DE1278109B

DE1278109B - Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung zur Herstellung von gepresstem und gewalztem Halbzeug zur Weiterverarbeitung zu Lager, Lagerbuechsen u. dgl.

Info

Publication number: DE1278109B
Application number: DEV19297A
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Vaders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-09-02
Filing date: 1960-09-02
Publication date: 1968-09-19

Description

Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung zur Herstellung von gepreßtem und gewalztem Halbzeug zur Weiterverarbeitung zu Lager, Lagerbüchsen u. dgl. Die Verwendung von Kupferlegierungen mit Lagermetalleigenschaften zur Herstellung von Rohren oder Streifen, aus denen Lagerbüchsen gefertigt werden, ist nicht neu. Es gibt mehrere DIN-Legierungen, so die Sondermessinge 57 Al 1 und Al 2 sowie das Sondermessing 68, die dem gleichen Zweck dienen. Aber auch zinkfreie Legierungen, wie z. B. die Zinnbronze mit 8% Zinn und 9211/o Kupfer nach DIN-17662, werden häufig zur Anfertigung von Lagerbüchsen verwendet.
Den Gegenstand der Erfindung bildet dagegen die Verwendung einer Kupfer-Mangan-Blei-Legierung mit mehr als 5 bis 15 % Mangan, 0,2 bis weniger als 3 % Blei, Rest Kupfer zur Herstellung von gut spanabhebend bearbeitbaren Rohren, Stangen, Preßteilen, Blechen und Bändern durch Pressen oder Waizen und gegebenenfalls anschließendes Ziehen, aus denen Lager, Lagerbüchsen u. dgl. gefertigt werden. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß solche Kupfer-Mangan-Blei-Legierungen, im Gegensatz zu der bisher herrschenden Meinung, sich durch sehr gute Lagermetalleigenschaften auszeichnen, wie sich aus vielen Vergleichsversuchen mit den oben angeführten Standardlegierungen ergab. Die erreichte Maximalbelastbarkeit als Lagerbüchse betrug in einzelnen Fällen mehr als das Doppelte der Belastbarkeit, die bei den bekannten Legierungen erreicht werden konnte.
Reine Kupfer-Mangan-Legierungen sind sehr zäh und lassen sich nur schwierig mit schneidenden Werkzeugen bearbeiten. Der der Legierung beigegebene Bleigehalt ist daher von grundlegender Bedeutung, da er die wirtschaftliche und einwandfreie Herstellung von Lagern und Lagerbüchsen aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen erst ermöglicht. Außerdem werden die Gleiteigenschaften durch den Zusatz von Blei verbessert.
Neben Kupfer, Mangan und Blei können die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen noch einen Gehalt von 0, 1 bis 1 % Silizium aufweisen, der einen günstigen Einfluß sowohl auf die Preßbarkeit als auch auf die Lagermetalleigenschaften ausübt.
Eisen kann in einer Menge von 0,2 bis 5% zugesetzt werden. Da es in der Grundlegierung kaum löslich ist, verbessert es als härterer Sonderbestandteil in einer weicheren Grundmasse die Gleiteigenschaften in ähnlicher Weise wie das (,x+ ö)-Eutektoid in den a-Mischkristallen einer Kupfer-Zinn-Legierung. Bei einem zu hohen Gehalt an Eisen innerhalb der oben angegebenen Grenzen wird die Verarbeitbarkeit in kaltem Zustand stark beeinträchtigt, so daß nur noch Preßrohre und Preßteile aus der Legierung hergestellt werden können, die keiner weiteren Kaltverformung mehr unterliegen.
Durch einen weiteren Nizkelzusatz von 0, 1 bis 5 wird die Gießbarkeit der Legierung gesteigert, und vor allem, wenn gleichzeitig Eisen vorhanden ist, werden die Härte und Festigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung erhöht, was zum Teil auf die vermehrte Löslichkeit des Eisens bei Gegenwart von Nickel zurückzuführen ist.
Ganz besonders verbessert wird die Gießbarkeit der zu schneller Oxydation neigenden Kupfer-Mangan-Legierungen durch einen Aluminiumzusatz in den Grenzen von 0,1 bis 1,5%. Wie im Fall des Siliziums, setzen auch höhere Aluminiumgehalte die Kaltverarbeitbarkeit der Legierungen herab. So nimmt z. B. die Brinell-Härte einer Legierung nach der Erfindung durch einen Aluminiumzusatz von nur 1% von 79 auf 112 kg/mm2 zu.
Es sind schon eine Anzahl von Legierungen mit höheren Mangangehalten als Gleitlagermetalle empfohlen worden. Die betreffenden Patentschriften oder Literaturangaben sagen jedoch nichts über die Zusammensetzung aus, welche eingehalten werden muß, um die Herstellung von Rohren usw., wie sie Gegenstand der Erfindung bilden, zu ermöglichen. In einem Fall wird eine Kupfer-Mangan-Legierung für die Herstellung von Pumpenstangen vorgeschlagen. Von dieser Verwendung läßt sich aber nicht auf die Anwendbarkeit der gleichen Legierung für die Herstellung von Lagern und Lagerbüchsen aus Rohren schließen, denn Pumpenstangen bestehen häufig aus Eisen, das keine nennenswerte Gleiteigenschaften besitzt. In einer weiteren britischen Patentschrift wird vorgeschlagen, bei Kupfer-Zinn-Legierungen das Zinn durch Mangan zu ersetzen und den Kupfer- Mangan-Legierungen noch andere Zusätze vor allen Dingen von Aluminium in einer Menge von nicht weniger als 2% hinzuzufügen. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen haben hiergegen nur einen Aluminiumzusatz von nicht mehr als 1,511o, nachdem sich, wie oben erwähnt, herausgestellt hat, daß bereits bei nur 1 % Aluminium die Kaltverarbeitbarkeit stark herabgesetzt wird; bei einem Gehalt von 2% Aluminium nimmt die Härte der Legierung so stark zu, daß es nicht mehr möglich ist, genau , gez ogene Rohre aus einer solchen Legierung herzustellen.
Gegenüber den Kupfer-Zinn-Legierungen nach DIN 17662 haben die Kupfer-Mangan-Legierungen den wesentlichen Vorteil des geringeren Preises, nachdem das Zinn ein sehr teueres Metall ist. Außerdem halten die Kupfer-Mangan-Legierungen beträchtlich höhere Lagertemperaturen aus als die Kupfer-Zinn-Legierungen. Die Schmelztemperatur des Zinns liegt bei 2321 C, die des Mangans dagegen bei 12451 C.

Nachstehend sind einige erfindungsgemäß zu verwendende Legierungszusammensetzungen angegegeben, wobei die Beispiele 1 bis 3 und 5 bevorzugt gemäß Erfindung verwendet werden.

1. 7 0,2 bis bis weniger 10 % Mang als an 3 eio. ' Blei,

Rest Kupfer.

2. 7 bis10l)/&Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei,

0, 1 bis 1 19/ü Silizium,

Rest Kupfer.

3. 7 bis 10 1% Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei,

0,1 bis 1% Aluminium,

Rest Kupfer.

4. 7 bis 1011/o Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei,

0, 1 bis 1 1% Aluminium,

0,1 bis 1,0/9 Silizium,

Rest Kupfer.

5. 7 bis 10 0/e Mangan,

0,2 bis weniger als 3 11/9 Blei,

0,2 bis 1,5 % Eisen,

Rest Kupfer.

6. 7 bis 101%Mangan,

0,2 bis weniger als 3% Blei,

0,2 bis 1,5% Eisen,

0, 1 bis 1, 5 Ofe Aluminium,

Rest Kupfer.

7. 7 bis 10 % Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei,

0, 1 bis 5 0/9 Nickel,

Rest Kupfer.

8. 7 bis 10 % Mangan,

0,2 bis weniger als 3 1% Blei,

0,1 bis 5% Nickel-,

0,1 bis 1,04 Sflizium,

Rest Kupfer.

9. 7 bis 10 % Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei

t3

0,2 bis 3 % Eisen,

0, 1 bis 5 % Nickel,

Rest Kupfer.

10. 7 bis 10 % Mangan,

0,2 bis weniger als 3 % Blei,

0,2 bis 3 "/& Eisen,

0, 1 bis 5 0/a Nickel,

0, 1 bis 104 Aluminium,

Rest Kupfer.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung mit über 5 bis 15% Mangan, 0,2 bis weniger als 3 % Blei, Rest Kupfer zur Herstellung von gut spanabhebend bearbeitbaren Rohren, Stangen, Preßtellen, Blechen und Bändern durch Pressen sowie Walzen und gegebenenfalls anschließendes Ziehen, aus denen Lager, Lagerbüchsen u. dgl. geliefert werden.
2. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Zusatz von 0, 1 bis 1 % Silizium, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. 3. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch einen oder beide der Zusätze 0,1 bis 51/o Eisen und 0, 1 bis 5 1/o Nickel, für den in Ansprach 1 genannten Zweck. 4. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen weiteren Zusatz von 0,1 bis 1,5% Aluminium, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. 5. Verwendung einer Kupfer-Mangan-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit 7 bis 10% Mangan, 0,2 bis weniger als 3% Blei und einem oder mehreren der Zusätze von 0,1 bis 1% Silizium, 0,1 bis 1,5% Eisen, 0,1 bis 3% Nickel und 0,1 bis 0,51/o Aluminium, Rest Kupfer, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. 6. Wärmebehandlung der in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 genannten Erzeugnisse zur Erhöhung der Verformbarkeit oder zur Erzielung bestimmter mechanischer Eigenschaften, bestehend in einem Glühen bei Temperaturen von 600 bis 10001 C mit oder ohne nachfolgendes Abschrecken, sowie gegebenenfalls einer Anlaßbehandlung bei Temperaturen von 50 bis 500' C über eine Zeitdauer von 2 bis 30 Stunden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 286 276, 295 769; Deutsches Kupfer-Institat, »Messing«, 1956, S. 20, 21, und »Die Aluminiumbronzen«, 1958, S. 44. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1201560.