DE1243882B

DE1243882B - Verwendung einer Kupfer-Mangan-Zink-Legierung als Werkstoff fuer einer Gleitbeanspruchung ausgesetzte Maschinenteile

Info

Publication number: DE1243882B
Application number: DEV16552A
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Vaders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-20
Filing date: 1959-05-20
Publication date: 1967-07-06

Description

Verwendung einer Kupfer-Mangan-Zink-Legierung als Werkstoff für einer Gleitbeanspruchung ausgesetzte Maschinenteile Die Hauptpatentanmeldung V 16490 Vla/40b (deutsche Auslegeschrift 1238 220) hat die Verwendung einer Kupfer-Mangan-Zink-Legierung als Werkstoff für gegossene .oder durch Warm- oder Kaltverformung hergestellte, einer Gleitbeanspruchung, insbesondere bei erhöhter Temperatur, ausgesetzte Maschinenteile, wie Lager, Lagerbuchsen, Schneckenräder; Gleitschuhe und Zahnräder, zum Gegenstand, die durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet ist: 48 bis 60 % Kupfer, mehr als 6 bis 20 °/o Mangan, 0,1 bis 5 % Eisen und 0,01 bis 1 % Silizium und/oder Chrom, Rest Zink. Dieser Kupferlegierung können zusätzlich noch 0,1 bis 8'0/0 Nickel, 0,05 bis 1,5010 Aluminium und/oder 0;05 bis 5 °/o Blei einzeln oder zu mehreren zugegeben werden. Der Rest besteht in allen Fällen aus Zink.
Es hat sich nun gezeigt, daß auch solche Legierungen mit nur. 3,5 bis 6 % Mangan sich gut zur Herstellung von Maschinenteilen eignen, die einer Gleitbeanspruchung unterworfen werden sollen. Da die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen mit einem erniedrigten Mangangehalt über ein besonderes Maß von Zähigkeit verfügen, lassen sie sich leicht zu Rohren durch Pressen und- nachfolgendes Ziehen verarbeiten. Solche. Röhre -werden in großem Umfang als Ausgangsmaterial für die Anfertigung von Lagerbüchsen verwendet.
. Da ein höherer Zinkgehalt bei Kupfer-Zink-Legferungen nicht nur die Lagermetalleigenschaften, sondern -auch die Dehnung herabsetzt, soll der Kupfergehalt bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen mehr als 63 bis 85 % betragen. Sie sind bei dem oben angeführten Mangangehalt nicht allein kalt und warm gut verarbeitbar, sie eignen sich auch zum Guß von auf Gleitung beanspruchten Maschinenteilen, so z. B. von Lagerschalen, Schneckenrädern usw. Für den -Guß solcher Teile wird vorzugsweise eine Legierung verwendet, die einen Aluminiumgehalt bis 10 °/o besitzt. Handelt es sich darum, die Festigkeit der Legierung weiter zu steigern, so ist ein Zusatz von 0,1 bis 3 % Nickel und/oder Kobalt zweckmäßig. Die Lagermetalleigenschaften können außerdem durch einen Zusatz von bis 5 % Antimon verbessert werden.
Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen mit verschiedenen weiteren Metallzusätzen sind schon seit langem . bekannt: Diese bekannten Legierungen, wie z. B. die Sondermessinge nach DIN 17661, haben aber entweder einen geringeren Kupfer- -und Mangangehalt als die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, so daß sie nicht oder kaum ziehbar sind und hiermit nicht ; einem wesentlichen Merkmal der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, nämlich der guten Ziehbarkeit, entsprechen, oder die bekanntgewordenen Legierungen, die der Zusammensetzung der eifndungsgemäß zu verwendenden Legierungen nahe #kommen, sind nicht als Lagermetall empföhlen worden, weil man ihre Verwendbarkeit für diesen Zweck bis daher nicht erkannte. Andere Kupfer-Mangan-Zink-Ldgierungen enthalten neben den Bestandteilen der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen noch Zinn. Es hat sich herausgestellt, daß Pressen und Ziehen durch Zinnzusätze undurchführbar werden. Die -erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen enthalten daher kein Zinn.
Bei weiteren Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen, die ebenfalls als Lagermetall verwendbar sein, sollen, besteht eine gewisse Übereinstimmung des Kupfergehaltes mit dem der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen. Die bekannten Legierungen haben im einen Fall nur einen Mangangehält von bis zu 2,5 °/o, im anderen Fall enthalten sie Silizium. Wie sich durch viele Versuche ergeben hat, liefern aber Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen mit solch geringem Mangananteil nur Lagermetalle mit geringer Belastbarkeit, während Siliziumgehalte die Ziehbarkeit von Kupfer-Mangan-Zink-Legierungen außerordentlich ungünstig beeinflussen. Eine sehr hohe Belastbarkeit als Lagermetall und eine günstige Verarbeitbarkeit im warmen und kalten Zustand, etwa durch Pressen und Ziehen, sind aber die kennzeichnenden Merkmale der Legierungen, die nach der Erfindung Verwendung finden sollen.
In dem Buch »Werkstoffe für Gleitlager«, 2. Auflage, S.270, wird darauf hingewiesen, daß die in Kupfer-Zink - Legierungen anzutreffenden Mangangehalte »meist bei 1 bis 2, höchstens 3 °/,<c liegen, weil höhere Mangangehalte zu einer Erniedrigung der Dehnung führen. Hiergegen hat sich ergeben, daß Kupfer-Zink-Legierungen mit mehr als 3 % Mangan sich nicht nur ausgezeichnet kalt verarbeiten lassen, d. h. über ein genügendes Maß an Dehnung verfügen, sondern daß sie auch ausgezeichnete Lagermetalle darstellen, wovon in den oben angeführten Literaturstellen nicht die Rede ist. Die guten Lagermetalleigenschaften von Kupfer-Zink-Legierungen mit Mangangehalten von über 3 °/o waren demnach bisher nicht bekannt.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen sollen keinen absichtlichen Zusatz von Eisen erhalten. Es ist jedoch ein Eisengehalt von unter 0,5 °/o zulässig, der als Verunreinigung in die Legierung hineingerät. Ein höherer Eisenzusatz ist unzweckmäßig, da er sich, besonders bei niedrigeren Mangangehalten, nicht in der. Legierung löst und als Sonderbestandteil -die Ursache von Riefenbildungen auf der Gleitfläche des Lagers oder der Lagerwelle bildet. Außerdem beeinträchtigt ein zu hoher Eisengehalt die Ziehbarkeit der Legierung. Zur Verbesserung der Lagermetalleigenschaften sowie der Bearbeitbarkeit können die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen noch einen Bleianteil von 0,5 bis 100/, aufweisen. Dieser Bleianteil soll jedoch nur bei gleichzeitiger Anwesenheit von Nickel vorhanden sein, durch welches die Aufnahmefähigkeit der Legierung für Blei und seine Verteilung verbessert werden.

Der Rest aller sich hiernach ergebenden Legierungszusammensetzungen besteht aus mehr als 5 °/o Zink.

Legierungsbeispiel

_ Ca. hin

M

Zn

65 bis 80 3,5 bis 6 - Rest

65 bis 80 3,5 bis 6

0,3 bis 8 Rest

wobei hierzu gegebenenfalls eines oder mehrerer der Metalle Nickel und/oder Kobalt bis 3 % oder Antimon bis 5 °/o gegeben werden können.

Mn AI _ Ni

Brinellhärte

0 o° o0 0° oo kg/,=2

76 6 5 - Rest 121

72 5 7 - Rest 190

65 6 0,3 - Rest 75

75 5 2 3 Rest 75

80 5 2 3 Rest 76

75 6 1;5 2 Rest 70

75 5 2 3 Rest 75

Cu - Mn AI Ni Pb Zn

°j° -

°/°

°jo

°/o

°/o °% -

65 bis 80 3,5 bis 6 0,3 bis 8 0,1 bis 3 - Rest

65 bis 80 3,5 bis 6 0,3 bis 8 0,1 bis 3 0,5 bis 10 mehr als 5 °/aZink

Die gute Ziehbarkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung ergibt sich aus den nachstehend angeführten mechanischen Eigenschaften:

C. Mn AI Ni Pb Zn Festigkeit Dehnung Härte nach Brinen

% °%

%

°% %

%

kg/nmi$

°/o kg/nIMz

75 I 5 2 f 3 I - I 15 I 47,6 I 60 I 74,7

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Zink-' Legierung, bestehend aus mehr als 63 bis 85 °/o Kupfer, 3,5 bis 6°/o Mangan, Rest Zink als Werkstoff für gegossene oder durch Warm- oder Kaltverformung hergestellte, einer Gleitbeanspruchung, insbesondere bei erhöhter Temperatur, ausgesetzte Maschinenteile, wie Lager, Lagerbüchsen, Schnek kenräder, Zahnräder und Gleitschuhe, nach Patentanmeldung V 16490 VI a/40 b (deutsche Auslegeschrift 1238 220).
2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, die zusätzlich noch bis 100/0 Aluminium enthält; wobei der Rest mehr als 5 °/o Zink ausmacht, für den im Anspruch 1 genannten Zweck: 3. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Zusammensetzung; die zusätzlich noch 0,1 bis 3 % Nickel und/oder Kobalt enthält, wobei der Rest mehr als 5 % Zink ausmacht, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 4. Verwendung einer Legierung der in einem der Ansprüche 1 bis 3 angegebenen Zusammensetzung, die zusätzlich noch bis 5 % Antimon enthält, wobei der Rest mehr als 5 % Zink ausmacht, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 5. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 3 oder 4 angegebenen Zusammensetzung, die neben Nickel zusätzlich noch 0,5 bis 10 % Blei enthält, wobei der Rest mehr als 5 °/o Zink ausmacht, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. 6. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung,bestehend aus 65 bis 80 °/o Kupfer, 3,5 bis 6 °/o Mangan, Rest Zink, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 7. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 2 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus 65 bis 80 °/o Kupfer, 3,5 bis 6 °/o Mangan, 0,3 bis 8 % Aluminium, Rest Zink, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. B. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 3 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus 65 bis 80 °/o Kupfer, 3,5 bis 6 °/o Mangan, 0,3 bis 8 °/o Aluminium, 0,1 bis 3 °/o Nickel, Rest mehr als 5 °/o Zink, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 9. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 5 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus 65 bis 80 °/o Kupfer, 3,5 bis 6 °/o Mangan, 0,3 bis 8 °/o Aluminium, 0,1 bis 3 °/o Nickel, 0,5 bis 10 °/o Blei, Rest mehr als 5 °/o Zink, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 686 321, 717 770; schweizerische Patentschrift Nr. 223 580; französische Patentschrift Nr. 1091463; USA: Patentschrift Nr. 2 494 736; »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, 19 (1948), S. 449 (Aktenzeichen V 38245 VI a/40 b) ; R. K ü h n e 1, »Werkstoffe für Gleitlager«, 2. Auflage, 1952, S. 270.