DE1940463A1 - Verwendung von zinn- und antimonarmen Bleilegierungen mit Arsenbeimengungen als Lagermetall - Google Patents
Verwendung von zinn- und antimonarmen Bleilegierungen mit Arsenbeimengungen als LagermetallInfo
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Description
194O463
Verwendung von Zinn- und Antimon-armen Bleilegierungen mit Arsenbeimengungen als Lagermetall
Werkstoffe der Basis Blei-Antimon-Zinn-Kupfer mit Blei als Hauptbestandteil gehören als Zinn-arme Bleilagermetalle schon seit vielen
Jahren zum festen Bestand der Technik.
Die bekanntesten Legierungen dieser Art, Weißmetall 5 und Weißmetall 10
(nach DIN 1703 auch mit LgPbSn5 oder LgPbSnIO bezeichnet), haben folgende Grundzusammensetzung:
Weißmetall 5: 77,5 bis 79,5 % Pb; 14,5 bis 16,5 % Sb; 4,5 bis 5,5 % Sn
und 0,5 bis 1,5 % Cu.
Weißmetall 10: 72,5 bis 74,5 % Pb; 14,5 bis 16,5 % Sb; 9,5 bis 10,5 % Sn
und 0,5 bis 1,5 % Cu.
In beiden Legierungen sind begrenzte Mengen an Eisen, Zink und Aluninium
als Verunreinigungen zulässig.
009811/0970
Von diesen beiden Grundtypen kennt die Lagermetalltechnik Abwandlungen
mit Legierungszusätzen an Kadmium, Nickel und Arsen. Legierungen dieser
Art (nach DIN 1703 auch rait LgPbSnGCd und LgPbSnS)Cd bezeichnet) haben
folgende Zusammensetzung:
Weißmetall 6: 14 bis 16 % Sb; 5 bis 7 f. Sn; 0,8 bis 1,2 % Cu; 0,6 bis
1,0 % Cd; 0,2 bis 0,6 % Ni; 0,3 bis 1,0 % As; Rest Blei.
Weißmetall 9: 71,9 bis 77,3 % Pb; 13 bis 15 % Sb; 8 bis 10 % Sn; 0,8
bis 1,2 % Cu; 0,3 bis 0,7 % Cd; 0,3 bis 1,0 % As; 0,2 bis 0,6 Ni; Rest
Blei.
Gemeinsam ist allen diesen Bleilagermetallen ein relativ höher Antimongehalt
von 13 bis 16,5 % und Kupferbeimengungen bis zu 1,5 %. Vor allem
der hohe Antimongehalt soll den Legierungszweck sichern. Er soll das
Lagermetall dazu befähigen, bei guten Gleiteigenschaften höheren mechanischen Lagerbelastungen standzuhalten.
Zinn-arme und Antimon-reiche Bleilagerraetalle dieser Art sind auch in
Anderen Werkstoffnormen wie z. B. den AStM- und SA^-Nornen enthalten.
Sie haben im Prinzip das gleiche Merkaal: relativ hohe Antiaonfehalte
von wenigstens etwa 9 % bei gegebenenfalls geringen Kupferbeimengungen
und Sonderzusätzen, etwa analog* zu den Weißmetallen 6 und 9.
Andererseits sind aber auch Blei-Antinon-Zinn-Legierungen bekannt, deren
. Antiaonanteil wesentlich kleiner ist, bei denen Kupfer nicht oder nur in
1)09911/0979
19 4OA 6-3.
kleinen Blenden vorhanden ist und die durch weitere Beimengungen modifiziert
sein können. Im allgemeinen werden in diesem Fall dieselben Elemente als Legierungszusatz verwendet, die auch in Antimon-reichen und
Zinn-armen Bleilegierungen gebräuchlich sind. Diese Legierungen werden
gemäß dem heutigen Stande der Technik jedoch nicht als Lagermetalle verwendet. Wegen der meist.geringen Härte dieser Antimon-armen Legierungen
wird ihre Belastbarkeit in technischen Legierungen als unzureichend angesehen.
Sie dienen ausschließlich anderen Zwecken, wie die folgenden
drei Beispiele zeigen.
1. So wird in DIN 16512 eine Legierung PbSnSSb4. mit 2,5 bis 3,5 % Sn;
3,5 bis 4,5 Sb; Rest Pb erwähnt, die zum Hintergießen von Galvanos .
benutzt wird (Hintergießmetall). Die zulässigen Hochstbeiraerigungen
sollen für diese Legierungen betragen: O1Ol % Zn; 0,3 % As; 0,01 Al;
0,3 % (Ni+Cu); 0,05 % Fe. - ■ '
2. Bekannt sind ferner walz- und aushärtbare Antimon-arrne Blei-Antimon- (
Zinn-Legierungen mit und ohne Afsenbeinengung^, für welche die Druckschrift
"Blei" in der Schriftenreihe der Bleiberatung e.V;, Düsseldorf,
auf Seite Cl, Blatt 8, folgende Beispiele erwähnt:
a) 2 % Sb; 3 % Sn; Rest Pb;
b) 2 %-Sb; 3 % Sn; 0,1 % As; Best Pb;
c) 2 % Sb; 3 % Sn; 0,4 % As; Rest Pb.
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Vergleicht man die Härte dieser Walzlegierungen im abgeschreckten
Zustand mit: a) 8,2; b) 8,4 und c) 10,2 kp/mm sowie im ausgelagerten
Zustand mit; a) 17,8; b) 16,6 und c) 16,7 kp/mm mit den in DIN 1703
angegebenen Härtewerten für Weißmetall 5: 22;Weißmetall 10: 23; Weiß-
metall 6: 26 und Weißmetall 9: 28 kp/mm , go wird ersichtlich, weshalb
diese oder ähnliche Antimon-arme Legierungstypen nicht als Lagermetall
verwendet worden sind. Bei der nur geringen Härte dieser Legierungen
mußte nämlich ein wesentlicher Tragfähigkeitsverlust im Vergleich zu den
klassischen Weißmetallen erwartet werden, der unerwünscht ist. Es kommt
hinzu, daß die mit diesen Legierungen durch Auslagerung erreichbare
Härtesteigex*ung, deren Ausmaß soeben angegeben wurde, im Lager wegen
der unvermeidbaren Temperatursteigerung auf etwa 100 C nicht ausnutzbar
ist. Sie geht bei der Erwärmung verloren.
Es ist daher verständlich, daß diese Bleiwerkstoffe gemäß dem heutigen
Stande der Technik hauptsächlich im Behälterbau und zur Auskleidung von Behältern benutzt werden.
3. Im Schrifttum wird weiterhin eine Bleilegierung mit 3,5 bis 4,KSn;
3,0 bis 4,0 % Sb; 0,10 % Cu; 0,05 % As; 0,10 % Bi; 0,005 % Zn; 0,005% Al;
0,005 % Cd; weitere Elemente bis zu maximal 0,40 % und Rest Pb erwähnt
(SAE Nr. 16 in; "1967 SAE Handbook", Seite 165), die als Einlaufschicht
von 0,0001 bis 0,005 Zoll Dicke auf eine Kupfer-Nickel-Sinterbronze,
009811/Q970
die ihrerseits mit einem Stahlkurper fest verbunden ist, durch
Gießen aufgebracht werden soll. Eine eigenständige Verwertung dieser Antimon-armen und praktisch Arsen-freien Bleilegierung
sehen die SAE-Standards nicht vor. Der Fachmann hatte ein Vorurteil,
derartig weiche Legierungen als eigenständige Gleitlagerschichten Üblicher Dicke zu verwenden. Sie schienen ihm allenfalls,
gerade wegen ihrer Weichheit, als dünne Einlaufschichten auf Sinterbronzen brauchbar zu sein.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bestimmte Antimon-arme
Blei-Zinn-Legierungen, welche bisher als Auskleidungswerkstoffe im Behälterbau oder als Legierungen für das graphische Gewerbe verwendet
worden sind, hervorragende Eigenschaften als Lagermetalle aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist deshalb gekennzeichnet durch die Verwendung
einer Legierung der Zusammensetzung
0,5 bis 5 Gew.% Sn
2^5 bis 4,5 Gew.% Sb
0,1 bis 0,5 Gew.% As
Rest Pb
2^5 bis 4,5 Gew.% Sb
0,1 bis 0,5 Gew.% As
Rest Pb
als Lagermetall.. Als besonders vorteilhaft haben sich Legierungen folgender
Zusammensetzung bewährt; 290 bis 4,5 Gew.% Sn; 2,5 bis 4,5 Gew.% Sbj
0,1 bis 0,5 Gew.% As; Rest Blei.
009811/09 7 0
Die erfindungsgemäß als Lagermetalle zu verwendenden Legierungen haben nicht nur ausgezeichnete Laufeigenschaften, sondern bieten
darüber hinaus besondere fertigungstechnische Vorteile. Die Legierungen lassen sich ausgezeichnet im Stand- und Schleuderguß vergießen; sie sind
aber auch leicht walz- und preßbar und können sowohl durch Löten und Kleben dauerhaft mit dem Stützkörper verbunden werden.
Damit wird den heute verfügbaren Bleiweißmetallen eine weitere Type
hinzugefügt. Hierdurch ist es dem Fachmann möglich, entsprechend den
speziellen Anforderungen jeweils die Legierung mit den optimalen Eigenschaften auszuwählen.
Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung des Erfindungsgedankens, ohne ihn einzuschränken: >
'
Ein Verbundlager, bestehend aus einer gewalzten Bleilegierung mit:
2,3 % Sb; 3,1 % Sn; 0,38 % As; Rest Pb als Lagerwerkstoff
<Schieht~ dicke: 2 mm) und einem Stützkörper aus Stahl, wobei der Lagerwerkstoff
in den Stützkörper warm eingeklebt worden ist, wird in einer MAN-Lagerprüfmaschine
bei einer Unfangsgeschwindigkeit der Weile von 2O m/sec
bis zur Zerstörung der Gleitlagerschicht belastet und die ertragene
Grenzbelastung gemessen. Als Wellenwerkstoff wurde ein unlegierter
Kohlenstoffstahl mit einer Zugfestigkeit von 70 fcp/msi benutzt*. - Als
009811/0970
Grenzbelastung ergab sich: 95 kp/cm .
Eine viermalige Wiederholung dieses Versuches mit veränderter Gleitgeschwindigkeit,
jedoch bei sonst gleichen Prüfbedingungen, ergab Belastungsgrenzwerte,
die in der folgenden Tabelle eingetragen sind:
: ::- ■ :; ■ ' "■■■"■■■ : χ ι
Γ -Π
Gleitgeschwindigkeit |_m -sec 1 Grenzbelastung kp/cm
Versuch 1 7 150
Versuch 2 8 150
Versuch 3 9 150
Versuch 4 9 . 175
Versuch 5 . 20 95
Im Vergleich mit technisch ausgeführten Lagerungen geht aus dieser Zusammenstellung hervor, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen
trotz ihrer geringen Härte Grenzbelastungen aufweisen, die weit üben den
für die Praxis geforderten Vierten liegen.
0 0 9811/0970
Claims (1)
1940483
Paten-tanspruoh
Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung
0,5 bis 5 Gew.% Sn 2,5 bis 4,5 Gew.% Sb 0,1 bis 0,5 Gew.% As Rest Pb
als Lagermetall.
811 /mil®
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Also Published As
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