DE3019613A1

DE3019613A1 - Lagerschalenbleilegierung

Info

Publication number: DE3019613A1
Application number: DE19803019613
Authority: DE
Inventors: Stefan Prof Dipl Ing Balicki; Gerhard Dipl Ing Chwalek; Zdzislaw Dipl Ing Heydel; Marian Malicki
Original assignee: ZAKLADY URZADZEN TECHNICZNYCH
Current assignee: ZAKLADY URZADZEN TECHNICZNYCH
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-22
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2457906B1; PL122601B1; PL215991A1; FR2457906A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zum Ausgießen von Gleitlagerschalen bestimmte Bleilegierung.

Bisher werden zum Ausgießen von bei Hoch- und Mittelbelastungen, z.B. in Langsamschiffsmotoren, in Kugelmühlen, Gasverdichtern oder Eisenbahnwagen arbeitenden Gleitlagerschalen Zinnlegierungen verwendet, enthaltend 80 bis 90 % Sn, 4 bis 13 % Sb, 2,5 bis 10 % Cu, sowie Blei-Zinnlegierungen, enthaltend 2 bis 20 % Sn, 10 bis 16 % Sb, bis 3 % Cu oder As, mindestens 58 % Blei, die wegen ihrer Zusammensetzung verhältnismäßig teuer sind.

Die gegenwärtigen Konstruktionen der genannten Einrichtungen sind stark belastet und daher sind auch die Anforderungen bezüglich der Lagerwerkstoffe erhöht. Die bisher bekannten und anzuwendenden Legierungen zeigen sich als nicht ausreichend. Es besteht daher eine Notwendigkeit, bessere und billigere als die bisher anzuwendenden Legierungen zu entwickeln oder die anzuwendenden wesentlich zu verbessern.

Die für erhöhte Anforderungen geeigneten Legierungen sollen Drücke von 12 bis 18 MPa (120 bis 180 kp/cm²) dauerhaft bei einer Lagerarbeitstemperatur, d.h. bei 353 bis 413 °K (80 bis 140 °C) übertragen. Diese Legierungen sollen entsprechende Reibeigenschaften, Korrosions- und Festigkeitseigenschaften auch kurzzeitig bei bis 448 °K (175 °C) reichenden Temperaturen aufweisen. Solchen Bedingungen tragen die erfindungsgemäßen Legierungen Rechnung, deren Hauptbestandteile: Blei, Cadmium, Kobalt oder/und Nickel die Grundmasse bilden. Als die Grundmasse verstärkende Elemente werden meistens: Calcium, Silizium, Tellur, Scandium, Bor, Titan, Silber, Beryllium, Niob, Barium, Yttrium, Zirkon und/oder Magnesium verwendet, wobei der Summenprozentanteil an Verstärkungselementen 3 % nicht überschreitet.

Die Grundmasse und die Verstärkungselemente werden durch Elemente ergänzt, die als Verunreinigungen betrachtet werden können, wie Zinn, Antimon, Eisen, deren Gesamtprozentanteil 0,15 % nicht überschreitet.

Die Nennzusammensetzung der Grundmasse ist wie folgt:

Cadmium 2,3 bis 18 %, Kobalt oder/und Nickel 0,10 bis 1,5 %, Blei mindestens 77,5 %.

Die empfohlenen Gewichtsprozentanteile der Verstärkungselemente betragen:

Calcium 0,001 - 1,0 %

Niob 0,001 - 1,0 %

Barium 0,001 - 1,0 %

Silber 0,001 - 1,0 %

Kupfer 0,001 - 1,0 %

Aluminium 0,001 - 1,0 %

Scandium 0,001 - 2,5 %

Tellur 0,001 - 2,5 %

Yttrium 0,001 - 2,5 %

Arsen 0,001 - 2,5 %

Magnesium 0,001 - 2,5 %

Vanadium 0,001 - 0,5 %

Titan 0,001 - 0,5 %

Zink 0,001 - 0,5 %

Natrium 0,001 - 1,0 %

Silizium 0,001 - 1,0 %

Zirkon 0,001 - 0,25 %

Wolfram 0,001 - 0,25 %

Hafnium 0,001 - 0,25 %

Molybdän 0,001 - 0,25 %

Sauerstoff 0,0001 - 0,25 %

Stickstoff 0,0001 - 0,25 %

Bor 0,0001 - 0,25 %.

Die erfindungsgemäße Lagerschalenbleilegierung unterliegt bei einer Temperatur von 293 bis 408 °K (20 bis 135 °C) einer Umformung bei einem Mindestverformungsgrad von 10 %, insbesondere von 15 bis 60 %, und dann einem Ausglühen bei einer Temperatur von 293 bis 458 °K (20 bis 185 °C).

Die Menge der verwendeten Verstärkungselemente sowie die Zusammensetzung der Grundmasse sind von dem konkreten Verwendungszweck der Legierung abhängig, was breite Möglichkeiten bietet, die Legierung nach individuellen Anforderungen unter Erhaltung der Ökonomik, des Umweltschutzes und eines einfachen Herstellungsverfahrens der Legierung zu konstruieren.

Die mit entsprechenden Verstärkungselementen verstärkten Legierungen mit der erfindungsgemäßen Grundmasse weisen hohe Elastizitätseigenschaften auf, die um 30 bis 65 % die der bisher anzuwendenden Zinnlegierungen überschreiten. Sie weisen eine ausreichende Bildsamkeit und gute technologische Eigenschaften auf.

Der Umfang der Festigkeitsmöglichkeiten der Grundmasse und die je nach konkretem Verwendungszweck ausgewählten Verstärkungselemente erlauben es, folgende mechanische Eigenschaften zu erreichen:

Elastizitätsgrenze (R[tief]so0,02) - 105 MPa (10,5 kp/mm²)

Fließgrenze (R[tief]e0,2) - 120 MPa (12,0 kp/mm²)

Trennungswiderstand (Rm) - 145 MPa (14,5 kp/mm²)

Dehnung (A[tief]5) - 5-10 %

Kerbschlagfestigkeit K[tief]v - 9,8 - 25,7 J/cm² (1-2,6 kpm/cm²)

Die Abnahme der Elastizitätseigenschaften ist bis 425 °K (150 °C) sehr mild und überschreitet nicht 45 % des Wertes bei Umgebungstemperatur, was von hoher Wärmestabilität der Legierung zeugt.

Es ist auch zu bemerken, daß in den Legierungen mit dieser Grundmasse äußerst niedrige Trockenreibungskoeffizienten sowie Korrosionsbeständigkeit gegen Ölsäuren und Alkalien erreicht wird, die der der Zinnlegierungen gleicht.

Beispiele der Zusammensetzung der Legierungen:

1) 2)

Cd 2,3 - 3,5 % Cd 2,5 - 3,0 %

Ni 0,15 - 0,40 % Ni 0,25 - 0,40 %

Al 0,02 - 0,12 % Ba 0,20 - 0,40 %

Ca 0,20 - 0,35 % Al 0,02 - 0,12 %

Te 0,9 - 1,5 % Pb min. 96,2 %

Pb min. 94,5 %

3) 4)

Cd 7,0 - 8,0 % Cd 15 - 16,5 %

Co 0,3 - 0,5 % Ni 0,5 - 0,6 %

Al 0,05 - 0,15 % Si 0,15 - 0,3 %

Si 0,10 - 0,20 % Al 0,05 - 0,1 %

Cu 0,1 - 0,25 % Pb min. 82,5 %

Pb min. 91 %

5) 6)

Cd 7 - 8 % Cd 16,5 - 17,5 %

Ag 0,5 - 1,0 % Ni 0,70 - 0,80 %

Zr 0,02 - 0,10 % Be 0,03 - 0,05 %

Ni 0,3 - 0,5 % Al 0,03 - 0,10 %

Mg 0,01 - 0,05 % Pb min. 81,5 %.

Pb min. 80,5 %

7) 8)

Cd 15 - 16,5 % Cd 15 - 16,5 %

Ni 0,5 - 0,6 % Ni 0,5 - 0,6 %

Al 0,2 - 0,3 % Ba 0,3 - 0,5 %

Ca 0,6 - 0,7 % O 0,01 - 0,02 %

Pb min. 82 % Pb min. 82,5 %

9) 10)

Cd 15 - 17 % Cd 2,5 - 3,0 %

Ni 0,3 - 0,5 % Ni 0,25 - 0,35 %

Ag 0,3 - 0,5 % Sc 0,05 - 0,15 %

Si 0,07 - 0,12 % Al 0,10 - 0,20 %

Pb min. 82 % Pb min. 96,5 %.

Claims

1. Lagerschalenbleilegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmasse folgende Bestandteile: Cadmium 2,3 bis 18 %, Kobalt oder/und Nickel 0,10 bis 1,5 %, Blei mindestens 77,5 % enthält.

2. Lagerschalenbleilegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmasse durch folgende Gewichtsanteile an Verstärkungselementen ergänzt ist:

Niob 0,001 - 1,0 %

Calcium 0,001 - 1,0 %

Silber 0,001 - 1,0 %

Barium 0,001 - 1,0 %

Kupfer 0,001 - 1,0 %

Aluminium 0,001 - 1,0 %

Scandium 0,001 - 2,5 %

Tellur 0,001 - 2,5 %

Yttrium 0,001 - 2,5 %

Arsen 0,001 - 2,5 %

Magnesium 0,001 - 2,5 %

Vanadium 0,001 - 0,5 %

Titan 0,001 - 0,5 %

Zink 0,001 - 0,5 %

Silizium 0,001 - 1,0 %

Natrium 0,001 - 1,0 %

Zirkon 0,001 - 0,25 %

Wolfram 0,001 - 0,25 %

Hafnium 0,001 - 0,25 %

Molybdän 0,001 - 0,25 %

Sauerstoff 0,0001 - 0,25 %

Stickstoff 0,0001 - 0,25 %

Bor 0,0001 - 0,25 %.

3. Lagerschalenbleilegierung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der in die Legierung einzuführenden im Anspruch 2 genannten Elemente keine 3,0 Gewichtsprozent überschreiten.

4. Lagerschalenbleilegierung nach Anspruch 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgewichtsanteil von als Verunreinigungen zu betrachtenden Elementen wie z.B. Zinn, Antimon, Ferrum keine 0,15 % über- schreitet.

5. Lagerschalenbleilegierung nach Anspruch 1- 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Temperatur von 293 bis 408 °K (20 bis 135 °C) einer Umformung bei einem Mindestverformungsgrad von 10 %, insbesondere von 15 bis 60 % und dann einem Ausglühen bei einer Temperatur von 293 bis 458 °K (20 bis 185 °C) unterliegt.