DE2027902C

DE2027902C - Sliding material for dry running based on sintered bronze

Info

Publication number: DE2027902C
Authority: DE
Inventors: Klaus 2057 Reinbek Mertl
Original assignee: Jund Werke GmbH, 2056 Glinde
Publication date: 1972-06-22

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleitwerkstoff Metalle im Kupfer zu erreichen. Es bestand die Gefür Tmckenl&uf auf Basis von Sinterbronze mit die fahr, daß dadurch bei einem Graphitanteil von 12 GeFestigkeit steigerndem Zusatz und mit Festschmier- wichtsprozent und mehr das Gefüge sr beeinträchtigt stoffziiMitz, insbesondere Graphit. werden könnte, daß das Festigkeitsverhalten solcherThe invention relates to a sliding material to achieve metals in copper. There was a feeling Tmckenl & uf on the basis of sintered bronze with die fahr, that thereby with a graphite content of 12 Ge strength increasing additive and with solid lubricant weight percent and more, the structure sr is impaired stoffziiMitz, especially graphite. could be that the strength behavior of such

Die Wahl des optischen Gleitwerkstoffes ist für 5 Systeme unkontrollierbar wird. Überraschend wurde viele technische Erzeugnisse besonders wichtig, da gefunden, daß sich Sinterbronzen mit diesen höher die von Lagerstellen ausgehenden Störungen in der schmelzenden Zusätzen auch bei hohen Graphit-Mehrzahl der Fälle zu plötzlichem Ausfall eines anteilen hervorragend bewähren. Mit dem erfindungs-Gerätes führen können. Dies gilt insbesondere für gemäßen Gleitwerkstoff in der Zusammensetzung Lagerstellen, die nur beim Einbau einmal geschmiert io 80 Gewichtsprozent Cu, 5 Gewichtsprozent Co, 15 Gewerden und bei denen eine Zusatzschmierung nicht wichtsprozent C wurden Gleitgeschwindigkeiten von möglich ist, z. B. in der Nahrungsmittelindustrie oder 210 m/Sek., der Höchstwert, den die zur Verfugung bei Geräten, die höheren Temperaturen ausgesetzt stehende Prüfanlage, ein gasgelagerter Rotor, zuließ, sind, bei denen die bekannten Schmierstoffe nicht ohne weiteres erreicht. Demgegenüber konnten mit mehr eingesetzt werden können. Auch sehr hoch- 15 den bisher bekannten Sinterbronze-Glew-yerkstoffen tourige Anlagen, z. B. Schleifspindeln, Gaszentrifugen allenfalls etwa 170m/Sek. erzielt werden. Die erfinusw., lassen eine Schmierung mit ölen oder Fetten dungsgemäßen Gleitwerkstoff wiesen bei einer Dichte nicht mehr zu. von 6 g/cm³ Härtewerte nach Brinell (HB 2,5/2,5)The choice of the optical sliding material is uncontrollable for 5 systems. Surprisingly, many technical products have become particularly important, since it has been found that sintered bronzes with these higher levels of disturbances in the melting additives originating from bearings also prove to be excellent in the case of a high graphite majority of cases in the sudden failure of a portion. Can lead with the fiction device. This applies in particular to proper sliding material in the composition bearing points that are only lubricated once during installation io 80 percent by weight Cu, 5 percent by weight Co, 15 Gewerden and where an additional lubrication not weight percent C were sliding speeds of, z. B. in the food industry or 210 m / sec., The maximum value that the test system available for devices that are exposed to higher temperatures, a gas-bearing rotor, allowed, are at which the known lubricants are not easily achieved. In contrast, more could be used with. Also very high-speed systems, z. B. grinding spindles, gas centrifuges at most about 170m / sec. be achieved. The inventions, etc., allow lubrication with oils or greases according to the sliding material were no longer allowed at a density. of 6 g / cm ³ hardness values according to Brinell (HB 2.5 / 2.5)

In diesen Fällen werden sogenannte Gaslagerungen von 35 kp/mm² auf, gegenüber 23 kp/mm² bei einemIn these cases, so-called gas bearings of 35 kp / mm ² , compared to 23 kp / mm ² in a

eingesetzt, die Gleitwerkstoffe für Trockenlauf mit io bekannten Bleibronze-Trockenlauf-Werkstoff,used, the sliding materials for dry running with io known lead bronze dry running material,

guten Notlaufeigenschaften erfordern, damit ein Im Gegensatz zu den bekannter· Werkstoffen ver-require good emergency running properties so that, in contrast to the known materials

Fressen vermieden wird. An die trockenlaufenden gleichbarer Art, bei denen eine hohe Festigkeit beiEating is avoided. To the dry running of the same kind, with which a high strength at

Gleitwerkstoffe werden dabei sehr hone Anforderun- niedrigem Reibwert allenfalls durch Heißpressen zuSliding materials become very high requirements - low coefficient of friction, if necessary by hot pressing

gen gestellt, denn es ist während des Aniaufs und des erzielen ist, läßt sich der erfindungsgemäße Werkstoffconditions, because it is achieved during the start-up and the material according to the invention

Abbremsens eine direkte Werkstoffberührung zwischen 25 durch ein vergleichsweise einfaches übliches Kaltpreß-Braking a direct material contact between 25 by a comparatively simple common cold pressing

Lager und Welle nicht zu vermeiden, weil der tragende verfahren fertigen. Neben den verbesserten Gebrauchs-Bearing and shaft cannot be avoided because the load-bearing process is finished. In addition to the improved utility

Gasfilm sich erst bei einer von der Bauweise abhängigen eigenschaften der erfindungsgemäßen GleitwerkstoffeThe gas film only develops in the case of one of the construction-dependent properties of the sliding materials according to the invention

Mindestdrehzahl ausbildet. Verschleiß und Reibwert bestehen die zusätzlichen Vorteile einer beachtlichenMinimum speed trains. Wear and coefficient of friction consist of the additional advantages of a considerable

des Lagerwerkstoffes müssen daher sehr niedrig sein, Gewichtsersparnis und einer vereinfachten und damitof the bearing material must therefore be very low, weight savings and a simplified and thus

seine Festigkeit hingegen möglichst groll 30 techn^di weniger aufwendigen Herstellungsmöglich-its strength, on the other hand, is as great as possible.

Die bisher besten der bekannten Sinterbronze- keit.The best of the known sintered bronze to date.

Gleitwerkstoffe für Trockenlauf sind Bleibronzen. Die als die Festigkeit steigernder Zusatz in den er-Sliding materials for dry running are lead bronzes. As the strength-increasing additive in the

Diese haben zwar befriedigende Reibwerte, aber die findungsgemäßen Gleitwerkstoffen verwendeten Me-Although these have satisfactory coefficients of friction, the sliding materials according to the invention used

Festigkeit ist dann nicht für alle Zwecke ausreichend. talle werden zweckmäßig in folgenden KorngrößenStrength is then not sufficient for all purposes. talle are expedient in the following grain sizes

So ist beispielsweise die Festigkeit einer bekannten 35 eingesetzt:For example, the strength of a well-known 35 is used:

aus 80 Gewichtsprozent Cu, 8 Gewichtsprozent Pb Kupfer ...10 bis 500 μίτι, vorzugsweise 5 bis 80μΐηfrom 80 percent by weight Cu, 8 percent by weight Pb copper ... 10 to 500 μίτι, preferably 5 to 80μΐη

und 12 Gewichtsprozent C bestehenden Blei-Sinter- Mangan... 3 bis 200 μίτι, vorzugsweise 15 bis 55μιηand 12 percent by weight of C existing sintered lead manganese ... 3 to 200 μίτι, preferably 15 to 55μιη

bronze bei einer Brinell-Härte (HB 2,5/2,5) von Nickel 3 bis 200 μπι, vorzugsweise 15 bis 55 μιηbronze with a Brinell hardness (HB 2.5 / 2.5) of nickel 3 to 200 μm, preferably 15 to 55 μm

23 kp/mm* ungenügend. Kobalt.... 3 bis 200 μπι, vorzugsweise 15 bis 55 μΐυ23 kp / mm * insufficient. Cobalt .... 3 to 200 μπι, preferably 15 to 55 μΐυ

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die 40 Titan 3 bis 200 μπι, vorzugsweise 15 bis 55 μπιThe invention is based on the object of the 40 titanium 3 to 200 μπι, preferably 15 to 55 μπι

bisherigen Nachteile zu beheben und einen Gleitwerk- Eisen 5 bis 300 μπι, vorzugsweise 15 bis 55 μπιTo resolve previous disadvantages and a sliding iron 5 to 300 μπι, preferably 15 to 55 μπι

ston" für Trockenlauf auf Basis von Sinterbronze in Graphit... 1 bis 1000 μπι, vorzugsweise 5 bis 100 μιηston "for dry running based on sintered bronze in graphite ... 1 to 1000 μm, preferably 5 to 100 μm

Vorschlag zu bringen, der neben gutem VerschleißProposal to bring that in addition to good wear and tear

und befriedigendem Reibwert auch eine zufrieden- . .and a satisfactory coefficient of friction also a satisfactory one. .

stellende Festigkeit aufweist. 45 Beispielexhibits strength. 45 example

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Gleitwerkstoffs der eingangs beschriebenen Art für Trockenlauf Ars den nachstehend aufgeführten Zusammenauf Basis von Sinterbronze mit die Festigkeit steigern- Setzungen wurden erfindungsgemäße Gleitwerkstoffe den Zusat? und mit Festschmierstoffzusatz, insbeson- wie folgt hergestellt: Die Bestandteile wurden in dere Graphit, welcher erfindungsgemäß dadurch ge- 50 Pulverform abgestimmter Körnung in den oben ankennzeichnet ist, daß der die Festigkeit steigernde gegebenen Korngrößenbereichen bei einem Druck von Zusatz Titan und/oder ein Metall aus der Vl., VII. 2 bis 4 Mp/cm² kalt vorgepr"0t; danach wurde bei und/oder VIII. Gruppe des Periodischen Systems ist 600 bis 80O⁰C vorgesintert. Anschließend wurde mit und in einem Anteil von etwa 4 bis 15% vorliegt, der einem Druck von 2 bis 4 Mp/cm¹ nachgepreßt und Anteil an Feslschmierstoff zusatz 12 bis 20% beträgt 55 danach bei einer Temperatur in Höhe von etwa 70% und der Restgehalt des Gleitwerkstoffs Kupfer oder des Schmelzpunktes der Hauptkomponenten, bei eine der bekannten Bronzen mit Ausnahme der etwa 900 bis 1100⁰C, fertiggesintert. Nach dem Sinbinären Bleibronzen ist. tern wurde bis auf ein Restporenvolumen von weniger This object is achieved by means of a sliding material of the type described at the beginning for dry running Ars the combinations listed below on the basis of sintered bronze with the strength-increasing settlements, sliding materials according to the invention have the additive? and with the addition of solid lubricants, in particular as follows: The constituents were made in graphite, which according to the invention is characterized by powder form of coordinated grain size in the above, that the strength-increasing given grain size ranges at a pressure of additive titanium and / or a metal from Vl., VII. 2 to 4 Mp / cm ² cold preprinted; afterwards, at and / or VIII. group of the periodic system, 600 to 80O ⁰ C was pre-sintered. Subsequently, with and in a proportion of about 4 to 15% is present, which is re-pressed at a pressure of 2 to 4 Mp / cm ¹ and the proportion of solid lubricant additive is 12 to 20% after that at a temperature of about 70% and the remaining content of the sliding material copper or the melting point of the main components one of the known bronzes with the exception of about 900 to 1100 ⁰ C, finally sintered. is After Sinbinären lead bronzes tern was up to a residual pore volume of less.

Allgemein ist es ein Problem, die zur Erreichung als 10% bei einem Pressendruck von 2 bis 4 Mp/cm¹ In general, it is a problem that to achieve as 10% at a press pressure of 2 to 4 Mp / cm ¹

des gewünschten niedrigen Reibwerts notwendigen 60 the required low coefficient of friction 60 fertig gepreßt (kalibriert). Danach lag das Fertigteilfinished pressed (calibrated). Then the finished part lay

Schmicrmitielmcngen im Gleitmaterial unterzubrin- vor. Dieses hatte in allen Fällen ein gegenüber denSchmicrmitielmcnngen to be accommodated in the sliding material. In all cases this had an opposite of the

gen, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen. Zwar bekannten BleisinterbronzeOteitstoffen niedrigereswithout compromising strength. Although known lead sintered bronze pollutants are lower

weiß man, daß zur Erhöhung der Festigkeit die bei Gewicht und befriedigenden Reibwert bei hoherit is known that to increase the strength the weight and a satisfactory coefficient of friction at high

Stuhl für den gleichen Zweck bekannten Metalle Festigkeit, wohingegen bei den bekannten Sinter·Chair for the same purpose known metals strength, whereas with the known sinter

auch bei Bronzen eingesetzt werden können, z. B. Co, 63 broflzeOleilwerksloifen ein befriedigender Reibwertcan also be used with bronzes, e.g. B. Co, 63 broflzeOleilwerksloifen a satisfactory coefficient of friction

Mo, Mn. Ni. E* sind jedoch dann im Vergleich mit den nur bei ungenügender Festigkeit vorliegt,Mon, Mn. Ni. However, E * are then only available in comparison with insufficient strength,

bekannten /inn- oder Oleibronzen höhere .Sinter* Zusammensetzungen erfindungsgemfißer Gleitwerk·known bronze or oleic bronze higher sinter * compositions of sliding mechanism according to the invention

temperature!) notwendig, um eine Lösung dieser stoffe:temperature!) necessary to find a solution of these substances:

1. 12 bis 20 Gewichtsprozent C1. 12 to 20 weight percent C

4 bis 15 Gewichtsprozent Co Rest Cu4 to 15 weight percent Co Remainder Cu

2. 12 bis 20 Gewichtsprozent C2. 12 to 20 weight percent C

4 bis 15 Gewichtsprozent Fe Resi Cu4 to 15 weight percent Fe Resi Cu

3. 12 bis 20 Gewichtsprozent C3. 12 to 20 weight percent C

4 bis 15 Gewichtsprozent Ni Rest Cu4 to 15 percent by weight Ni, the remainder Cu

4. 12 bis 20 Gewichtsprozent C4. 12 to 20 weight percent C

4 bis 15 Gewichtsprozent Mn Rest Cu4 to 15 percent by weight Mn, the remainder Cu

5. 12 bis 20 Gewichtsprozent C5. 12 to 20 weight percent C

4 bis 15 Gewichtsprozent Ti Rest Cu4 to 15 percent by weight Ti, remainder Cu

6. 12 bis 20 Gewichtsprozent C6. 12 to 20 weight percent C

3 bis 8 Gewichtsprozent Co I bis 7 Gewichtsprozent Fe Rest Cu3 to 8 percent by weight Co I to 7 percent by weight Fe Remainder Cu

7. 12 bis 20 Gewichtsprozent C7. 12 to 20 weight percent C

3 bis 8 Gewichtsprozent Co 1 bis 7 Gewichtsprozent Ni Rest Cu3 to 8 percent by weight Co 1 to 7 percent by weight Ni, the remainder Cu

8. 12 bis 20 Gewichtsprozent C8. 12 to 20 weight percent C

3 bis 8 Gewichtsprozent Co I bis 7 Gewichtsprozent Mn Rest Cu3 to 8 percent by weight Co I to 7 percent by weight Mn Remainder Cu

9. 12 bis 2C Gewichtsprozent C9. 12 to 2C weight percent C

3 bis 8 Gewichtsprozent Co 1 bis 7 Gewichtsprozent Ti Rest Cu3 to 8 percent by weight Co 1 to 7 percent by weight Ti, the remainder Cu

10. 12 bis 20 Gewichtsprozent C 3 bis 8 Gewichtsprozent Co 1 bis 4 Gewichtsprozent Fe oder 1 bis 4 Gewichtsprozent Ni Rest Cu10. 12 to 20 percent by weight C 3 to 8 percent by weight Co 1 to 4 percent by weight Fe or 1 to 4 percent by weight Ni, remainder Cu

11,12 bis 20 Gewichtsprozent C 3 bis 8 Gewichtsprozent Co11.12 to 20 percent by weight C 3 to 8 percent by weight Co

1 bis 7 Gewichtsprozent W Rest Cu1 to 7 weight percent W remainder Cu

12. 12 bis 20 Gewichtsprozent C12. 12 to 20 weight percent C

3 bis 8 Gewichtsprozent Co ίο ι bis 7 Gewichtsprozent Mo3 to 8 percent by weight of Co ι to 7 percent by weight of Mo

Rest CuRemainder Cu

Der Anteil an Kupfer in diesen Zusammensetzungen Kann auch durch bekannte Bronzen, wie z. B. CuSnAl, CuAl, CuSnP, CuSnZn, CuSnPb, ersetzt werden.The proportion of copper in these compositions can also be determined by known bronzes, such as. B. CuSnAl, CuAl, CuSnP, CuSnZn, CuSnPb, can be replaced.

Claims

Patent claims:

1. Sliding material for dry running based on sintered bronze with an additive to increase strength and with the addition of solid lubricants, especially

ao phit. characterized in that the strength-increasing additive titanium and / or is a metal from Group VI, VII and / or VIII of the Periodic Table and in a proportion The proportion of solid lubricant additive is from 4 to 15% 12 to 20% and the remaining content of the sliding material is copper or one of the known ones Bronzes with the exception of the binary lead bronzes.

2. Sliding material according to claim I, characterized by the following composition:

Copper 80 ° Λ> (grain size 5 to 80 μm)

Cobalt .... 5% (grain size 15 to 55 μm) Graphite ... 15% (grain size 5 to 100 μm)