DE1944013A1 - Method of making bimetal strips - Google Patents
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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.The invention relates to the manufacture of bimetallic material which can be used for the manufacture of plain bearings is how they are used, for example, in motor vehicles.
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-There are already various methods of manufacturing bearings provided with steel support shells, the one made of an aluminum-tin alloy bearing surface exhibit. In one of the two best-known processes, a foil made essentially of aluminum is solid connected with a steel strip, and a strip from one Aluminum-tin alloy is applied to the aluminum foil-bearing surface of the two-layer strip hung up. The two strips of material are then between Rollers passed through which, through their pressure, cause the strips to be firmly connected to one another. The second The two most popular methods are using a strip of an aluminum-tin alloy on one side or both Sides covered with a foil consisting essentially of pure aluminum, and one of the sides with the aluminum foil provided sides of the strip from the aluminum
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Zinn-Legierung wird fest mit einer Unterlage aus Stahl verbunden. - "..-.." Tin alloy is firmly bonded to a steel base. - "..- .."
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. Furthermore, a direct connection method is known, in which the use of an aluminum foil is dispensed with, but is the connection between the aluminum-tin alloy and the steel support material are usually not strong enough to permit use of such a product to enable the manufacture of bearings if one has the omitting the connecting layer consisting of the aluminum foil. This is due to the fact that when connecting the Aluminum-tin alloy with a steel base There is a likelihood that tin will be exposed at the joint surface, thereby reducing the strength of the joint.
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.In the known processes where aluminum foil is used, there are economic disadvantages due to the fact that the aluminum ^ tin alloy must be cast in the form of relatively thick ingots in order to achieve the Take into account the reduction in cross-section that occurs during the various rolling operations that are required in order to cover the bar with the foil properly.
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.Another rolling is required to finish with the Foil-coated strips with the steel backing too connect, and this increases the thickness of the material decreased until the desired final thickness is achieved.
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.The object of the invention is now to d; Le To avoid the costs that arise when the cast ingot is coated with a coating through several rolling operations made of aluminum foil.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bimetallstreifens vor$ bei dem die beiden Bestandteile gemeinsam durch ein einsigesTo achieve this object, the invention provides a method for producing a bimetallic strip before $ in which the two components together by a einsiges
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Strangpreßwerkzeug hindurch ausgepreßt und während des Strangpressens fest miteinander verbunden werden.Extrusion tool pressed through and during the Extrusion are firmly connected to each other.
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*According to the invention it has been found that when using a sufficiently high extrusion ratio, the Depending on the metals to be pressed out, possible is to achieve a perfect connection between the two components so that the product is not rolled needs to be in order to achieve the desired connection and that it is possible to use the extruded strip immediately with the correct pressure so that he is ready to carry out the next operation, e.g. Rolling process is connected to a base of steel, whereupon the composite material for the manufacture of Plain bearings is used *
In bestimmten Fällen kann sich eine Querschnittsverringerung während des Strangpressens von 9/10 bis 199/200 als zweckmäßig erweisen.In certain cases there may be a reduction in cross section Prove appropriate during extrusion from 9/10 to 199/200.
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.When the extrusion die on the entry side has gradually converging inner walls, this arrangement contributes to the smooth running of the extrusion process at. In some cases the metal comes with a high Expressed at speed to raise the temperature of the metals and thus to achieve a perfect connection Contribute between the ingredients, but the temperatures are each below the melting point of one or the other metal. In other cases, a low extrusion speed is used, and the Extrusion die can be cooled.
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; beispielsweiseIn a preferred method according to the invention an ingot made from one of the components, or Stick with one consisting of the second component Provided a layer that encloses the billet; for example
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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. the layer is made from the second component into a preformed one Enclosure for the second component introduced or poured in, so that a billet suitable for extrusion is obtained in which the components are indeed touch, ^ but not firmly connected to each other; the implementation of the extrusion process then leads to the formation of a strip, - in which the second component is a Forms coating that firmly encloses the first component forming a core.
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.The extruded, coated strip fen can have a thickness of about 5 »2 mm or less, so that he can go straight through rollers with a steel base can be connected.
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.Although the invention was developed for the production of plain bearings in which a support shell made of steel with an aluminum-tin alloy, it should be noted that the invention can also be used for other purposes can, e.g. for the production of bimetal strips for thermostats as well as for the production of copper-coated Aluminum ingots from which cookware is to be made.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen naher erläutert.The invention and advantageous details of the invention are described below on the basis of schematic drawings explained in more detail using exemplary embodiments.
-Fig.. 1 zeigt im Längsschnitt ein Strangpreßwerkzeug zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.-Fig. 1 shows an extrusion die in longitudinal section for use in a method according to the invention.
Fig. 2, 3» 4 und 6 zeigen jeweils im Querschnitt verschiedene mit Hilfe einer Strangpresse zu verarbeitende zusammengesetzte Barren. 2, 3, 4 and 6 each show, in cross section, various composite bars to be processed with the aid of an extruder.
Fig. 5 zeigt im Querschnitt einen durch Strangpressen eines Barrens nach Fig. 2 oder 3 hergestellten Bimetallstrelfen. . Fig. 5 shows in cross section an extrusion molding a bar according to Fig. 2 or 3 produced bimetallic trelves. .
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Fig· 7 ist era Querschnitt durch einen aus dem Barren nach Fig. 6 hergestellten Bimetallstreifens.Figure 7 is a cross-section through one of the ingot 6 produced bimetal strip.
Fig. 8 und 9 ähneln Fig. 1, zeigen jedoch abgeänderte Ausführungsformen von Strangpreßwerkzeugen.Figures 8 and 9 are similar to Figure 1, but show modified ones Embodiments of extrusion tools.
Fig. 10 veranschaulicht schematisch, auf welche Weise der stranggepreßte Streifen nach Fig. 5 mit einer Unterlage . aus Stahl durch einen Walzvorgang verbunden werden kann.Figure 10 illustrates schematically the manner in which the extruded strip of Figure 5 is provided with a backing . made of steel can be connected by a rolling process.
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.The extrusion die shown in Fig. 1, designated as a whole by 11, has a chamber 12 of rectangular shape or circular cross-sectional shape for receiving an assembled billet or ingot according to FIG. 2 or according to Figi 3 "and the converging side walls 1 $ lead from the chamber to an outlet or a nozzle, the rectangular cross-section of which corresponds to the profile of the extruded one shown in FIG Corresponds to the product.
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. The billet or ingot to be pressed includes one Core 14 or 15 made of an aluminum-tin alloy, which is used in a bushing or sleeve 16 or 17 made of pure aluminum is. Such a billet could be made by casting the core in a preformed socket or sleeve 16 or 17, respectively can be made, or one can be made in some other way Provide a core that has approximately the correct cross-section; The core and the sleeve are not tight together connected, but are preferably approximately in contact with each other.
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,When the punch or ram 18 shown in Fig. 1 of the Extruder is operated, the material of the billet is pressed out so that the cross section of the billet in a is reduced to a considerable extent, and this action causes the core to be firmly connected to the sleeve, and that a strip 19 is created, which is pure on all sides Aluminum-coated core made from the aluminum-tin alloy. includes,
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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. ,Alternatively, in the case of the assembled billet or ingot, the two components 21 and 22 can be used in the Pig. 4 can be seen side by side, so that during extrusion a strip of the aluminum-tin alloy is coated with pure aluminum on only one side receives. ,
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.A further possibility for producing a provided only on one side with a coating strip of: the fact that one according to Fig 6 arranges an annular core 23 in a bushing or sleeve 24 and for the simultaneous extrusion of the core and the sleeve which in Fig. 8. shown extrusion die 11 used, which contains a centrally arranged core or mandrel 25 which is formed to the axial opening of the annular core 23 to match. In this case, an annular punch or ram 18 is used and the extruded product retains its annular shape and its cross-section is reduced to a considerable extent. After extrusion, the annular product can be cut open along radial line 26 in FIG. 6, after which the annular material can be opened and flattened with the aid of rollers so that, as shown in FIG. 7, a strip provided with a coating on only one side receives.
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 In some applications it is ensured that the extrusion takes place at such a high speed that that heat is generated by which the temperature of the squeezed out Metals is increased to a value that is significantly above the ambient temperature, * but not the; reached lower of the two melting points of the constituents, because such a temperature increase contributes to the generation contributes to a good metallurgical bond between the two components during extrusion. With some Components, however, a solid connection can be achieved properly even at tree temperature, and to this
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Zweck ist es möglich, das Strangpreßwerkzeug 11 mit Hilfe eines in Fig. 8 schematisch dargestellten Kühlmantels 27 zu kühlen.Purpose it is possible, the extrusion tool 11 with the help a cooling jacket 27 shown schematically in FIG. 8 to cool.
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. Fig. 9 is similar to Fig. 1, but showing ^ 1n longitudinal section of a hydrostatic extrusion press with a piston 28, a pressure is applied to a hydraulic pressure medium 29 in the chamber 12 by means of which, through compress the composite ingot or billet through the extrusion die. Here, the converging side walls 13 of the chamber prevent hydraulic pressure medium from escaping at the outlet of the nozzle.
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.When the extruded strip is made of an aluminum-tin alloy and is coated with aluminum on one or both sides, it can be inserted in fairly easily in the manner shown in FIG. 10 with a base 31 Steel are connected so that a sliding bearing can be produced in a single pass with the aid of rollers 32 can, The described method according to the invention enables a significant reduction in the cost of manufacturing a Store as described, as there is a perfect connection between the aluminum-tin alloy and the aluminum can be achieved without the material having to be passed several times between rollers.
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-In one embodiment of the invention, a Aluminum-tin alloy billet with a diameter of 50 mm with an outer layer of pure aluminum with a thickness of about 3 »2 mm at 175 ° C under a
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-squeezed nem pressure in the range of about 15 800 to 31 500 kg / cm, so that you get a strip with a width of about 50 mm and a thickness of about 3.2 mm, in which the outer layer is made of pure aluminum and has a thickness of about 0.38 mm. In this case, the reduction in cross section is about 19/20. The one on the two long edges any film that is still present could be removed; in man-
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chen. Fällen ist es ^jecLoch nicht erforderlich, diese Teile der Folie zu entfernen.chen. Cases it is ^ jecLoch not necessary to these parts remove the foil.
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.In another application example, one of the A billet of circular cross-section with an outer diameter of about 230 mm consisting of both metals processed in an extrusion press to a width of about 150 mm To produce strips of rectangular cross-sectional shape.
Es sei bemerkt, daß der Deutlichkeit halber in einigen der Zeichnungen bestimmte Abmessungen nicht im richtigen Verhältnis zueinander dargestellt sind.It should be noted that, for the sake of clarity, in some of the drawings certain dimensions are not in correct Relationship to each other are shown.
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.The inventive method leads to perfect Results if the cores made of the aluminum-tin alloy have a high tin content, i.e. a tin content of 15 to 20 percent by weight.
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