DE2403384A1

DE2403384A1 - Verbundmetallband zum herstellen von gleitlagern und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2403384A1
Application number: DE2403384A
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-01-24
Filing date: 1974-01-24
Publication date: 1974-07-25
Also published as: IT1008725B; JPS50123529A; FR2214588B1; JPS5716191B2; FR2214588A1

Description

Verbundmetallband zum Herstellen von Gleitlagern und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Verbundmet all-G-leitlagerwerkstoff, beispielsweise der Art, bei der an einer mit einer Stahl-Unterlage verbundenen Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ein Auftrag aus einem anderen Metall aufgebracht ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Werkstoffes.

Es ist bekannt, zum Ausbilden einer endgültigen Lagerfläche an einer Unterlage diese mit einer Metallschicht zu plattieren, beispielsweise mit einer Blei-Zinn-Legierung, die nachfolgend Auftrag genannt wird, wobei der Plattiervorgang am fertig geformten Lager, beispielsweise an einer halbzylindrischen Lagerschale erfolgt. Ein Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß jedes Lager mit anderen gruppen- oder stapelweise behandelt werden muß, um eine gleichmäßige Behandlung aller Lager zu erzielen. Eine Schwierigkeit liegt in der Zuführung der Lagerschalen zur Plattiervorrichtung. Außerdem müssen die Lagerschalen-Stapel mit einer Vorrichtung in der Plattierlösung gehalten werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundmetall-Gleitlagerwerkstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, denen die Nachteile des Standes der Technik nicht anhaften.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoffbandes mit einer Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gelöst, bei dem erfindungsgemäß das Werkstoffband durch ein Bad geschmolzenen Überzugmaterials hindurchgeführt und Oxid an der Oberfläche der Zwischenschicht fortgenommen wird, während diese sich unterhalb des Überzugmaterialspiegels befindet, wobei das Überzugmaterial sich an der von Oxid freien Oberfläche aufträgt.

Das Fortnehmen des an Aluminium-Oberflächen sich stets bildenden Oxids während der Zeit, in der sich das Aluminium unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen Überzugmaterials befindet, ermöglicht eine zufriedenstellende Haftung zwischen dem Überzug und dem Aluminium. Der Auftrag kann dann ohne Schwierigkeit mit dem Überzug verbunden werden. Durch Walzplattieren oder Aufgießen des Auftrages ist es möglich, die Dicke des Auftrages exakt unter Kontrolle zu halten, so daß das Werkstoff band nach dem Plattieren bzw. Verbinden ohne weitere maschinelle Metallabnahme in ein Gleitlager umgeformt werden kann.

Früher wurde es nicht als lohnend betrachtet, ein Verfahren zum Aufgießen eines Auftrages auf Aluminium zu entwickeln, da man der Annahme war, der Auftrag müßte durch maschinelles Bearbeiten auf exaktes Maß gebracht werden, und hierbei wären schwierige Transportprobleme zu lösen gewesen. Beim Transportieren des Lagers besteht auch die Gefahr, daß die Lagerfläche beschädigt wird, und selbstverständlich kann das Auf- und Abwickeln des Bandes, das Hindurchführen des Bandes zwischen Walzen usw. zu einer Beschädigung der Lagerfläche führen. Der aufgegossene Auftrag darf keine zu großen

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Diekenschwankungen aufweisen, da sonst bei der Fertigbearbeitung der Lagerfläche Teile des Auftrages maschinell abge·^- npmmen werden könnten oder die Dickenschwankungen den zulässigen Betrag übersteigen können.

Jegliche Lagerflächen-Fertigbehandlung am fertig geformten Lager ist bis zu einem gewissen Grad davon abhängig, in welcher Weise das Werkstoffband und die Lager transportiert und wie die Lager geformt werden. Selbst dann, wenn die Auftragdicke am Scheitel des fertigen Lagers in gewissem Umfang durch das Umformen beeinflußt worden ist, hat dies keine große Bedeutung, da die eventuell freigelegte darunterliegende Aluminiumlegierung sehr gut als Lagerfläche wirkt. Bies trifft jedoch nicht auf Lagerwerkstoffe zu, die nicht aus Aluminiumlegierungen bestehen.

Die Oberfläche des überzogenen Aluminiums sollte vor dem festen Verbinden mit dem Auftrag bzw. vor dem Aufplattieren des Auftrages im wesentlichen eben sein, und die Auftragdicke sollte vor dem Umformen des Bandes in ein Lager um nicht mehr als etwa +0,01 mm schwanken.

Für den Pail, daß eine geringfügige maschinelle Bearbeitung der Oberfläche des Auftrages erforderlich sein sollte, so handelt es sich um die Abnahme von sehr wenig Material, da die Oberflächenschicht im Bandgebilde hinsichtlich der Dicke mit großer Genauigkeit hergestellt und an einer im wesentlichen ebenen Fläche aufgelegt ist.

Ein Lagerwerkstoffband mit einer Unterlage, einer mit dieser fest verbundenen Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einem mit der Zwischenschicht fest verbundenen Auftrag zeichnet sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch aus, daß die nach außen weisende Oberfläche des Auftrages nach dem Verbinden ohne nachfolgende maschinelle Metallabnahme die Lagerfläche bildet.

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Zum Herstellen eines Gleitlagers aus einem Verbundwerkstoffband, bei dem mit einer an einer Unterlage aufgebrachten Zwischenschicht ein Auftrag fest verbunden ist, schlägt die Erfindung weiterhin ein Verfahren vor, wonach das Verbundwerkstoffband nach dem Aufbringen des Auftrages in ein Lager umgeformt wird, ohne daß mit einer maschinellen Bearbeitung Metall abgenommen wird.

Die Erfindung ist auf mannigfache Weise durchführbar und wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einer teilweisen schematisierten Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Aufbringen eines Lagerauftrages auf eine mit einer Stahl-Unterlage verbundenen Zwischenschicht einerAluminiumlegierung. Das Verbundmetallband dient für Gleitlager.

Zweckmäßigerweise besteht die "Aluminium"-Zwischenschicht aus einer Aluminiumlegierung, die außer Aluminium 0,8 bis 1,5 Gew.-^ Kupfer und 10 bis 11,5 Gew.-^ Silizium enthält.

Die mit 11 bezeichnete Aluminium-Zwischenschicht ist mit einem herkömmlichen Verfahren durch V/alzen auf eine Stahl-Unterlage 12 aufplattiert. Vor dem Einführen des Bandes in ein Bad 13 aus einer geschmolzenen Legierung, bestehend aus 10 Gew.-^ Zinn und 90 Gew.-fi Blei, wird auf die freiliegenden Flächen des Stahls eine Kalksuspension aufgetragen. Das Band 14 läuft über V/alzen 15 hinweg, die es in der Breite eben halten, und ist dann nach oben zwischen eine Walze 16 und eine Bürste 17 geführt, wo es einen dünnen Überzug aus der Blei-Zinn-Legierung erhält. Danach verläßt es das Bad und läuft am oberen linken Rand des Badbehälters zwischen Führungen 19 über eine glatte Auflagerfläche 18. Von dort aus gelangt es unmittelbar zu einer Gießvorrichtung 20, in der

ein weiterer unter Verwendung einer Graphitform noch/Blei-Zinn-Auftrag auf

das Band aufgegossen wird. Die Graphitform ist an der Unterseite

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durch das Band 14 abgeschlossen, wobei der Überzug am Band sich noch in geschmolzenem Zustand befindet. Das Verfahren ermöglicht einen Blei-Zinn-Auftrag mit einer bis auf etwa + 0,01 mm exakt gleichmäßigen Dicke. Zuletzt wird die Kalksuspension abgewaschen. Die Ausführung der Gießvorrichtung 20 kann wie in der britischen Patentschrift 435 309 beschrieben gewählt sein.

Ein direktes Aufgießen auf die Aluminium-Zwischenschicht ist nicht möglich, hauptsächlich aufgrund des Oxidüberzuges, der sich an der Zwischenschicht ständig bildet. Es ist jedoch möglich, direkt auf den Blei-Zinn-Überzug aufzugießen.

Dieser Blei-Zinn-Überzug kann deshalb am Aluminium befestigt werden, weil mit der Bürste 17 die Oxidschicht am Aluminium abgebürstet wird, solange das Band sich tatsächlich im Bad 13 und unterhalb der Oberfläche der im Bad enthaltenen Legierung befindet.

Die Borsten 21 der Bürste 17 sind aus einem Werkstoff, der vom geschmolzenen Metall im Bad nicht beeinflußt oder angegriffen wird, beispielsweise aus Flußstahl oder Titan. Die Bürste läuft mit einer Drehzahl von 500 U/min, im Innern einer Schutzhaube 22 um, die das Umherspritzen verringert und bewirkt, daß geschmolzenes Metall in den Freiraum im Innern der Schutzhaube herumgezogen wird, um Oxydation durch solche Luft herabzusetzen, die durch das Band oder infolge Eindringens zwischen die Bürstenborsten in die Schutzhaube hineingezogen sein kann. Es ist wahrscheinlich, daß solche Luft, wenn überhaupt, dann in sehr kleinen Mengen vorhanden ist, da die Schutzhaube selbst in einem Gehäuse 23 untergebracht ist, welches über einen Einlaß 24 mit Stickstoff gefüllt ist. Die Bürstenlager 25 sind im Abstand über der Oberfläche 26 der geschmolzenen Legierung gehalten.

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Das Band 14 befindet sich, bevor es auf die Bürste 17 trifft, lange genug im Bad 13> um die Temperatur der geschmolzenen Legierung bis zu dem Zeitpunkt angenommen zu haben, zu dem seine Oberfläche durch Bürsten oxidfrei gemacht ist und es den für das Aufbringen seines Blei-Zinn-Überzuges geeigneten Zustand erreicht hat. Die gebürstete Oberfläche des Aluminiums verbleibt bei einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa 100 mm/s während etwa einer Sekunde im Bad. Diese Zeitspanne ist zu kurz, als daß das Aluminium beginnen könnte, sich aufzulösen oder zu schmelzen.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Band beim Verlassen des Bades sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung ganz eben und somit gut in der Lage ist, die Gießform während des Aufbringens des Auftrages abzuschließen.

Mit dem Verfahren ist ein beispielsweise in Gleitlagerschalen umformbarer bandförmiger Lagerwerkstoff kontinuierlich herstellbar, wobei der aufgegossene Blei-Zinn-Auftrag ohne oder mit nur sehr geringfügiger maschineller Bearbeitung als die endgültige oder eigentliche Lagerfläche verwendbar ist. Das Band kann daher in Stücke geschnitten und zu halbzylindrischen Lagerschalen umgeformt werden, die keine weitere maschinelle Bearbeitung oder Plattierung erfordern.

Der Auftrag ist an der mit der Blei-Zinn-Legierung überzogenen Oberfläche statt durch Aufgießen auch durch Walzplattieren mit derselben exakt gleichmäßigen Auftragsdicke aufbringbar, so daß weitere maschinelle Bearbeitung unnötig ist.

/Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen eines als Ausgangsmaterial für die Fertigung von Gleitlagerschalen oder dgl. vorgesehenen Verbundmetallbandes, bei dem ein Metallband, insbesondere ein Stahlband als Trag- bzw. Stützschicht mit einer Zwischenschicht aus Aluminium und diese mit einem Lagerwerkstoffauftrag, insbesondere zinnhaltigen Auftrag/ fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet , daß das mit der Zwischenschicht verbundene Metallband (14) durch ein Bad (13) geschmolzenen Lagerwerkstoffs hindurchgeführt und dabei das an der Oberfläche der Aluminiumzwischenschicht (11) vorhandene Oxid unterhalb des Lagerwerkstoffbadspiegels (26) entfernt und unmittelbar anschließend der Lagerwerkstoff auf die oxidfreie Oberfläche aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Oxidhaut der Zwischenschicht (11) durch Bürsten unterhalb des Lagerwerkstoffbadspiegels (26) entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche des Lagerwerkstoffauftrags nach dem Schmelzauftrag außerhalb des Bads geebnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Ebnen im noch nicht ganz erstarrten Zustand des Auftrags erfolgt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ebnen ein dünner, weiterer Auftrag aus dem Lagerwerkstoff durch Gießplattieren aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Lagerwerkstoff enthaltend etwa 10 Gew.-% Zinn und etwa 90 Gew.-% Blei aufgetragen wird.
7. Verbundmetallband für Gleitlager, das gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gewonnen wurde, dadurch gekennzeichnet , daß die freie Oberfläche des Auftrages ohne nachfolgende maschinelle Metallabnahme die Lagerfläche bildet.
8. Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers aus einem mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gewonnenen Verhundmetallband, durch dessen Umformung, dadurch gekennzeichnet , daß das Verbundmetallband (14) nach dem Aufbringen des Auftrages, ohne daß mit einer maschinellen Bearbeitung Lagerwerkstoff abgenommen wird, in ein Lager umgeformt wird.

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