DE1527541B2

DE1527541B2 - Ausgangswerkstueck zum herstellen eines verbundstoffstreifens fuer lagermetallschalen

Info

Publication number: DE1527541B2
Application number: DE19641527541
Authority: DE
Inventors: Austin Henry; Gallatin Victor; Ann Arbor Mich. Beebe jun. (V.St.A.)
Original assignee: Federal-Mogul Corp., Detroit, Mich. (V.StA.)
Priority date: 1963-09-11
Filing date: 1964-08-24
Publication date: 1973-04-05
Also published as: US3350773A; DE1527541A1; DE1527541C3; GB1044829A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgangswerkstück zum Herstellen eines Verbundstoffstreifens für Lagermetallschalen, bestehend aus einem Stahlstreifen mit einem Überzug aus Kobalt oder Kobalt-Phosphor und einem Aluminiumstreifen.

Aus der britischen Patentschrift 930 419 ist die Herstellung von zusammengesetzten Schichtplatten aus verschiedenen Metallen bekannt, beispielsweise aus rostfreien Stählen, wie rostfreien Chrom- und Nickel-Chromstählen, welche an einen Eisen- oder Stahlträger gebunden werden können und wobei die zu plattierende Seite einen Überzug aus einem Metall der Gruppe Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Titan oder einer Eisen-Nickel-Legierung aufweist. Beide Oberflächen der zwei aneinander zu bindenden Schichten des Ausgangswerkstücks werden hier hauptsächlich deshalb mit einem solchen Überzug versehen, damit die Bildung von Oxyden längs dieser Oberflächen verhindert wird.

Aus der USA.-Patentschrift 3 078 563 ist ein Ausgangswerkstück aus einem Stahlstreifen und einem Aluminiumstreifen bekannt, bei welchem der Aluminiumstreifen einen Zinngehalt von etwa 15 bis 30% aufweist. Auf die Oberfläche des Stahlstreifens wird ein zusammenhängender Überzug aus einem Metall der Gruppe Nickel, Kupfer, Silber und Aluminium aufgebracht und anschließend der Aluminiumstreifen auf den Stahlstreifen aufgewalzt, indem die Streifen aufeinanderliegend durch ein Walzenpaar geführt werden und die Stärke des Aluminiumstreifens um mindestens 40% reduziert wird.

Bei der Herstellung eines Verbundstoff streif ens aus einem solchen Ausgangswerkstück ist jedoch eine gleichmäßige Scherfestigkeit der Bindung zwischen dem Stahl und dem Aluminium über die ganze Oberfläche nicht gegeben, so daß sich bei stark beanspruchenden Metallverformungsbehandlungen, wie sie bei der Herstellung von mit Flanschen versehenen Lagerschalen auftreten, eine beträchtliche Menge an Ausschuß ergibt. Infolge der bei diesen Metallverformungsvorgängen auf das Ausgangswerkstück ausgeübten Biegekräfte tritt in Bereichen mit geringerer Bindungsfestigkeit ein Abschälen der Metallstreifen voneinander auf, wodurch das betreffende Lager unbrauchbar wird.

Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift 2 937 435 die Bindung von im wesentlichen reinem Aluminium oder Aluminium mit hohem Reinheitsgrad, welches kleinere Anteile von Magnesium, Zink und Beryllium enthält, an einem Stahlträger unter Verwendung einer Aluminium-Silizium-Legierung-Zwischenschicht bekannt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Ausgangswerkstück zum Herstellen eines Verbundstoffstreifens zu schaffen, der eine gleichmäßige Scherfestigkeit der Bindung zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumstreifen aufweist und die Streifen sich auch bei starken Beanspruchungen bei anschließender Verformung nicht voneinander lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Überzug eine Dicke von 0,000635 bis etwa 0,0127 mm aufweist.

ίο Der Mechanismus, mit welchem erfindungsgemäß eine besonders gute Scherfestigkeit der Bindung erzielt wird, ist nicht völlig geklärt. Es spielt eine Vielzahl von komplizierten metallurgischen Überlegungen herein. An der Zwischenfläche werden Aluminium-Verbindungen und Komplexe ausgebildet, von denen einige brüchig sind und zu einer beträchtlichen Verminderung der erzielten Bindungsfestigkeiten führen. Ein Überzug aus Kobalt in der erfindungsgemäßen Stärke auf dem Stahlstreifen als Zwischenschicht zwisehen dem Stahlstreifen und dem Aluminiumstreifen, insbesondere einem Aluminiumlegierungsstreifen mit einem Zinngehalt von etwa 7 bis etwa 30%, ergibt nun überraschenderweise sehr hohe Scherfestigkeiten der Bindung, die im wesentlichen über die gesamte Verbindungsfläche des Verbundstoffstreifens gleichförmig und über die ganze Länge desselben vorhanden sind. Die erzielte Bindung widersteht auch stärkeren Verformungskräften, wie sie beispielsweise beim Herstellen von Lagerschalen aus dem erfindungsgemäßen Ausgangswerkstück auftreten. Der genannte Zinngehalt im Aluminiumstreifen wird insofern bevorzugt, als er die Schmiereigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der hergestellten Lagerschale verbessert.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Verbundstoffstreifens aus einem Ausgangswerkstück;

F i g. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine mit Flanschen versehene Halblagerschale, die aus dem mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung erzeugten Verbundstoffstreifen hergestellt ist;

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine typische Zugtestprobe, die angewendet wird, um die Scherfestigkeit der Bindung zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumstreifen zu bestimmen;

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3.

Der Stahlstreifen, mit dem der Aluminiumstreifen oder der Streifen aus einer Legierung auf Aluminiumbasis fest verbunden wird, kann aus einem handelsüblichen Walzstahl, wie CK 10 (DIN 17210) oder dem steiferen C 22 (DIN 17200) oder C 35 (DIN 17200) bestehen, wobei der letztgenannte Stahl jedoch weniger Kohlenstoff enthält (0,28 bis 0,34%) und damit dem amerikanischen Stahl SAE 1030 entspricht. Außer den handelsüblichen Walzstählen sind hochfeste Niederlegierungsstähle geeignet, die Legierungsbestandteile bis zu etwa 10 Gewichtsprozent enthalten. Solche Stähle werden häufig für diesen Zweck verwendet.

Der Aluminiumstreifen, aus dem die Lagerschicht des fertigen Lagers, das aus dem Verbundstoffstreifen erzeugt wird, gebildet ist, besteht aus reinem Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis, die hauptsächlich aus Aluminium besteht. Solche Legierungen enthalten z. B. 3% Cadmium, 1% Kupfer,

1 °/o Nickel, Rest Aluminium; oder 4% Silizium, 1 % Cadmium, Rest Aluminium; oder einen geringeren Zinngehalt, üblicherweise von etwa 5% bis etwa 7% Zinn, l°/o Kupfer, 1,5 % Silicium, 0,5 °/o Nickel, Rest Aluminium; oder auch einen höheren Zinngehalt, d.h. von etwa 15 bis etwa 30%Zinn und insbesondere von etwa 17,5 bis 22,5% Zinn, zusätzlich etwa 1% Kupfer, 0,3 % Verunreinigungen und den Rest Aluminium.

Aluminiumlegierungen der oben aufgeführten Art haben zu zufriedenstellenden Ergebnissen bei der Verwendung als Lagermaterial geführt, während Legierungen, die Zinn in größeren Mengen als 7% und vorzugsweise von etwa 15% bis 30 Gewichtsprozent besitzen, sich für diesen Zweck als besonders geeignet erwiesen haben. Der hier verwendete Ausdruck »Aluminiumstreifen« soll daher sowohl Reinaluminiumstreifen als auch Streifen aus Aluminiumlegierungen der obenerwähnten Arten, die verschiedene Mengen von üblicherweise verwendeten Legierungsbestandteilen enthalten, umfassen.

Bei der Herstellung des Ausgangswerkstücks wird ein kontinuierlicher Stahlstreifen 10 (Fig. 1) von einer Rolle 12 abgewickelt, durch einen Behälter 14 geführt und von mehreren Führungsrollen 16 umgeleitet. In dem Behälter befindet sich ein Beschichtungsbad. Nachdem der Streifen den Behälter verlassen hat, sind eine oder beide Flächen desselben mit Kobalt überzogen. Der überzogene Stahlstreifen wird hierauf getrocknet. Ein Aluminiumstreifen 18 wird von einer Rolle 20 abgewickelt und über den Stahlstreifen geführt, wonach beide Streifen zwischen einem Paar Führungsrollen 22 hindurch und in einen Ofen oder in eine Kammer 24 zur Vorerhitzung geführt werden. Die erhitzten Streifen treten aus dem Vorerhitzer aus und werden durch eine Walzvorrichtung geführt, die aus einer oberen Walze 26, die sich in Kontakt mit dem Aluminiumstreifen, und einer unteren Walze 28 besteht, die sich in Kontakt mit der unteren Seite des Stahlstreifens befindet. Die Walzvorrichtung bewirkt eine gesteuerte Verdichtung und eine Bindung der zwei Streifen in fester Phase. Der Verbundstoffstreifen 30 kann hierauf durch einen Ofen oder eine Erhitzungskammer 32 in Abhängigkeit von der Art des Aluminiumstreifens geführt werden, worauf er auf eine ganz bestimmte einregulierte erhöhte Temperatur eine bestimmte Zeit lang erhitzt wird, um eine Stabilisierung oder Vernetzung des Aluminiumstreifens und der Bindung zwischen dem Aluminiumstreifen und dem darunterliegenden Stahlstreifen zu bewirken. Nach dieser Wärmebehandlung kann der Verbundstoffstreifen auf eine Vorratsrolle 34 aufgewickelt werden. Der Verbundstoffstreifen kann anschließend bei der Verarbeitung gestanzt, geprägt und bearbeitet werden, um Lagerschalen mit gewünschtem Format und gewünschter Größe herzustellen.

Auf die in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene, bevorzugte Weise erfolgt das Verbinden des Stahlstreifens und des Aluminiumstreifens kontinuierlich, so daß ein endloser fertiger Verbundstoffstreifen gebildet wird. Jedoch kann das Überziehen des Stahlstreifens mit Kobalt auch getrennt erfolgen, woraufhin der überzogene Stahlstreifen von einer Spule direkt und kontinuierlich in die Kammer 24 abfließt.

In jedem Fall wird nach einer entsprechenden Reinigung der Stahlstreifen überzogen, wobei ein Überzug von etwa 0,000635 bis etwa 0,0127 mm und vorzugsweise von etwa 0,00127 mm aus Kobalt oder Kobalt-Phosphor auf diejenige Oberfläche des Stahl-Streifens aufgebracht wird, die mit dem Aluminiumstreifen verbunden wird. Überzüge mit einer Stärke von weniger als etwa 0,000635mm haben sich als ungenügend herausgestellt, um eine ausreichende Sperre gegen die Bildung der eingangs erwähnten Stahl-Aluminium-Verbindungen zu gewährleisten und gleichzeitig Bindungen der erforderlichen Stärke zu erreichen. Überzugsstärken größer als etwa 0,0127 mm ergaben keine bemerkenswerte Verbesserung, weshalb die Verwendung dieser stärkeren Überzüge gewöhnlich unwirtschaftlich ist.

Der Kobalt-Überzug kann durch übliche elektrolytische Einrichtungen oder durch einen katalytischen oder »elektrodenlosen« Oberflächenniederschlag unter Erzeugung eines Kobalt-Phosphor-Uberzuges erhalten werden. Elektrolytisch niedergeschlagenes Kobalt kann mit wohlbekannten Verfahrensmaßnahmen unter Verwendung einer wäßrigen sauren Lösung, die ein Kobaltsalz enthält, das zu das Bad modifizierenden Bestandteilen zugesetzt ist, erhalten werden. Ein typisches wäßriges, saures Kobaltelektroplattierungsbad, das verwendet werden kann, enthält 504 g/l Kobaltsulfat, 17 g/l Natriumchlorid und 45 g/l Borsäure. Die Lösung wird so eingestellt, daß sie einen pH-Wert von etwa 5,2 besitzt. Zweckmäßigerweise wird bei einer Temperatur von etwa 23° C gearbeitet. Es wurde gefunden, daß bei Verwendung eines galvanischen Bades dieser Zusammensetzung eine Behandlungsdauer von 85 Sekunden bei einer Stromdichte von etwa 40 Ampere pro 900 cm² erforderlich ist, um einen Kobaltüberzug auf einer Stahlfläche niederzuschlagen, der eine Stärke von 0,00127 mm besitzt.

Ein ähnlicher Überzug aus Kobalt-Phosphor kann erhalten werden, indem eine Lösung von z. B. 30 g/l Kobaltchlorid, 10 g/l Natriumhypophosphat, 50 g/l Ammoniumchlorid und 100 g/l Natriumeitrat verwendet wird. Die Lösung wird auf einen pH-Wert zwisehen 8 und 9 eingestellt. Wenn sie bei einer Temperatur von etwa 90° C angewandt wird, muß die Stabioberfläche etwa 5 Minuten lang in diese Lösung ein- getaucht werden, um einen Kobalt-Phosphor-Uberzug mit einer Stärke von etwa 0,00127 mm zu erhalten. Der Kobalt-Überzug auf dem Stahlstreifen ist hinreichend oxydationsbeständig, um zu ermöglichen, daß der überzogene Stahlstreifen innerhalb von meh-

so reren Tagen nach dem Aufbringen des Niederschlags ohne jede weitere Oberflächenbehandlung verwendbar ist. Wenn das Aufwalzen des Aluminiums auf den überzogenen Stahlstreifen nicht innerhalb einer Zeitspanne erfolgt, die größer ist als einige Tage, ist es gewöhnlich wünschenswert, die überzogene Oberfläche beispielsweise mit einer weichen Drahtbürste zu behandeln, um irgendeinen oxydischen Niederschlag, der sich auf der Oberfläche des Kobaltüberzugs bilden kann, zu entfernen.

Die Oberfläche des Aluminiumstreifens, die mit dem Stahlstreifen, der mit der Kobaltschicht beschichtet wurde, verbunden werden soll, wird zuerst gereinigt, um eventuell vorhandenes Fett, vorhandenen Staub oder andere Verunreinigungen von dieser Oberfläche zu entfernen. Dann wird das Aluminium einer physikalischen Reinigung unterzogen z. B. mit einer Drahtbürste, um einen Oxydfilm vor der Oberfläche zu entfernen. Alternativ kann eine

chemische Reinigung, wie sie allgemein bekannt ist, für diesen Zweck verwendet werden.

Der überzogene Stahlstreifen und der gereinigte Aluminiumstreifen werden dann in einer Kammer, z.B. der Kammer24 in Fig. 1, vorerhitzt, wobei die Streifen auf eine Temperatur von etwa 148 bis 510° C in einer reduzierten Atmosphäre erhitzt werden. Wenn Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit geringen Legierungsbestandteilen aufgewalzt werden, beträgt die bevorzugte Vorerhitzungstemperatur etwa 482° C. Wenn Aluminium-Zinn-Legierungen mit einem Anteil von etwa 5 bis 7 % Zinn aufgewalzt werden, wird eine Vorerhitzungstemperatur von etwa 426° C bevorzugt. Eine Reduktion bei der Vorerhitzungstemperatur ist durch den Einschluß von relativ niedrigschmelzenden Legierungsbestandteilen, z.B. Zinn, notwendig, um ein Ausschwitzen des niedrigschmelzenden Bestandteils während des Verdichtens in der Walzvorrichtung zu verhindern. Wenn z. B. Aluminiumlegierungen mit niedrigem Zinngehalt verwendet werden, ist es nicht notwendig, daß die Vorerhitzungstemperatur auf ein Niveau unterhalb des Schmelzpunkts des niedrigschmelzenden Bestandteils reduziert wird. Es werden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, wenn die Vorerhitzungstemperatur lediglich von etwa 482 auf etwa 426° C herabgesetzt wird. Wenn andererseits Aluminiumlegierungen mit relativ hohem Zinngehalt mit Stahl verbunden werden, beispielsweise solche Legierungen, die zwischen etwa 15 und etwa 30% Zinn enthalten, ist es notwendig, die Vorerhitzungstemperatur unter den Schmelzpunkt von Zinn, nämlich unter etwa 232° C zu senken, um ein übermäßiges Ausschwitzen von Zinn zu vermeiden, das sich aus der Aluminium-Zinn-Legierung ausscheidet und in der Bindungsgrenzschicht in gev schmolzenem, metallischem Zustand ansammeln würde und dadurch eine feste Bindung beeinträchtigen könnte.

Wenn aufgewalzte Aluminiumlegierungsstreifen einen relativ hohen Prozentsatz an Legierungsbestandteilen mit niedrigem Schmelzpunkt aufweisen, wird vorzugsweise nur der kobaltüberzogene Stahlstreifen vorerhitzt. Danach wird der Aluminiumstreifen auf den vorerhitzen Stahlstreifen aufgelegt und eine Erhitzung des Aluminiumstreifens auf die richtige Temperatur durch Wärmeleitung bewirkt. In jedem Fall, d. h., wenn der Aluminiumstreifen zusammen mit dem Stahlstreifen oder wenn der überzogene Stahlstreifen allein vorerhitzt wird, erfolgt das Vorerhitzen in einer reduzierten Atmosphäre, beispielsweise wie sie durch Teilverbrennung von Erdgas erhalten wird. Wasserstoffatmosphären ebenso wie gecrackte Ammoniakatmosphären sind für diesen Zweck ausreichend. Die Verwendung einer reduzierten Atmosphäre verhindert die Bildung von Oxyden auf der Oberfläche der beiden zu verbindenden Streifen während des Vorerhitzens. Nach der Vorerhitzungsphase werden der Stahlstreifen und der Aluminiumstreifen, die aufeinanderliegen, aus dem Ofen heraus und unmittelbar in die Walzvorrichtung eingeführt, vorzugsweise während die Streifen sich noch in der reduzierenden Atmosphäre befinden. Die obere Walze 26 und die untere Walze 28 der Walzvorrichtung werden beispielsweise durch Heizvorrichtungen 36 (Fig. 1) auf eine Temperatur zwischen etwa 93 und 315° C erhitzt, während die Streifen, die auf eine Temperatur zwischen 148 und 51O⁰C vorerhitzt wurden, gewalzt werden. Wenn Aluminiumlegierungen mit relativ hohen Prozentsätzen an niedrigschmelzenden Legierungsbestandteilen gewalzt werden, werden die Walzen nicht erhitzt, um eine weitere Erhitzung des Streifens über die verhältnismäßig niedere Vorerhitzungstemperatur zu vermeiden, die so eingestellt ist, daß sie etwas unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigschmelzenden Be-Standteils liegt.

Die Walzvorrichtung besitzt eine obere Walze 26, die sich in Kontakt mit dem Aluminiumstreifen befindet und deren Durchmesser geringer als die Hälfte des Durchmessers der unteren Walze 28 ist, die sich mit der Unterseite des Stahlstreifens in Kontakt befindet. Bei dieser Anordnung bewirkt die obere Walze 26 einen spezifischen Druck auf den Aluminiumstreifen, der höher ist als der Druck, der auf den Stahlstreifen ausgeübt wird, wobei eine wesentlieh größere Verformungsarbeit durch die obere Walze im Vergleich zu der unteren Walze geleistet wird. Deshalb wird der Stahlstreifen durch die Bearbeitung nur minimal gehärtet, und üblicherweise überschreitet die Härte den Wert 10 nicht, gemessen in Rockwell-B-Einheiten, wodurch die darauffolgenden Metallverformungsarbeiten, denen das Ausgangswerkstück unterworfen wird, wesentlich erleichtert werden, ohne daß der fertige Artikel einen übermäßigen Restspannungsgradienten besitzt. Die obere Walze 26 besitzt, um optimale Ergebnisse zu erhalten, einen Durchmesser, der so klein wie möglich ist, d.h., die Walze muß eine gerade noch ausreichende Festigkeit besitzen, so daß sie sich während des

- Walzens nicht verformt. Zweckmäßige DurchmesserVerhältnisse der unteren und oberen Walze sind 2 oder größer. Mit diesen Verhältnissen werden befriedigende Ergebnisse erzielt. Verhältnisse größer als 5 werden bevorzugt.

Unabhängig von der besonderen Ausbildung der Walzvorrichtung wird der Walzvorgang, um eine gute Bindung zwischen dem Aluminiumstreifen und dem Stahlstreifen zu erhalten, so gesteuert, daß wenigstens eine 40%ige Stärkenverringerung des AluminiumStreifens und vorzugsweise eine Reduzierung von zwisehen etwa 50 und 75% der Stärke des AluminiumStreifens erreicht wird.

Die daraus entstehende Schichtung kann, wenn sie einen. Aluminiumstreifen aufweist, der im wesentliehen aus reinem Aluminium oder Legierungen von Aluminium mit relativ geringen Prozentsätzen von niedrigschmelzenden Legierungsbestandteilen, wie z.B. bis zu 7°/oZinn, besteht, direkt für die Herstellung von Lagerschalen od. dgl. verwendet werden. Es wurde gefunden, daß mit Aluminiumlegierungen der erwähnten Art die Kobaltzwischenschicht eine wesentliche Zunahme der Bindungsfestigkeit zwischen dem Stahl- und dem Aluminiumstreifen bewirkt, so daß keine weiteren Verfahrensschritte mehr erforderlieh sind. Wenn andererseits der Aluminiumstreifen aus einer Aluminiumlegierung besteht, die einen relativ großen Prozentsatz, beispielsweise mehr als 7% und vorzugsweise von etwa 15 bis etwa 30%, eines niedrigschmelzenden Legierungsbestandteils, z. B. Zinn, besitzt, ist es erforderlich, den zusammengesetzten Streifen noch einer gesteuerten Wärmebehandlung zu unterwerfen, die gleichzeitig eine Verbesserung der Bindungsfestigkeit und eine Veredelung oder Vernetzung der Aluminiumlegierungsschicht bewirkt.

Wird eine Aluminiumlegierung verwendet, die z. B.

mehr als 7% Zinn enthält, so wird der zusammengesetzte Streifen einer Wärmebehandlung bei einer gesteuerten Temperatur im Bereich von etwa 315 bis zu 454° C so lange unterworfen, daß eine Vernetzung und Stabilisierung der Aluminiumschicht erreicht wird, um eine zusätzliche Verbesserung der Bindungsfestigkeit zwischen dem Aluminiumstreifen und dem Stahlstreifen zu erhalten. Es sind zwar Temperaturen im Bereich von etwa 315 bis etwa 398° C wirksam,

nach Fig. 2 besitzt eine innere halbzylindrische Oberfläche 40, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, und einem Paar gekrümmter Seitenflansche 42, die mit dem Aluminium-Lagerwerkstoff auf ihren Außenseiten beschichtet sind.

Um die hohe Bindungsfestigkeit des Ausgangswerkstücks nach der Erfindung zu demonstrieren, wurden eine Reihe von Testproben A, B und C der um die Vernetzung und Veredelung oder Verfeine- io in den F i g. 3 und 4 dargestellten Art hergestellt und rung der Aluminiumlegierungsschicht zu erhalten, Zugspannungen unterworfen, um die Scherfestigkeit diese Temperaturen sind jedoch weniger wirksam, um der Bindung zwischen dem Aluminium und dem eine verbesserte Bindungsfestigkeit zu erhalten. Stahlstreifen zu bestimmen. Jede Zugfestigkeits-Test-Höhere Temperaturen, wie z.B. Temperaturen von probe besaß eine Breite von 25,4mm und ein Paar etwa 398 bis zu etwa 454° C und vorzugsweise zwi- 15 Querschlitze oder Nuten 44, die sich durch den AIuschen etwa 412 und 440° C haben sich besonders miniumstreifen 18 und den Stahlstreifen 10 erwirksam für die Erzeugung einer wesentlichen Zu- streckten, wobei eine Fläche 46 zwischen den Nuten nähme der Bindungsfestigkeit erwiesen, während belassen wurde, die etwa 0,5 mm breit war. Diese gleichzeitig eine Vernetzung . und Veredelung der Fläche war die dem Scherversuch ausgesetzte Fläche. Struktur der Aluminiumschicht erhalten wird. Es 20 Ein Paar öffnungen 48 wurden in beide Enden des wurde gefunden, daß Temperaturen über etwa Teststreifens eingebracht, um die Halterung desselben 454° C bewirken, daß die Komponente mit dem und die Anwendung einer Zugkraft zu erleichtern,
niedrigen Schmelzpunkt zu stark schmilzt, insbeson- Der zusammengesetzte Streifen A bestand aus

dere wenn die Aluminiumlegierungen zwischen 15 einem Stahlstreifen mit einem elektrolytisch aufge- und 30% Zinn enthalten. In diesem Fall sammelt 25 brachten Kobalt-Überzug von 0,00127 mm Stärke, sich in der Grenzschicht zuviel Zinn an, was die an- auf den ein im wesentlichen aus reinem Aluminium gestrebte Bindungsfestigkeit beeinträchtigt. Aus
diesem Grund werden die Wärmebehandlungen von
viel Zinn enthaltenden Aluminiumlegierungen vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 412 und 30
440° C durchgeführt.

Die Dauer der Wärmebehandlung hängt von der
verwendeten Temperatur ab. Es wurde gefunden, daß
Wärmebehandlungszeiten von nur etwa 1 Minute bei
einer Temperatur von 315° C eine bedeutende Ver- 35 426° C auf einen Stahlstreifen aufgewalzt wurde, auf besserung der Bindungsfestigkeit und der Veredelung den elektrolytisch ein Kobaltüberzug aufgebracht der Aluminiumschicht zur Folge haben. Eine Wärme- worden war, der eine Stärke von 0,00127 mm besaß, behandlung des zusammengesetzten Streifens von Der zusammengesetzte Streifen C bestand aus einer

etwa 1 Minute bei einer Temperatur zwischen etwa 412 Zinn-Aluminium-Legierung, die einen Gehalt von und etwa 440° C hat eine noch bessere Bindungs- 4° 20 % Zinn, etwa 1 "Vo Kupfer, bis zu 0,3 °/o übliche festigkeit und Veredelung der Aluminiumschicht, ver- Verunreinigungen und den Rest Aluminium enthielt, gleichsweise zu der Behandlung, die bei 315° C die und die auf einen Stahlstreifen aufgewalzt worden gleiche Zeit lang durchgeführt wurde, zur Folge. war, auf den elektrolytisch Kobalt aufgebracht

Um eine ausreichende Behandlungszeit bei der wurde, wobei der Kobaltüberzug eine Stärke von Vorerhitzungstemperatur zu gewährleisten, um die 45 0,0127 mm besaß, das Aufwalzen bei einer Tempeverbesserte Bindung und Vernetzung der Aluminium- ratur von 221° C unter einer Stärkereduzierung der

bestehender Streifen bei einer Temperatur von 482° C und unter Reduzierung der Stärke des Aluminiumstreifens von etwa 50% aufgewalzt wurde.

Die Aluminiumschicht des Streifens B bestand aus einer Aluminiumlegierung, die von etwa 5,5 bis etwa 7% Zinn, 1% Kupfer, 1,5% Silizium, 0,5% Nickel, Rest Aluminium, enthielt, wobei diese Schicht oder dieser Streifen bei einer Temperatur von etwa

schicht zu erhalten, werden dort Zeiten von etwa 5 Minuten bevorzugt. Längere Zeiten können angewandt werden, beispielsweise bis zu einer Stunde. Die Dauer der Vorerhitzung über 10 Minuten ist vom wirtschaftlichen Standpunkt nicht zu empfehlen und bringt keine bedeutende Verbesserung hinsichtlich der Bindungsfestigkeit und der Vernetzung der Aluminiumschicht über das Ergebnis hinaus, das mit einer 5 Minuten lang dauernden Behandlung erreicht wird, mit sich. Es ist klar, daß unter der Dauer der Wärmebehandlung die Zeit verstanden wird, bei der das Ausgangswerkstück bereits eine Temperatur innerhalb des Vorerhitzungsbereiches von etwa 315 bis etwa 454° C angenommen hat und daß die Zeit-Intervalle bei dieser Zeitangabe ausgeschlossen sind, die notwendig sind, um das Ausgangswerkstück auf diese Temperatur zu erwärmen und es nachher auf Raumtemperatur abzukühlen. Nach dem Aufwalzen und/oder der Wärmebehandlung erfolgt Abkühlung in der Luft auf Raumtemperatur, wonach die Herstellung von Lagerschalen 38 nach F i g. 2 erfolgen "kann. Die mit Flanschen versehene Lagerschale

Aluminiumschicht von 60% erfolgte und erne Wärmebehandlung bei 426° C 5 Minuten lang durchgeführt wurde.

Die Zugfestigkeitswerte, die die Bruchgrenze oder die Abschergrenzfestigkeit der Bindung jeder einzelnen Probe wiedergeben, sind nachfolgend tabelliert (Bruchfestigkeit der Bindung: kg/cm²):

Probe	Streifen A	Streifen B	Streifen C
1	703	1055	661
2	829	1118	815
3	808	984	654
4	738	1146	703
5	829	1026	745
6	822	1055	759
7	780		654
8			759
9			724
10			661
11			766

309 514/121

Aus den vorstehenden Werten kann entnommen werden, daß die Bruchfestigkeit der Testproben für ein und dieselbe Probenart (Streifen) im wesentlichen konstant ist, was die Gleichförmigkeit und die Gleichmäßigkeit der festen Bindungen, die der Verbundstoffstreifen aus dem Ausgangswerkstück nach der Erfindung besitzt, beweist.

10

Vergleichsversuche, die mit Proben durchgeführt wurden, welche aus einem Aluminiumstreifen bestanden, der direkt auf den bloßen, nicht mit Kobalt überzogenen Stahlstreifen aufgewalzt wurde, ergaben eine Bruchfestigkeit, die willkürlich zwischen 281 und 703 kg/cm² schwankte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Ausgangswerkstück zum Herstellen eines Verbundstoffstreifens für Lagermetallschalen, bestehend aus einem Stahlstreifen mit einem Überzug aus Kobalt oder Kobalt-Phosphor und einem Aluminiumstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Dicke von 0,000635 bis etwa 0,0127 mm aufweist.