DE1944013A1

DE1944013A1 - Verfahren zum Herstellen von Bimetallstreifen

Info

Publication number: DE1944013A1
Application number: DE19691944013
Authority: DE
Inventors: Pratt George Christopher
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1968-08-30
Filing date: 1969-08-29
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1245833A; JPS4827197B1; FR2016656A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Bimetallmaterial, das zur Herstellung von Gleitlagern verwendbar ist, wie sie z.B. in Kraftfahrzeugen Verwendung finden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Herstellen von mit Stützschalen aus Stahl versehenen Lagern bekannt, die eine aus einer Aluminium-Zinn-Legierung bestehende Lagerfläche aufweisen. Bei einem der beiden bekanntesten Verfahren wird eine Folie aus im wesentlichen einem Aluminium fest mit einem Stahlstreifen verbunden, und ein Streifen aus einer Aluminium-Zinn-Legierung wird auf die die Aluminiumfolie tragende Fläche des zwei Schichten umfassenden Streifens aufgelegt. Die beiden Materialstreifen werden dann zwischen Walzen hindurchgeführt, die durch ihren Druck bewirken, daß die Streifen fest miteinander verbunden werden. Bei dem zweiten der beiden bekanntesten Verfahren wird ein Streifen aus einer Aluminium-Zinn-Legierung auf einer Seite oder beiden Seiten mit einer aus im wesentlichen reinem Aluminium bestehenden Folie verkleidet, und eine der mit der Aluminiumfolie versehenen Seiten des Streifens aus der Aluminium-

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Zinn-Legierung wird fest mit einer Unterlage aus Stahl verbunden. - "..-.."

Ferner ist ein direktes Verbindungsverfahren bekannt, bei dem auf die Verwendung einer Aluminiumfolie verzichtet wird, doch ist die Verbindung zwischen der Aluminium-Zinn-Legierung und dem Stützmaterial aus Stahl gewöhnlich nicht genügend fest, um.eine Verwendung eines solchen Erzeugnisses zur Herstellung von Lagern zu ermöglichen, wenn man die aus der Aluminiumfolie bestehende Verbindungsschicht fortläßt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Verbinden der Aluminium-Zinn-Legierung mit einer Unterlage aus Stahl die Wahrscheinlichkeit besteht, daß Zinn an der Verbindungsfläche frei wird, wodurch die Festigkeit der Verbindung verringert wird.

Bei den bekannten Verfahren, bei denen Aluminiumfolie verwendet wird, ergeben sich wirtschaftliche Nachteile, die darauf zurückzuführen sind, daß die Aluminium^Zinn-Legierung in Form relativ dicker Barren gegossen werden muß, um die Querschnittsverringerung zu berücksichtigen, die während der verschiedenen Walzvorgänge eintritt, welche erforderlich sind, um den Barren einwandfrei mit der Folie zu überziehen.

Ein weiteres Walzen ist erforderlich, um den mit der Folie überzogenen Streifen mit der Unterlage aus Stahl zu verbinden, und hierdurch wird die Dicke des Materials weiter verringert, bis die gewünschte endgültige Dicke erreicht ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, d;Le Unkosten zu vermeiden, die sich ergeben, -wenn man den gegossenen Barren durch mehrere Walzvorgänge mit einem Überzug aus einer Aluminiumfolie versieht.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bimetallstreifens vor_$ bei dem die beiden Bestandteile gemeinsam durch ein einsiges

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Strangpreßwerkzeug hindurch ausgepreßt und während des Strangpressens fest miteinander verbunden werden.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß es bei der Anwendung eines genügend hohen Strangpreßverhältnisses, das sich Jeweils nach den auszupressenden Metallen richtet, möglich ist, eine einwandfreie Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen zu erzielen, so daß das Erzeugnis nicht gewalzt zu werden braucht, um die gewünschte Verbindung zu erzielen, und daß es möglich ist, den stranggepreßten Streifen sofort mit der richtigen Dmcke herzustellen, so daß er für die Durchführung des nächsten Arbeitsgangs bereit ist, der z.B. darin besteht, daß das Erzeugnis direkt durch einen Walzvorgang mit einer Unterlage aus Stahl verbunden wird, woraufhin das zusammengesetzte Material zur Herstellung von Gleitlagern verwendet wird*

In bestimmten Fällen kann sich eine Querschnittsverringerung während des Strangpressens von 9/10 bis 199/200 als zweckmäßig erweisen.

Wenn das Strangpreßwerkzeug auf der Eintrittsseite allmählich konvergierende Innenwände aufweist, trägt diese Anordnung zu einem einwandfreien Ablauf des Strangpreßvorgangs bei. In manchen Fällen wird das Metall mit einer hohen Geschwindigkeit ausgepreßt, um die Temperatur der Metalle zu erhöhen, und so zur Erzielung einer einwandfreien Verbindung zwischen den Bestandteilen beizutragen, doch werden die Temperaturen jeweils unter dem Schmelzpunkt des einen bzw. des anderen Metalls gehalten. In anderen Fällen wird mit einer niedrigen Strangpreßgeschwindigkeit gearbeitet, und die Strangpreßdüse kann gekühlt werden.

Bei einem bevorzugten Verfahren nach der Eri'indung wird ein aus einem der Bestandteile hergestellter Barren oder Knüppel mit einer aus dem zweiten Bestandteil bestehenden Schicht versehen, die den Knüppel umschließt; beispielsweise

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wird die Schicht aus dem zweiten Bestandteil in eine vorgeformte Umschließung für den zweiten Bestandteil eingeführt oder eingegossen, so daß man einen zum Strangpressen geeigneten Knüppel erhält, bei dem sich die Bestandteile zwar berühren, ^jedoch nicht fest miteinander verbunden sind; die Durchführung des Strangpreßvorgangs führt dann zur Entstehung eines Streifens,- bei dem der zweiten Bestandteil einen Überzug bildet, der den einen Kern bildenden ersten Bestandteil fest umschließt.

Der stranggepreßte, mit dem Überzug versehene Strei- · fen kann eine Dicke von etwa 5»2 mm oder weniger haben, so daß er direkt durch Walzen'mit einer Unterlage aus Stahl verbunden werden kann.

Zwar wurde die Erfindung zur Herstellung von Gleitlagern entwickelt, bei denen eine Stützschale aus Stahl mit einer Aluminium-Zinn-Legierung ausgekleidet ist, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch zu anderen Zwecken anwenden läßt, z.B. zur Herstellung von Bimetallstreifen für Thermostaten sowie zur Erzeugung von mit Kupfer überzogenen Aluminiumbarren, aus denen Kochgeschirre hergestellt werden sollen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen naher erläutert.

-Fig.. 1 zeigt im Längsschnitt ein Strangpreßwerkzeug zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 2, 3» 4 und 6 zeigen jeweils im Querschnitt verschiedene mit Hilfe einer Strangpresse zu verarbeitende zusammengesetzte Barren.

Fig. 5 zeigt im Querschnitt einen durch Strangpressen eines Barrens nach Fig. 2 oder 3 hergestellten Bimetallstrelfen. .

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Fig· 7 ist era Querschnitt durch einen aus dem Barren nach Fig. 6 hergestellten Bimetallstreifens.

Fig. 8 und 9 ähneln Fig. 1, zeigen jedoch abgeänderte Ausführungsformen von Strangpreßwerkzeugen.

Fig. 10 veranschaulicht schematisch, auf welche Weise der stranggepreßte Streifen nach Fig. 5 mit einer Unterlage . aus Stahl durch einen Walzvorgang verbunden werden kann.

Das in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 11 bezeichnete Strangpreßwerkzeug besitzt eine Kammer 12 von rechteckiger oder Kreisrunder Querschnittsform zum Aufnehmen eines zusammengesetzten Knüppels oder Barrens nach Fig. 2 bzw. nach Figi 3» und die konvergierenden Seitenwände 1$ führen von der Kammer zu einem Auslaß bzw. einer Düse, deren rechteckiger Querschnitt dem in Fig. 5 gezeigten Profil des stranggepreßten Erzeugnisses entspricht.

Der auszupressende Knüppel oder Barren umfaßt einen Kern 14 bzw. 15 aus einer Aluminium-Zinn-Legierung, der in einer Buchse oder Hülse 16 bzw. 17 aus reinem Aluminium angeordnet ist. Ein solcher Knüppel könnte durch Gießen des Kerns in einer vorgeformten Buchse oder Hülse 16 bzw. 17 hergestellt werden, oder man kann auf andere Weise einen Kern vorsehen, der annähernd den richtigen Querschnitt aufweist; Der Kern und die Hülse sind nicht fest miteinander verbunden, doch stehen sie vorzugsweise annähernd in Berührung miteinander.

Wenn der in Fig. 1 gezeigte Stempel oder Stößel 18 der Strangpresse betätigt wird, wird das Material des Knüppels so ausgepreßt, daß sich der Querschnitt des Knüppels in einem erheblichen Ausmaß verringert, und dieser Vorgang bewirkt, daß der Kern mit der Hülse fest verbunden wird, und daß ein Streifen 19 entsteht, der einen allseitig mit reinem Aluminium überzogenen Kern aus der Aluminium-Zinn-Legierung . umfaßt,

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Alternativ können bei dem zusammengesetzten Knüppel oder Barren die beiden Bestandteile 21 und 22 in der aus Pig. 4 ersichtlichen Weise nebeneinander angeordnet sein, so daß man beim Strangpressen einen nur auf einer Seite mit reinem Aluminium überzogenen Streifen aus der Aluminium-Zinn-Legierung erhält. ,

Eine weitere Möglichkeit zum Herstellen eines nur auf einer Seite mit einem Überzug versehenen Streifens besteht ^: darin, daß man gemäß Fig. 6 einen ringförmigen Kern 23 in einer Buchse oder Hülse 24 anordnet und zum gleichzeitigen Strangpressen des Kerns und der Buchse das in Fig. 8 dargestellte Strangpreßwerkzeug 11 benutzt, das einen zentral angeordneten Kern oder Dorn 25 enthält, welcher zu der axialen Öffnung des ringförmigen Kerns 23 passend ausgebildet ist. In diesem Fall wird ein ringförmiger Stempel oder Stößel 18 benutzt, und das stranggepreßte Erzeugnis behält seine ringförmige Gestalt, und sein Querschnitt wird in einem erheblichen Ausmaß verkleinert. Wach dem Strangpressen kann man das ringförmige Erzeugnis längs der radialen Linie 26 in Fig. 6 aufschneiden, woraufhin man das ringförmige Material mit Hilfe von Walzen öffnen und flachdrücken kann, so daß man gemäß Fig. 7 einen nur auf einer Seite mit einem Überzug versehenen Streifen erhält.

In manchen Anwendungsfällen wird dafür gesorgt, daß das Strangpressen mit einer so hohen Geschwindigkeit erfolgt, daß Wärme erzeugt wird, durch die die Temperatur der auszupressenden Metalle auf einen Wert gesteigert wird, der erheblich über der Umgebungstemperatur liegt,* jedoch nicht den; niedrigeren der beiden Schmelzpunkte der Bestandteile erreicht, denn eine solche !Temperaturerhöhung trägt zur Erzeugung einer guten metallurgischen Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen während des Strangpressens bei. Bei manchen Bestandteilen kann jedoch eine feste Verbindung einwandfrei auch bei Baumtemperatur erzielt werden, und zu diesem

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Zweck ist es möglich, das Strangpreßwerkzeug 11 mit Hilfe eines in Fig. 8 schematisch dargestellten Kühlmantels 27 zu kühlen.

Fig. 9 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch ^_1n Längsschnitt eine hydrostatische Strangpresse mit einem Kolben 28, mittels dessen ein Druck auf ein hydraulisches Druckmittel 29 in der Kammer 12 aufgebracht wird, um den zusammengesetzten Barren oder Knüppel durch die Strangpreßdüse hindurchzudrücken. Hierbei verhindern die konvergierenden Seitenwände 13 der Kammer, daß hydraulische Druckmittel am Auslaß der Düse entweicht.

Wenn der stranggepreßte Streifen aus einer Aluminium-Zinn-Legierung besteht und auf einer Seite oder beiden Seiten mit Aluminium überzogen ist, kann er ziemlich leicht in der in Fig. 10 gezeigten Weise mit einer Unterlage 31 aus Stahl verbunden werden, so daß in einem einzigen Durchgang mit Hilfe von Walzen 32 ein Gleitlager hergestellt werden kann, Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Kosten der Herstellung eines Lagere der beschriebenen Art, da eine einwandfreie Verbindung zwischen der Aluminium-Zinn-Legierung und dem Aluminium erzielt werden kann, ohne daß das Material mehrmals zwischen Walzen hindurchgeführt zu werden braucht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein einen Durchmesser von 50 mm aufweisender Knüppel aus einer Aluminium-Zinn-Legierung mit einer Außenschicht aus reinem Aluminium mit einer Dicke von etwa 3»2 mm bei 175° C unter ei-

nem Druck im Bereich von etwa 15 800 bis 31 500 kg/cm ausgepreßt, so daß man einen Streifen mit einer Breite von etwa 50 mm und einer Dicke von etwa 3,2 mm erhält, bei dem die äußere Schicht aus reinem Aluminium besteht und eine Dicke von etwa 0,38 mm aufweist. In diesem Fall beträgt somit die Querschnittsverminderung etwa 19/20. Die an den beiden Längskanten noch vorhandene Folie könnte entfernt werden; in man-

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chen. Fällen ist es ^jecLoch nicht erforderlich, diese Teile der Folie zu entfernen.

Bei einem anderen Anwendungsbeispiel wird ein aus den beiden Metallen bestehender Knüppel von kreisrundem Querschnitt mit einem Außendurchmesser von etwa 230 mm mit Hilfe einer Strangpresse verarbeitet, um einen etwa 150 mm breiten Streifen von rechteckiger Querschnittsform zu erzeugen.

Es sei bemerkt, daß der Deutlichkeit halber in einigen der Zeichnungen bestimmte Abmessungen nicht im richtigen Verhältnis zueinander dargestellt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einwandfreien Ergebnissen, wenn die Kerne aus der Aluminium-Zinn-Legierung einen hohen Zinhgehalt haben, d.h. einen Zinngehalt von · 15 bis 20 Gewichtsprozent.

Patentansprüche 009813/1167

Claims

Patentansprüche

IJ Verfahren zum Herstellen eines Bimetallstreifens, insbesondere eines als Gleitlagerauskleidung verwendbaren Bimetallstreifens, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Bestandteile gemeinsam durch ein gemeinsames Strangpreßwerkzeug hindurch ausgepreßt und dadurch während des Strangpreßvorgangs fest miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Bestandteile während des Strangpressens um mindestens 9/10 verkleinert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaßseite des Strangpreßwerkzeugs ein aus einem Material bestehender Barren oder Knüppel zugeführt wird, der von einer aus einem zweiten Material bestehenden Schicht umschlossen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zei cn η et., daß das Strangpressen mit solcher Geschwindigkeit ausgeführt wird» daß die Temperatur der Bestandteile während des Strangpressens erheblich über die Umgebungstemperatur steigt, jedoch unter den Schmelzpunkten beider Bestandteile bleibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpreßwerkzeug während des Strangpressens gekühlt wird, so daß die Bestandteile mit einer bei oder nah© der Raumtemperatur liegenden Temperatur ausgepreßt werden.

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6. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daS als Bestandteile für den Streifen reines Aluminium und eine Legierung aus Aluminium und Zinn verwendet werden* *
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze i chnet , daß der Streifen in einer Dicke von nicht mehr als etwa 3,2 asm ausgepreßt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch- g e kennzeichnet , daß der stranggepreßte Streifen nach dem Strangpressen auf eine Unterlage aus Stahl aufgewalzt wird.
9. Strangpreßwerkzeug zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet f - daß es auf seiner Einlaßseite allmählich konvergierende Wände aufweist.
10. ' Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t » daß seine Austrittsöffnung die Form eines Rechtecks hat, bei dem die längere Seite erheblich länger ist als die kürzere Seite.
11. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß seine Austrittsöffnung ringförmig ist..:

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