DE2201534B2

DE2201534B2 - Verfahren zur herstellung eines gleitlagers

Info

Publication number: DE2201534B2
Application number: DE19722201534
Authority: DE
Inventors: George Christopher Chorleywood Hertfordshire Pratt (Grossbritannien)
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1972-01-13
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE2201534A1

Description

Erfindungsgemäß verwendet man nun einen Gußkörper aus einer an sich bekannten Legierung, bestehend aus 5 bis 15% Silicium, 0 bis 5% Kupfer, 0 bis 5 °/o Magnesium and/oder Nickel, 0 bis 10% Wismut, 0 bis l%B!ei, 0 bis 0,3% Eisen und/oder

1. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers aus einer Aluminium-Silicium-Leßierung als Laufschicht auf einem Stahlrücken, ~dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gußkörper aas einer an sich bekannten Legierung, bestehend aus 5 bis 15% Silicium, 0 bis 5% Kupfer, 0 bis 5%

Magnesium und/oder Nickel, 0 bis 10% Wismut, 0 io Mangan, Rest Aluminium mit den üblichen herstelbis 1% Blei, 0 bis 0,3% Eisen und/oder Mangan, lungsbedingten Verunreinigungen, indem man entwe-Rest Aluminium mit den üblichen herstellungsbe- der durch Warm- oder Kaltwalzen in einer Vielzahl dingten Verunreinigungen, entweder durch Warm- von Schlitten, eventuell mit rekristallisierenden Zwi- oder Kaltwalzen in einer Vielzahl von Schritten, schenglühungen, oder durch Strangpressen ein GeeventueC mit rekristallisierendec Zwischenglü- 15 füge einstellt, in dem die Siliciumausscheidungen kein hungen, oder durch Strangpressen ein Gefüge ein- zusammenhängendes Netzwerk bilden, sondern in gestellt wird, in dem die Siliciumausscheidungen Form von Plättchen vorliegen, von denen eine in der kein zusammenhängendes Netzwerk bilden, son- Plattenebene liegende Abmessung wesentlich größer dem in Form von Plättchen vorliegen, von denen ist als die senkrecht zur Plattenebene liegende Dimeneine in der Plattenebene liegende Abmessung 20 sion, und daß der so hergestellte Formkörper unmitwesentlich größer ist als die senkrecht zur Platten- telbar kalt auf den Rücken aufgewalzt wird. Als besonders geeignet erwies sich eine Legierung mit 10,3 bis 11 % Silicium und 0,9 bis 1,1 % Kupfer. Der Verformungsgrad bei der Herstellung des auf den

ebene liegende Dimension, und daß der so hergestellte Formkörper unmittelbar kalt auf den Stahlrücken aufgewalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Stahlrücken aufzuwalzenden Formkörpers soll minkennzeichnet, daß eine Legierung mit 10,3 bis destens 90% betragen. Es ist zweckmäßig, den Guß-11% Silicium und 0,9 bis 1,1% Kupfer behan- körper 24 h zu glühen und anschließend in mehreren delt wird. Stufen abzuwälzen. So kann man beispielsweise von

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- einem etwa 19 mm dicken Gußkörper nach dem kennzeichnet, daß eine Legierung mit 11% SiIi- 30 Walzen auf etwa 1,2 mm kommen. Zwischen den eincium behandelt wird. zelnen Walzstücken kann 0,5 bis 1 h zwischen 480

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 500° C geglüht werden, abhängig von der Mabis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Her- terialdicke. Durch diese Behandlung werden die SiIistellung des auf den Stahlrücken aufzuwalzenden ciumausscheidungen des Gußgefüges beim Walzen Formkörpers mindestens um 90% verformt wird. 35 vergrößert und können gegebenenfalls in relativ fei-

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- ner Form unter Bildung eines anisotropen Werkstof-

~ fes aufbrechen.

Nickel und Magnesium können enthalten sein, vorausgesetzt, daß deren Gesamtanteil 5% nicht über-40 steigt. In diesem Fall muß jedoch warmgewalzt wer-

den, um ein Band entsprechender Dicke für die Verbindung mit einem Stahlrücken zu erhalten. Wie erwähnt, liegen in den erfindungsgemäß erhaltenen La-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- gern die Siliciumausscheidungen plättchenförmig vor, lung eines Gleitlagers aus einer Aluminium-Silicium- 45 wobei die bevorzugte Dimension vorzugsweise paral-Legierung als Laufschicht auf einem Stahlrücken, die IeI zur Gleitrichtung des Lagers liegt. Die Plättchen sich durch gute Gleiteigenschaften auszeichnet.
Aus den US-PS 33 00 836 und 33 00 838 ist be

kennzeichnet, daß der Gußkörper 24 h geglüht und anschließend in mehreren Stufen abgewalzt wird.

kannt, eine Aluminiumlegierung auf ein Stahlband als

sind im allgemeinen dünn und besitzen im allgemeinen eine Dicke, die weniger als V₃ des mittleren Plätt-

chendurchmessers beträgt. Sind Nickel und Magne-

Lagerrücken aufzubringen. Die dort angewandten 50 sium jedoch nicht anwesend, so reicht ein Kaltwalzen. Aluminiumlegierungen enthalten zwangsläufig 4 bis Der Gußkörper, aus dem das Bandmaterial hergestellt 10% Zinn. Auf Grund des Zinngehaltes ist eine ein- wird, kann entweder durch Kokillen- oder Sandguß fache und einwandfreie Bindung auf einem Stahl- oder durch Strangguß, wobei letzteres bevorzugt wird, rücken durch Kaltwalzen nicht möglich. Um das Ab- erhalten worden sein. Eine durch Stranggießen erquetschen der weichen Zinnphase aus dem Lager- 55 haltene Stange kann vorteilhaft sein, da gegenüber material zu vermeiden, wird nach diesen US-Patent- in Kokillen abgegossenen Stangen das Silicium anschriften mit warmen Walzen gewalzt. fänglich feinteiliger vorzuliegen scheint. An Stelle

Aufgabe der Erfindung ist nun ein Verfahren zur entweder in einer Vielzahl von Stufen warmzuwalzen Herstellung eines Gleitlagers unter Verwendung einer oder kaltzuwalzen, kann man die Aluminium-Sili-Aluminium-Silicium-Legierung als Laufschicht auf 60 cium-Legierung auch ausreichend duktil machen, so einem Stahlrücken, wobei sich die Legierung kalt di- daß sie durch andere Umformungsverfahren, wie rekt auf den Stahlrücken aufwalzen läßt, ohne daß Strangpressen, auf eine entsprechende Dicke zurVerman üblicherweise eine Zwischenschicht für eine ein- bindung mit einem Stahlrücken geeignet ist. Das Preßwandfreie Bindung des Gleitmaterials auf dem Stahl- verhältnis sollte vorzugsweise über 100 liegen, rücken aufbringen muß. Es hat sich nun gezeigt, daß 6₅ Aluminium-Silicium-Legierungen mit einem Manicht nur ein Zinngehalt auf die Bindefähigkeit der gnesiumgehalt stellen Probleme dar bei dem Plattie-Aluminiumlegierung am Stahlrücken nachteilig ist, ren einer Deckschicht, jedoch erreicht man eine aussondern auch ein gewisser Bleigehalt. Auch die Alu- reichende Dauerfestigkeit. So kann man bei sorgfäl-

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tiger Auswahl des Magnesiumgehalts, z. B. in der Stahlrücken verbunden wird. Nach jedem Walzstich

Größenordnung von 0,65 »/o, einen Lagerstreifen aus erfolgt ein Glühen bei 480 bis 500° C während 0,5

Aluminium-SUiciuin-Legierungen herstellen, der ge- bis 1 h.

gebenenfalls mit einer Deckschicht versehen werden Fig. 1 zeigt eine Mikrophotographie des Schliffs

kanu und trotzdem noch ausreichende Dauerfestig- 5 einer Aluminium-Silicium-Guß-Legierung für KoI-

keit besitzt. ben. Die SUiciumausscheidungen A, die in Form

Lager, die nach der Erfindung hergestellt worden eines ununterbrochenen Netzwerks innerhalb einer

sind, zeigen mit einer aufplattierten Deckschicht sehr Aluminiumgrundmasse vorliegen, machen ein solches

zufriedenstellende Ergebnisse im Rahmen der An- Material für Lagerwerkstoffe ungeeignet. Die Dukti-

wendung als große End- oder Hauptlager. Die An- io lität der Legierung ist gering, die Dehnung liegt in der

wendung eines derartigen Werkstoffs zur Herstellung Größenordnung zwischen 0,5 und 3,5¹Vo, teils auf

von kleinen Endlagern ist ein Gebiet, wo besondere Grund der länglichen Ausbildung der Siliciumaus-

Anforderungen au die Dauerfestigkeit gestellt wer- Scheidungen.

den. Hier kann es erforderlich sein, maximalen Ma- Eine derartige Duktilität entspricht jedoch nicht

gnesiumgehalt aufrechtzuerhalten. Kleine Endlager 15 derjenigen für Lagerwerkstoffe, da in vielen Fällen

können unplattiert gegen gehärtete Wellen angewandt das Lager in gewissem Ausmaß eine nichtzentrische

werden, so daß das Problem der Plattierung infolge Lage der Welle oder einen über Kante erfolgenden

der Anwesenheit von Magnesium ausfällt. Lastangriff ausgleichen muß.

Um die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäß er- Die Werkstoffe in den erfindungsgemäß erhaltenen

haltenen Lager gegenüber anderen zu zeigen, wurden 20 Lagern entsprechen in ihrem Gefüge den Fig. 2

folgende Versuche durchgeführt: und 3. Daraus ergibt sich, daß die Siliciumausschei-

1. Bestimmung der Standzeit in einem Prüfgerät düngen in feinteiliger Form 11 vorliegen, deren Maße für Lagerbuchsen. im wesentlichen zwischen 2,5 und 25 μΐη liegen und

die gleichmäßig in der Aluminiumgrundmasse ver-

25 teilt sind. In der F i g. 2 ist ein Schnitt parallel der

Lagerwerkstoff sSSrit ^Ausfalldurch relativen Gleitrichtung jedoch senkrecht zur Lauf

achse eines Lagers angedeutet. Die F i g. 3 zeigt die

_ 55 mikrophotographische Aufnahme des Schliffs ent-

lang IH-III der F i g. 2. Die Duktilität der erfindungs-30 gemäßen Legierung ist etwa mehr als viermal so hoch als die des in F i g. 1 gezeigten Materials gleicher chemischer Zusammensetzung und hat eine Dehnung in der Größenordnung von 12 bis 17°/o. Diese verbesserte Duktilität erreicht man, ohne daß dies auf 35 Kosten der Festigkeit geht, so daß sich dieses Material hervorragend als Lagerwerkstoff eignet. Die länglichen Ausscheidungen der F i g. 1 sind, wie aus der

2. Ermittlung der Ermüdungstendenz in Motorla- F i g. 3 hervorgeht, durch die Walz- und Glühvorgern mit aufplattierter Deckschicht unter der Einwir- gänge aufgebrochen. Es bildeten sich daraus Plättkung von dynamischer Last. 40 chen, deren Hauptdimension in der Blechebene liegt

und eher größer ist als die senkrechte Dimension in

— dieser Ebene. Die Hauptdimensionen liegen parallel

Lagerwerkstoff Ermüdungswert _zur Län_ge des Streifens und damit parallel mit der

(kp/mm¹) Gleitrichtung innerhalb des Lagers.

- ₄₅ F i g. 2 zeigt die Anisotropie des Gefüges. Ein ho-

AlSn 94/6 10,5 ^ner Anteil von SUiciumteilchen in Form von Plätt-

üv.r.1 -xnnn ,,',.■ ₁₀ chen ist parallel zu der Gleitfläche ausgerichtet. Im

rouu jiu/ /υ ιι,Δ Dis lz _{MiUel betragen die} ki_emsten Dimensionen quer über

11 °/o Si, 1 °/o Cu, 88«/0 Al 12,7 _die Flächen mehr als die dreifache Dicke. Auf diese

50 Weise ist der maximale Anteil an Silicium in der

Die angewandte Aluminium-Silicium-Legierung Gleitfläche und dieses damit in der Lage, die Widerzeichnet sich durch besondere Beständigkeit gegen- Standsfähigkeit gegen ein Festfressen der Legierung über Ermüdung und Fressen aus, also Eigenschaften, zu verbessern.

die normalerweise in einer Legierung nicht gemein- Die Kombination der Eigenschaften der erfindungs-

sam auftreten. Bisher hat man versucht, dieses 55 gemäß angewandten Legierung im Sinne der F i g. 2

Problem dadurch zu überwinden, in dem man viel- und 3 gestattet einen zufriedenstellenden Betrieb in

schichtige Lagermaterialien unterschiedlicher Legie- vielen Anwendungsbereichen von Lagern in einfacher

rungen jeweils mit besonderen Eigenschaften an- Bimetallform, d. h. ohne eine zusätzlich weiche und

wandte. dünne Bleiauflage, wie man sie für viele hochfeste

Nach einem Beispiel zur erfindungsgemäßen Her- 60 Lagerwerkstoffe anwendet. Nichtdestotrotz kann für

stellung des Lagers durch Warmwalzen kann man einige Anwendungen eine solche Auflage vorteilhaft

ausgehen von einer 19 mm dicken gegossenen Stange sein und wird in üblicher Weise auf plattiert,

aus Aluminium-Siliciudi-Legierung, die auf eine Ein weiterer Vorteil der Legierungen in den erfin-

Dicke von 17 mm abgeschält wurde, wodurch man dungsgemäßen Lagern im Sinne der F i g. 2 und 3

eine entsprechende Oberfläche erhielt; dann wird das 65 Hegt darin, daß die Duktilität ausreicht, um sie in

Blech viermal um 2,5, zweimal um 0,12 und wieder- üblicher Weise durch Kaltwalzen mit dem Stahlrük-

holte Male um 0,76 mm bis auf eine Enddicke von ken zu verbinden. Dies ist nicht der Fall mit einem

1,2 mm abgewalzt, mit der dieses Blech dann mit dem Werkstoff nach F i g. 1. Darüber hinaus kann man die

AlSn 94/6	25	Ermüdung
PbCu 30/70	40	Ermüdung
PbSnCu 22/4/72,	1	Fressen
erfindungsgemäß
H<VoSi,l°/oCu,
88 %A1	>100

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Legierung direkt auf den Stahlrücken aufwalzen ohne die Notwendigkeit einer Zwischenschicht z. B. aus Nickel oder Reinaluminium, wie man das im allgemeinen für die Herstellung von Lagermaterialien auf der Basis anderer Aluminiumlegierungen tun muß.

Bei Betrieb neigt das erfindungsgemäße Lager nicht zum sogenannten Fressen. Diese Erscheinung wird häufig bei weichen Lagerwerkstoffen beobachtet, jedoch zeigen die erfindungsgemäßen Lager diese Eigenschaft auch bei hoher Festigkeit nicht. Die erfindungsgemäßen Lager können sich zum Ausgleich von Unregelmäßigkeiten in der gleitenden Fläche verformen und lassen sich als Folge ihrer Duktilität gut und sicher durch Zusammenwalzen mit einem Stahlrücken verbinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

miniumlegierung mit 0,1 bis 5% Blei nach der DTPS 7 55 300 zeigt auf der Stützschale aus Stahl beim Kaltwalzen eine ungenügende Bindung, da das Blei ausgequetscht wird.