° C a deformation by rolling. The two alloys are welded together. As Serving aluminum alloy overlay can, for. B. except manganese and silicon about Contains 10 to 20% antimony or lead in amounts of 0.1 to 5%. After welding such softer alloys with harder ones, which instead of antimony and lead magnesium with about 0.1 to 20 / a, such double metal sheets have to be annealed will. The production of bearing shells is done by punching in a die. the Bearing shells then undergo a tempering process for the purpose of curing the temperable Subject to base alloy.

Wenn nach den bekannten Verfahren zinnhaltige Aluminiumlegierungen mit solchen, die z. B. auf der Basis AI-Cu-Mg aufgebaut sind, plattiert werden sollen, zeigt sich nun, daß es nicht gelingt, die beiden Bleche aus diesen verschiedenartigen Leichtmetalllegierungen so fest und gleichmäßig zu verschweißen, daß sie als Lagerschalen oder Lagerbuchsen brauchbar sind, weil das Zinn unter dem Wärmeeinfluß während ;des Walzplattierens herausgequetscht wird und in diesen Bereichen somit ein Bindungsfehler entsteht. Beiden hochwertigen Aluminiumlagerlegerungen, die über 6 bis 20 % dieser Komponente enthalten, kann daher das Schweißplattieren durch Walzen, bei den bisher angewandten hohen Temperaturen überhaupt nicht benutzt werden, weil sich die Zinnausschwitzung unter dem Druck der Walzen und der hohen Temperaturbeanspruchung über die ganze Berührungsfläche der beiden miteinander zu plattierenden, verschiedenartig aufgebauten Legierungen erstrecken.If, according to the known processes, tin-containing aluminum alloys with those z. B. are based on Al-Cu-Mg, are to be plated, Now it turns out that it is not possible to remove the two sheets from these different types To weld light metal alloys so firmly and evenly that they can be used as bearing shells or bushings are useful because the tin is under the influence of heat during; Roll cladding is squeezed out and thus a bond defect in these areas arises. Both high-quality aluminum bearings, which account for 6 to 20% of this Component can therefore be weld cladding by rolling, in the case of the hitherto Applied high temperatures are not used at all because of the tin exudation under the pressure of the rollers and the high temperature stress over the whole Contact surface of the two to be plated with each other, differently structured Alloys extend.

Die Erfindung schlägt daher einen grundsätzlich anderen Weg vor. Es ist wohl schon vorgeschlagen worden bei dein Walzplattieren darauf zu achten, daß die hochfeste Aluminiumlegierung vor dem Walzplattieren möglichst dicht unterhalb ihres Soliduspunktes, vornehmlich auf 460 bis 520° C zwecks Homogenisierung erwärmt wird, während die aufzuplattierende zinnhaltige Aluminiumlegierung im kalten Zustand unmittelbar vor dem Walzeneintritt zugeführt wird. Beide Bleche oder Bänder gelangen dann nur eine äußerst kurze Zeit - etwa 2 Sekunden - miteinander in Berührung, so daß ein Teil der Wärme des auf die vorerwähnte Temperatur gebrachten, hochfesten Aluminiumbandes auf das kalte zinnhaltige Band übergeht. Während dieses Vorganges erfolgt das Schweißplattieren durch Walzen. Unmittelbar nach dem Walzenaustritt schließt sich ein Abschrecken des plattierten Doppelbleches an, um zu verhindern, daß durch weiteren Wärmeübergang vom heißen hochfesten Aluminiumband zum Lagerlegierungsband das im letzteren befindliche Zinn flüssig wird.The invention therefore proposes a fundamentally different approach. It has probably already been suggested for your roll cladding to ensure that the high-strength aluminum alloy as close as possible before roll bonding their solidus point, primarily heated to 460 to 520 ° C for the purpose of homogenization while the tin-containing aluminum alloy to be plated is in the cold state is fed immediately before the roll entry. Both sheets or strips arrive then only for an extremely short time - about 2 seconds - in contact with each other, like that that part of the heat of the high strength brought to the aforementioned temperature Aluminum tape on the cold tin-containing Band passes. While In this process, the weld cladding is carried out by rolling. Immediately after The roll exit is followed by a quenching of the clad double sheet to prevent further heat transfer from the hot, high-strength aluminum strip the tin located in the latter becomes liquid to the bearing alloy strip.

Bei der Durchführung eines solchen Verfahrens ist darauf zu achten, daß die zinnhaltigen Aluminiumlegierungen bereits randentzinnt sind. Außerdem muß die Erwärmungstemperatur für die warmfeste Legierung entsprechend der Walzengeschwindigkeit gewählt werden, um die Walzdauer so einzustellen, daß das zinnhaltige Blech oder Band an den Walzenberührungsflächen nicht über 230° C erwärmt wird, d. h. also, den Schmelzpunkt des Zinns nicht übersteigt.When carrying out such a procedure, care must be taken: that the tin-containing aluminum alloys are already rim-tinned. Also must the heating temperature for the refractory alloy according to the roll speed be chosen to adjust the rolling time so that the tin-containing sheet or The belt is not heated above 230 ° C at the roller contact surfaces, d. H. so, does not exceed the melting point of the tin.

Zur Durchführung dieses Verfahrens bedarf es einer weitgehenden Erfahrung und eines besonders geschulten Werkpersonals. Daher schlägt die vorliegende Erfindung vor, die warmfeste Al-Cu-Mg-Legierung ohne gegenseitige Berührung mit der zinnhaltigen, die Laufschicht eines Lagers bildenden Aluminiumlegierung unter Anwendung einer Mittelfrequenzinduktionsspule zu erwärmen und die beiden Halbzeuge sich gleichzeitig. durch eine solche Spule bewegen zu lassen. Dabei ist darauf zu achten, daß das zinnhaltige Halbzeug dünner als das warmfeste bemessen ist. In der Regel wird dies bei der Herstellung von Lagerschalen oder Lagerbuchsen auch der Fall sein. Wenn in dieser Weise verfahren wird, erwärmt sich das dickere Band wesentlich stärker als das schwächere, so daß die Temperaturverteilung zwischen den beiden zu plattierenden Halbzeugen im voraus rechnerisch bestimmbar ist, um die vorerwähnte Temperatureinhaltung von 230° C an den Bindeflächen während des Walzvorganges zu erlangen. Infolge der gleichzeitigen Erwärmung der beiden zu plattierenden Bänder oder Streifen in der gleichen Induktionsspule auf unterschiedliche Temperaturen gelingt es somit, durch das anschließende Verschweißen mittels Walzen eine überall gleichmäßige molekulare Verbindung der beiden verschiedenartigen Aluminiumlegierungen für Lagerzwecke herbeizuführen. Auch hier empfiehlt es sich, unmittelbar hinter der Walze das plattierte Band zu kühlen.Extensive experience is required to carry out this procedure and specially trained factory staff. Hence the present invention proposes before, the heat-resistant Al-Cu-Mg alloy without mutual contact with the tin-containing, the overlay of a bearing forming aluminum alloy using a To heat medium frequency induction coil and the two semi-finished products at the same time. to move through such a coil. Care should be taken that the tin-containing Semi-finished product is dimensioned thinner than the heat-resistant. Usually this is done during manufacture of bearing shells or bearing bushes can also be the case. If proceed in this way is, the thicker band heats up much more than the weaker one, so that the temperature distribution between the two semi-finished products to be plated in advance can be determined by calculation, around the aforementioned temperature maintenance of 230 ° C to achieve the binding surfaces during the rolling process. As a result of the simultaneous Heating of the two strips or strips to be plated in the same induction coil It is thus possible to achieve different temperatures through the subsequent welding by means of rollers a uniform molecular connection of the two different types Bringing aluminum alloys for storage purposes. Here, too, it is advisable to to cool the clad strip immediately after the roller.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen vor sich gehen: Ein Aluminiumband auf der Basis Al-Cu-Mg mit etwa folgender Zusammensetzung: 3,0 bis 7,0 % Kupfer 0,1 bis 0,2% Magnesium, 0,1 bis 1,50l0 Mangan, 0,1 bis 1,0% Silizium, Rest Aluminium, das 250 mm breit und 13 mm dick ist, soll durch einen kräftigen Walzplattierstich mit einem Band aus einer Aluminiumlegierung, die neben Kupfer, Mangan und Silizium noch Zinn in Mengen von 6 bis 20% aufweist, verbunden werden. Die beiden Bänder werden gemeinsam durch eine mit 10 kHz gespeisten Mittelfrequenzinduktionsspule so geführt, daß sie sich miteinander zunächst nicht berühren. Die Energiezufuhr für die Spule beträgt 100 kW. Dabei erlangt die zinnhaltige Legierung eine Temperatur von 200° C, wenn der härtere Werkstoff auf 320° C erwärmt wird. Erst bei Berührung der beiden Bänder unmittelbar vor und unter dem Walzenspalt erfolgt ein Temperaturaustausch, bei dem eine Zinnausschwitzung nicht zu befürchten ist. An die durch die Schweißplattierung erfolgte Verbindung schließt sich ein Abkühlen an. Aus den so gewonnenen Plattinen können Lagerschalen oder Lagerbuchsen je nach Bedarf in an sich bekannter Weise hergestellt werden.The method according to the invention can for example be as follows go ahead: An aluminum strip based on Al-Cu-Mg with approximately the following composition: 3.0 to 7.0% copper 0.1 to 0.2% magnesium, 0.1 to 1.50 l0 manganese, 0.1 to 1.0% Silicon, the remainder of aluminum, which is 250 mm wide and 13 mm thick, is supposed to go through a vigorous roll cladding with a band made of an aluminum alloy, the next Copper, manganese and silicon still contain tin in amounts of 6 to 20% will. The two bands are driven together by a medium frequency induction coil fed at 10 kHz guided in such a way that they do not touch each other at first. The energy supply for the coil is 100 kW. In the process, the tin-containing alloy reaches a temperature of 200 ° C if the harder material is heated to 320 ° C. Only when touched the two belts immediately in front of and under the nip there is a temperature exchange, where tin exudation is not to be feared. To those through the weld cladding Connection that has taken place is followed by cooling. From the platinum obtained in this way can bearing shells or bushings depending on requirements in a manner known per se getting produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Einstellung der entsprechenden Temperaturen zur Erlangung einer einwandfreien Plattierung durch die Einstellung der der Mittelfrequenzspule zuzuführenden Energie erfolgt.The inventive method has the advantage that the setting the appropriate temperatures to achieve a perfect plating the setting of the energy to be supplied to the medium-frequency coil takes place.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die aus den Abbildungen ersichtliche Vorrichtung veranschaulicht.The inventive method is illustrated by the figures apparent device illustrated.

A b b. 1 ist eine schematische Darstellung in Ansicht; A b b. 2 ein Querschnitt durch die Vorrichtung in Richtung A -B. A b b. 1 is a schematic representation in elevation; A b b. 2 shows a cross section through the device in the direction A -B.

Zwei Aluminiumbänder a und b, von denen das eine beispielsweise aus einer zinnhaltigen Aluminiumlegierung und das andere aus einer kupfer-magnesium-haltigen Aluminiumlegierung bestehen, werden getrennt voneinander durch eine Induktionsspule c geführt und innerhalb der Spule durch Längsstege d an einer gegenseitigen Berührung verhindert. Nach dem Erhitzen der Bänder durch die Induktionsspule und ihrem Austritt aus derselben gelangen sie in den Spalt zweier Walzen e, wobei sie fest aufeinandergepreßt und anschließend verformt werden.Two aluminum strips a and b, one of which consists, for example, of an aluminum alloy containing tin and the other of an aluminum alloy containing copper and magnesium, are passed separately from one another through an induction coil c and prevented from touching one another within the coil by longitudinal webs d. After the strips have been heated by the induction coil and exited from the same, they pass into the gap between two rollers e, where they are pressed firmly against one another and then deformed.

Claims

Claim: Process for roll cladding a high-strength aluminum alloy with a tin-containing aluminum alloy, with heating of the strip from the tin-containing aluminum alloy above 230 ° C is avoided, d a d u r c h g e -marked, that the thinner tin-containing aluminum tape with the thicker tape from the high-strength Aluminum alloy in common but not touching each other in a medium frequency induction coil is heated according to its thickness and then to different high temperatures heated strips are introduced together into the nip.