DE3209604A1

DE3209604A1 - Process for producing composite materials, in particular for compound bearings

Info

Publication number: DE3209604A1
Application number: DE19823209604
Authority: DE
Inventors: Walther Dipl.Ing.Dr. 8031 Puchheim Hiller
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-29

Abstract

Such composite materials have layers of different material composition. For simple production, it is proposed to create one of the layers by melting at least one additional material (12, 16) into a base material (10) and the change in the base material composition thereby brought about. <IMAGE>

Description

Kennwort: VerbundwerkstoffPassword: composite

Verfahren zum Herstellen von Verbundwerkstoffen, insbesondere für Verbundlager Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes mit Schichten unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung,.insbesondere eines Verbundwerkstoffes, der eine Schicht mit guten Laufeigenschaften aufweist.Process for the production of composite materials, in particular for Composite bearing The invention relates to a method for producing a composite material with layers of different material compositions, in particular a composite material, which has a layer with good running properties.

Derartige Verbundwerkstoffe, bei denen eine Schicht (Grundwerkstoff) vornehmlich der Festigkeit der Lagerschale dient und die andere Schicht (Lagerwerkstoff-) die erforderlichen Laufeigenschaften bietet, finden insbesondere bei Verbundlagerschalen Verwendung.Such composite materials in which a layer (base material) mainly the strength of the bearing shell is used and the other layer (bearing material) provides the necessary running properties, especially in composite bearing shells Use.

Aus dem Fachlexikon "Lueger", vierte Auflage, Band 1 Seite 604, ist bekannt, daß bei Verbundlagern Stahl, Stahlguß oder Gußeisen als Grundwerkstoff mit einer verhältnismäßig dünnen Schicht des eigentlichen Lagerwerkstoffs verbunden wird. Die dabei verwendeten Herstellungsverfahen sind a) das Ausgießen oder Ausschleudern des das Grundmaterial darstellenden Lagerkörpers mit Lagermetall, z.B. mit Weißmetall oder Bleibronze, b) das Aufbringen einer galvanischen Schicht auf das Grundmaterial, c) das Einpressen einer dünnen Laufbüchse in eine das Grundmaterial darstellende Stahlbüchse, d) das Walzplattieren von Stahl als Grundmaterial mit in Form einer Knetlegierung vorliegendem Lagermetall, z.B.From the technical lexicon "Lueger", fourth edition, volume 1 page 604, is known that in composite bearings steel, cast steel or cast iron as the base material connected to a relatively thin layer of the actual bearing material will. the The manufacturing processes used are a) pouring or ejecting the bearing body, which is the base material, with bearing metal, e.g. with white metal or lead bronze, b) the application of a galvanic layer onto the base material, c) pressing a thin liner into a base material steel bushing, d) roll cladding of steel as the base material bearing metal in the form of a wrought alloy, e.g.

solchem auf Aluminium- oder Kupferbasis. those based on aluminum or copper.

Aus dem Fachbuch E.S. Hedges, Tin and its Alloys, London 1960, S. 283 ff. sind Verbundlager bekannt, bei denen die Lauffläche aus einer Aluminiumlegierung besteht. Diese Lauffläche zeichnet sich außer durch gute Laufeigenschaften durch hohe Korrosionsbeständigkeit gegen Schmierstoffe aus. In großem Umfang werden sie z.B. in Kraftfahrzeugmotoren angewendet.From the textbook E.S. Hedges, Tin and its Alloys, London 1960, pp. 283 ff. Composite bearings are known in which the running surface is made of an aluminum alloy consists. This running surface is characterized by good running properties high corrosion resistance to lubricants. On a large scale, they will for example used in automobile engines.

Die Legierung von Lagerwerkstoffen auf Aluminiumbasis bewegt sich in etwa folgenden Grenzen: 6 bis 30 % Sn, 1 bis 3 % Cu, bis zu 2,5 % Si, bis zu 1 % Ti, bis zu 1 % Ni, Rest Al.The alloy of aluminum-based bearing materials moves within approximately the following limits: 6 to 30% Sn, 1 to 3% Cu, up to 2.5% Si, up to 1% Ti, up to 1% Ni, remainder Al.

Ein Lagerwerkstoff mit breiter Anwendung hat im wesentlichen folgende Zusammensetzung: ca. 20 % Sn ca. 1 % Cu Rest Al.A widely used bearing material is basically as follows Composition: approx. 20% Sn approx. 1% Cu, remainder Al.

Diese zinnhaltigen Aluminiumlegierungen sind im Gußzustand zunächst unbrauchbar, da ihr Gefüge von einem Zinn-Netzwerk umschlossene Aluminiumkristallite aufweist. Um das für die guten Laufeigenschaften maßgebliche, aus einer Dispersion von Zinnkristalliten in einer Aluminiummatrix bestehende Gefüge zu erzielen, muß das Material mehrfachen Walz-und Wärmebehandlungsprozessen unter genauer Einhaltung bestimmter Temperaturen unterzogen werden. Der Aluminium-Zinn- Lagerwerkstoff wird dann mit dem aus Stahl bestehenden Grundmaterial durch Walzplattieren verbunden. Dabei wird der Verbund des Lagerwerkstoffes als Schicht mit guten Laufeigenschaften auf dem aus Stahl bestehenden Grundwerkstoff durch Walzplattieren erzeugt, wobei das Al-Sn-Cu-Blech unter Zwischenlegen einer Al-Folie auf ein Stahlblech gelegt und die drei Schichten preßzusammengeschweißt werden.These tin-containing aluminum alloys are initially in the as-cast state useless because their structure is surrounded by a tin network of aluminum crystallites having. To the essential for the good running properties, from a dispersion To achieve a structure consisting of tin crystallites in an aluminum matrix, must the material is subjected to multiple rolling and heat treatment processes in strict compliance be subjected to certain temperatures. The aluminum-tin bearing material will then bonded to the steel base material by roll cladding. The composite of the bearing material is a layer with good running properties produced on the base material made of steel by roll cladding, wherein the Al-Sn-Cu sheet is placed on a steel sheet with an Al foil in between and the three layers are pressure welded together.

Die Verbindung dieser Werkstoffschichten mit unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung mit Hilfe der Komponenten Temperatur und Druck setzt voraus, daß die zu verbindenden Flächen bis zum Augenblick der Schweißung oxidfrei vorliegen. Dies wird durch entsprechende Anordnung der einzelnen Schichten in einem Kasten erreicht, der die äußere Atmosphäre fernhält.The connection of these material layers with different material compositions with the help of the components temperature and pressure assumes that the to be connected Surfaces are oxide-free up to the moment of welding. This is done through appropriate Arrangement of the individual layers in a box that creates the external atmosphere keep away.

Diese Verfahrensweise ist sehr aufwendig und zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit einer dickwandigen Lauf schicht auf einem dickwandigen Grundwerkstoff nicht geeignet.This procedure is very complex and for the production of composite materials not with a thick-walled running layer on a thick-walled base material suitable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die obengenannten Nachteile nicht aufweist und mit dem eine einfache Herstellung eines Verbundwerkstoffes, insbesondere auch eine dickwandige Lagerwerkstoff-Laufschicht auf einen dickwandigen Grundwerkstoff ermöglicht wird.The object of the present invention is to provide a method of the above to create mentioned type, which does not have the disadvantages mentioned above and with which a simple production of a composite material, in particular even a thick-walled bearing material running layer on a thick-walled base material is made possible.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine der Schichten durch Einschmelzen eines Zusatzmaterials in einen festen Grundwerkstoff unter Bildung einer Zone mit einer sowohl vom Grundwerkstoff als auch vom Zusatzmaterial wesentlich abweichenden chemischen Zusammensetzung erzeugt wird.To solve the problem, the invention proposes that a of the layers by melting an additional material into a solid base material forming a zone with one of both the base material and the filler material significantly different chemical composition is generated.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens besteht der Grundwerkstoff aus einer Aluminium-Knet- oder -Gußlegierung und das Zusatzmaterial aus einer Lage aus Zinn und einer Lage aus einem Aluminiumwerkstoff.In a particularly advantageous embodiment of the method, there is Base material made of a wrought or cast aluminum alloy and the additional material from a layer of tin and a layer of an aluminum material.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß ein Verbundwerkstoff nach einem Arbeitsverfahren hergestellt wird, bei dem der Verbund zwischen einem Grundwerkstoff mit einer Schicht mit guten Laufeigenschaften einfach herstellbar ist. Die z.B. beim Walzplattieren erforderlichen speziellen Verfahrensschritte, wie das Oxidfreihalten der zu verbindenden Flächen und das Verschließen des Kastens durch Stege oder Unterpulverschweißungen ermöglichen keine einfache kostengünstige Herstellung von Verbundwerkstoffen mit anderer Geometrie als der, wie sie in zu Bändern verarbeiteten Blechen erfolgt. Mit dem direkt im Grundwerkstoff gebildeten neuen Lagerwerkstoff, der gute Laufeigenschaften aufweist, ist es möglich, komplizierte Formen zu erzeugen, beispielsweise eine Bohrung mit guten Laufeigenschaften in einem Lager durch Einschmelzen eines als Folie ausgebildeten Zusatzmaterials mittels Elektronenstrahl. Das dabei entstandene Gefüge weist dabei eine bis zu fünf mal feinere Dispersion in einer aluminiumreichen Matrix auf.The advantages achieved by the invention can be seen in the fact that a composite material is produced by a working process in which the composite between a base material with a layer with good running properties can be produced. The special process steps required e.g. for roll cladding, like keeping the surfaces to be connected free and closing the box webs or submerged-arc welds do not allow simple inexpensive Manufacture of composites with different geometry than that shown in to Tapes processed sheet metal takes place. With the one formed directly in the base material new bearing material, which has good running properties, it is possible to make complicated To create shapes, for example a hole with good running properties in one Bearing by melting down an additional material in the form of a film using an electron beam. The resulting structure has a dispersion that is up to five times finer in an aluminum-rich matrix.

Durch die Verwendung eines Grundwerkstoffes aus einer Aluminium- Knet- oder -Gußlegierung wird eine erhebliche Gewichtsersparnis der Lagerschale erreicht.By using a base material made of an aluminum wrought or cast alloy, a considerable weight saving of the bearing shell is achieved.

Über diese technischen Vorteile z.B. der funktionsgerechten Werkstoffaufteilung hinaus können durch Verbundausführung wesentliche Kostenersparnisse erzielt werden, da die Lagerwerkstoffe mit guten Laufeigenschaften im allgemeinen teuer sind. Auch entfällt die komplizierte und aufwendige Herstellung dieser Lagerwerkstoffe.About these technical advantages, e.g. the functional division of materials In addition, significant cost savings can be achieved through the composite design, since the bearing materials with good running properties are generally expensive. Even the complicated and expensive production of these bearing materials is no longer necessary.

Zum Einschmelzen ist besonders vorteilhaft ein Energiestrahl anwendbar, wie ihn eine Elektronenstrahlkanone oder ein Laser liefert. Dabei wird der Zusatzwerkstoff vorzugsweise in Form von festen Materialien wie z.B. Platten, Folien, Blechen, Drähten und Bändern mit sattem Flächenkontakt auf die zu behandelnde Oberfläche des Grundwerkstoffes aufgebracht/aufgelegt und mittels eines Energiestrahles in dieselbe eingeschmolzen. Auch wird der Lagerwerkstoff auf den Grundwerkstoff nicht als stofflich abgegrenzte Schicht aufgebracht, wie dies beim Walzplattieren der Fall ist, sondern wird in dem als Grundmaterial dienenden Grundwerkstoff selbst durch oberflächliches Einschmelzen von Zusatzmaterial mit Hilfe eines Energiestrahls erzeugt.It is particularly advantageous to use an energy beam for melting down, as delivered by an electron gun or a laser. The filler material becomes preferably in the form of solid materials such as plates, foils, sheets, wires and tapes with full surface contact on the surface of the base material to be treated applied / placed and melted into the same by means of an energy beam. Also, the bearing material is not considered to be materially delimited from the base material Layer applied, as is the case with roll cladding, but is in the base material serving as the base material itself through superficial melting generated by additional material with the help of an energy beam.

Als Grundmaterial wird ein Werkstoff verwendet, der über die erforderliche Festigkeit verfügt und eine solche chemische Zusammensetzung aufweist, daß bei entsprechender mengenmäßiger Abstimmung von Grundmaterial und Zusatzmaterial beim oberflächlichen Einschmelzen des Zusatzmaterials in das Grundmaterial eine aufgeschmolzene und rasch wiedererstarrte Zone mit der beabsichtigten chemischen Zusammensetzung des Lagerwerkstoffs entsteht.A material is used as the base material that has the required Has strength and has such a chemical composition that with appropriate quantitative coordination of basic material and additional material in the case of the superficial Melting the additional material into the base material is melted and rapidly Resolidified zone with the intended chemical composition of the bearing material arises.

Im Fall der Lagerwerkstoffe auf Aluminiumbasis, die als wesentlichen Legierungsanteil Zinn aufweisen, verwendet man als Grundmaterial erfindungsgemäß einen üblichen Konstruktionswerkstoff auf Aluminiumbasis, z.B. AlCuMg1 oder G-AlSi12, und legiert die erforderliche Zinnmenge dazu. Das verhältnismäßig niedrig schmelzende Zinn läßt sich allerdings nicht ohne weiteres in die das Grundmaterial darstellende Aluminiumlegierung einbringen, da es an der Auftreffstelle des Energiestrahls vorzeitig schmilzt und wegfließt. Um dies zu vermeiden, wird die an die Oberfläche des Grundmaterials angrenzende Zinnschicht durch ein dünnes Blech aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung abgedeckt.In the case of aluminum-based bearing materials that are essential Have an alloy content of tin, one uses as base material according to the invention a customary construction material based on aluminum, e.g. AlCuMg1 or G-AlSi12, and alloy the required amount of tin. That proportionately However, low-melting tin cannot easily be incorporated into the base material Introducing the aluminum alloy, as it is at the point of impact of the energy beam melts prematurely and flows away. In order to avoid this, the will come to the surface the tin layer adjacent to the base material through a thin sheet of aluminum or an aluminum alloy.

Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, das aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung bestehende Blech galvanisch mit einer Zinnschicht zu überziehen. Der zunächst auf die Abdeckung auftreffende Energiestrahl erzeugt eine Aluminiumschmelze, in der sich das Zinn ohne wegzulaufen leicht auflöst. Durch die Materialwahl für das als Abdeckung dienende Blech kann die chemische Zusammensetzung des in der Schmelzzone entstehenden Lagerwerkstoffs zusätzlich beeinflußt bzw. gesteuert werden. Die dabei verwendeten Dicken der Zusatzmaterial-Lagen und die Einschmelztiefe müssen dabei so aufeinander abgestimmt werden, daß aufgrund der chemischen Zusammensetzung von dem Grundwerkstoff und dem Zusatzmaterial erfindungsgemäß die einschmelzlegierte Zone einen Zinngehalt zwischen 5 und 30 Massenprozenten und einen Kupfergehalt zwischen 0,5 und 3 Massenprozenten aufweist.Another variant of the process is that the aluminum or an aluminum alloy existing sheet to be galvanically coated with a layer of tin. The energy beam that hits the cover initially creates an aluminum melt, in which the tin dissolves easily without running away. The choice of material for the sheet serving as a cover can have the chemical composition of the in the melting zone resulting bearing material can also be influenced or controlled. The one with it used thicknesses of the additional material layers and the melt depth must be be coordinated in such a way that due to the chemical composition of the base material and the additional material according to the invention the melted-down Zone has a tin content between 5 and 30 percent by mass and a copper content between 0.5 and 3 percent by mass.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die angestrebte Dispersion von Zinn in einer Aluminiummatrix aufgrund der mit der Energiestrahlbehandlung verknüpften raschen Erstarrung des aufgeschmolzenen Metalls erzielt wird, so daß keine thermische und/oder mechanische Nachbehandlung des Materials erforderlich ist.Another advantage of the method according to the invention is that that the desired dispersion of tin in an aluminum matrix due to the with associated with the energy beam treatment rapid solidification of the melted Metal is achieved, so that no thermal and / or mechanical aftertreatment of the material is required.

Anhand der nachstehenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung sowie unter Hinweis auf ein vorteilhaftes praktisches Beispiel näher erläutert.The invention will be clarified from the following description under Referring to the drawing as well as pointing out an advantageous practical one Example explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 schematische Darstellungen der Lagen des auf den Grundwerkstoff aufgelegten Zusatzmaterials sowie die Querschnittskonturen von Schmelz spuren gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 Fig. 2 schematische Darstellung der Lagen des auf den Grundwerkstoff aufgelegten Zusatzmaterials sowie die Querschnittskonturen von Schmelzspuren gemäß dem Ausführungsbeispiel 2.They show: FIG. 1 schematic representations of the positions of the Base material applied additional material as well as the cross-sectional contours of enamel traces according to embodiment 1 FIG. 2 shows a schematic representation of the layers of the additional material placed on the base material as well as the cross-sectional contours of melt traces according to embodiment 2.

Fig. 3 das Arbeitsprinzip der Aufschmelzbehandlung durch Erzeugen einander überlappender linearer Schmelzbereiche. Fig. 3 shows the working principle of the reflow treatment by generating overlapping linear melting ranges.

Fig. 4 das Arbeitsprinzip der Aufschmelzbehandlung durch Erzeugen einander überlappender punktartiger Schmelzbereiche. Fig. 4 shows the working principle of the reflow treatment by generating overlapping point-like melting areas.

Fig. 5 den Vorgang des kontinuierlichen Aufschmelzbehandelns mittels eines oszillierenden Energiestrahls unter Verwendung eines aus zwei Komponenten bestehenden Zusatzmaterials in Form zweier getrennter Materiallagen. 5 shows the process of continuous melting treatment by means of an oscillating energy beam using one of two components existing additional material in the form of two separate material layers.

Fig. 6 den Vorgang des kontinuierlichen Aufschmelzbehandelns mittels eines oszillierenden Energiestrahles unter Verwendung eines aus zwei Komponenten bestehenden Zusatzmaterials in Form einer mit einer Beschichtung verse- henen Materiallage. 6 shows the process of continuous melting treatment by means of an oscillating energy beam using one of two components existing additional material in the form of a coated henen Material position.

Fig. 7 den Vorgang des Aufschmelzbehandelns mittels eines stationären Energiestrahls, wobei das Werkstück in zwei Achsen bewegt wird. 7 shows the process of melting treatment by means of a stationary Energy beam, whereby the workpiece is moved in two axes.

Fig. 8 den Vorgang des Aufschmelzbehandelns einer Lagerhälfte. 8 shows the process of melting treatment of a bearing half.

Ausführungsbeispiel 1 In Fig. 1 ist ein dickwandiger Grundwerkstoff in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Für die Wahl der Dicke 11 des Grundwerkstoffes 10 sind die betrieblichen Verhältnisse und Anforderungen, wie Höhe und Art der Belastung, Betriebstemperatur und dgl. maßgebend.Embodiment 1 In Fig. 1 is a thick-walled base material denoted by 10 in its entirety. For the choice of the thickness 11 of the base material 10 are the operational conditions and requirements, such as the amount and type of exposure, Operating temperature and the like. Decisive.

Auf den aus einem hochfesten Aluminium wie z.B. A1Cugi bestehenden Grundwerkstoff 10 wird ein Zusatzwerkstoff 12 in Form einer Folie auf die zu behandelnde Oberfläche 13 mit sattem Flächenkontakt aufgebracht/aufgelegt. Als besonders vorteilhaft hat sich als Zusatzwerkstoff 12 Zinn (Sn) erwiesen. Da der mit 12 bezeichnete Zusatzwerkstoff Zinn einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt und an der Auftreffstelle 14 (Fig. 5,6,7,8) des Energiestrahles 15 (Fig. 5,6,7,8) vorzeitig schmilzt, wobei er auf der zu behandelnden Oberfläche 13 wegfließt ohne daß der Grundwerkstoff 10 schmilzt, wird der an die zu behandelnde Oberfläche 13 des Grundwerkstoffes 10 angrenzende Zusatzwerkstoff 12 (Zinn) durch ein dünnes Blech 16 (Fig. 1 bis 8) aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung abgedeckt. Der zunächst auf die Abdeckung auftreffende Energiestrahl 15 erzeugt eine Aluminiumschmelze, in der sich das Zinn ohne wegzulaufen leicht auflöst.On the one made of a high-strength aluminum such as A1Cugi Base material 10 is a filler material 12 in the form of a film on the to be treated Surface 13 applied / laid on with full surface contact. As particularly beneficial has proven to be tin (Sn) as filler metal. Since the filler metal designated 12 Tin has a low melting point and at the point of impact 14 (Fig. 5,6,7,8) of the energy beam 15 (Fig. 5,6,7,8) melts prematurely, where he is on the to be treated Surface 13 flows away without the base material 10 melting, is attached to the surface to be treated 13 of the base material 10 adjoining additional material 12 (tin) through a thin sheet 16 (Fig. 1 to 8) made of aluminum or an aluminum alloy covered. The energy beam 15 which initially strikes the cover is generated an aluminum melt in which the tin dissolves easily without running away.

Durch die Materialwahl für das als Abdeckung dienende Blech 16 kann die chemische Zusammensetzung des beim Einschmelzen entstehenden Lagerwerkstoffes zusätzlich beeinflußt werden.The choice of material for the sheet metal 16 serving as a cover can the chemical composition of the bearing material produced during melting can also be influenced.

Das als Zusatzwerkstoff 12 verwendete Zinn weist eine Foliendicke b von 0,2 mm und das als Abdeckung verwendete Reinaluminium eine Blechdicke c von 1,4 mm auf.The tin used as filler material 12 has a film thickness b of 0.2 mm and the pure aluminum used as a cover has a sheet thickness c of 1.4 mm.

Diese zu behandelnde Al-Sn-AlCuMg1-Anordnung 17 wird in einer nur schematisch dargestellten Vakuumkammer 18(Fig. 3,4) mittels eines Energiestrahles 15 überstrichen und dabei das Zusatzmaterial 12,16 in den Oberflächenbereich des Grundwerkstoffes 10 eingeschmolzen.This to be treated Al-Sn-AlCuMg1 arrangement 17 is only in one schematically illustrated vacuum chamber 18 (Fig. 3, 4) by means of an energy beam 15 painted over and the additional material 12,16 in the surface area of the Base material 10 melted down.

Dabei erzeugt der Energiestrahl 15 örtlich begrenzte Schmelzbereiche 19 (Fig. 3,4) die nach Durchdringen des auf dem Grundwerkstoff 10 aufgelegten Zusatzmaterials 12,16 bis zu einer vorgegebenen Tiefe 20 in den Grundwerkstoff 10 eindringen und eine mittlere Einschmelztiefe 21 ergeben.The energy beam 15 generates locally limited melting areas 19 (Fig. 3, 4) after penetration of the additional material placed on the base material 10 12, 16 penetrate into the base material 10 to a predetermined depth 20 and result in an average melt depth 21.

Die Einschmelztiefe a in den Grundwerkstoff 10 beträqt dabei im Mittel 0,6 mm, so daß das Verhältnis a:b:c =.3:1:7 beträgt Die sich durch das Aneinanderfügen punktartiger Schmelzbereiche 19 (Fig. 4) ergebenden Querschnittskonturen der Schmelz spuren sind in Fig. 1 und Fig. 2 mit 22 bezeichnet und gestrichelt dargestellt.The melting depth a in the base material 10 is on average 0.6 mm, so that the ratio a: b: c = .3: 1: 7 is the result of joining point-like melting areas 19 (FIG. 4) resulting in cross-sectional contours of the enamel Traces are denoted by 22 in Fig. 1 and Fig. 2 and shown in dashed lines.

Diese Schmelzbereiche werden in aufeinanderfolgenden Schritten einander überlappend zu geschlossenen Flächen zusammengefügt, wobei der jeweils vorangehende Schmelzbereich 19 bereits erstarrt sein muß. Die bei dieser Arbeitstechnik erforderliche Relativbewegung von Energiestrahl 15 und Werkstück 23 X-Y-Bewegung des Werkstücks (Fig. 5,6,7,8) und/oder Ablenkung Pfeil A IFE. 5,6) des Energiestrahl 15 aus seiner Normallage.bewerkstelligt werden. Die Ablenkung des Energiestrahles 15 erfolgt dabei beispielsweise über ein elektromagnetisches Ablenksystem 24.These melting ranges become one another in successive steps overlapping to form closed surfaces, with the preceding Melting area 19 must have already solidified. The one required for this work technique Relative movement of energy beam 15 and workpiece 23 X-Y movement of the workpiece (Fig. 5,6,7,8) and / or deflection arrow A IFE. 5,6) of the energy beam 15 from his Normal position. The deflection of the energy beam 15 takes place for example via an electromagnetic deflection system 24.

Die flächige Aufschmelzbehandlung kann z.B. durch das Aneinanderfügen linearer Schmelzbereiche 19 (Fig. 3) oder durch das Aneinanderfügen punktartiger Schmelzbereiche 19 Fig. 4) ausgeführt werden.The planar melting treatment can be done, for example, by joining linear melting areas 19 (Fig. 3) or by joining point-like Melting areas 19 Fig. 4) are executed.

Die Bildung punktartiger oder linearer Schmelzbereiche 19 (Fig. 3,4) erfolgt durch mehrmaliges Beaufschlagen der zu behandelnden Oberfläche 13 mit einem regulären Raster, der in Form eines Punkt- oder Strichrasters ausgeführt ist.The formation of point-like or linear melting areas 19 (Fig. 3, 4) takes place by repeatedly applying a to the surface 13 to be treated regular grid in the form of a dot or line grid.

Dabei wird der Raster relativ zum Werkstück und parallel zu dessen Oberfläche je um einen kleinen Betrag in einer solchen Weise verschoben, daß durch Oberlappung der Rasterpunkte eine geschlossene Fläche entsteht.The grid is relative to the workpiece and parallel to it Surface each shifted by a small amount in such a way that by Overlapping of the grid points creates a closed area.

Durch die trägheitslose Ablenkung 24 des Energiestrahles 15 in einem beispielsweise punktartigen Raster (Fig. 4) auf die Materialoberfläche 25 erfolgt die Aufschmelzung der Materialoberfläche 25 in punktartigen Schmelzbereichen 19,deren Grenzen 26 sich im Zustand der Schmelze nicht berühren.Due to the inertia-free deflection 24 of the energy beam 15 in one for example point-like grid (FIG. 4) on the material surface 25 takes place the melting of the material surface 25 in point-like melting areas 19, the Limits 26 do not touch in the state of the melt.

So werden beispielsweise die Schmelzbereiche 19a und 19b in einem punktartigen Raster aufgeschmolzen. Die Überlappung der Schmelzbereiche 19a, 19b erfolgt durch die Verschiebung des punktartigen Rasters und der damit verbundenen Aufschmelzung des Schmelzbereiches 19c. Während der Aufschmelzung des Schmelzbereiches 19c ist die Energiezufuhr zu den Schmelzbereichen 19a, 19b unterbrochen, was zu einer Erstarrung der Schmelze führt. Durch diese begrenzte Aufschmelzbehandlung der Materialoberfläche 25 wird das Zusatzmaterial 12,16 in die zu behandelnde Oberfläche 13 eingeschmolzen. Eine flächige Aufschmelzbehandlung führt zu nicht kontrollierbaren Mischungsverhältnissen des Zusatzmaterials 12,16.For example, the melting areas 19a and 19b are in one point-like grid melted. The overlap of the melting areas 19a, 19b takes place by shifting the dot-like grid and the associated ones Melting of the melting area 19c. During the melting of the melting area 19c, the energy supply to the melting areas 19a, 19b is interrupted, which leads to solidification of the melt. Through this limited reflow treatment the material surface 25 is the additional material 12,16 in the surface to be treated 13 melted down. A flat melting treatment leads to uncontrollable Mixing ratios of the additional material 12, 16.

Der so entstandene, aufgeschmolzene und wieder erstarrte Lagerwerkstoff der aus einer Dispersion des Grundwerkstoffes AlCuMg1, des Zusatzmateriales Zinn und des Reinaluminiums besteht, hat eine 2,2 mm dicke Lagerwerkstoff-Laufschicht deren Legierung aus ca. 21 rÕ Sn und ca. 1 °Õ Cu besteht.The resulting, melted and re-solidified bearing material that from a dispersion of the base material AlCuMg1, the additional material Tin and pure aluminum, has a 2.2 mm thick bearing material running layer whose alloy consists of approx. 21 rÕ Sn and approx. 1 ° Õ Cu.

Ausführungsbeispiel 2 Auf einen Grundwerkstoff 10 aus G-AlSi12 (rd. 12,3 e Si) soll eine 3 mm dicke Lagerwerkstoff-Lauf schicht erzeugt werden.Embodiment 2 On a base material 10 made of G-AlSi12 (approx. 12.3 e Si) a 3 mm thick bearing material running layer is to be created.

Auf den Grundwerkstoff 10 wird ein mit einer 0,25 mm (Maß b in Fig. 2) dicken Zinnschicht J2 qalvanisch überzogenes, als Abdeckung verwendetes 2 mm (Maßc in Fig 2) dickes Blech 16 (Fig. 6) aus AlCublg1 aufgelegt und im Mittel 0,75 mm (Maß a in Fig. 2) tief in den Grundwerkstoff 10 eingeschmolzen, Der so durch aufschmelzen und wiedererstarren neu entstandene Lagerwerkstoff hat eine mittlere Einschmelztiefe 21 von 3 mm und eine Legierungszusammensetzung von ca. 19,5 % Sn, ca. 2,6 °Ó Si, ca. 2,4 % Cu. Die Querschnittskonturen der Schmelzbereiche 19 sind entsprechend der Fig. 1 mit 22 bezeichnet.A 0.25 mm (dimension b in Fig. 2) thick layer of tin J2 electroplated 2mm used as a cover (Dimension c in Fig. 2) thick sheet 16 (Fig. 6) made of AlCublg1 and placed on average 0.75 mm (dimension a in Fig. 2) deeply melted into the base material 10, The so through melt and re-solidify the newly created bearing material has a medium Melting depth 21 of 3 mm and an alloy composition of approx. 19.5% Sn, approx. 2.6 ° Ó Si, approx. 2.4% Cu. The cross-sectional contours of the melting areas 19 are denoted by 22 in accordance with FIG. 1.

Mit der Verfahrensweise nach der Erfindung läßt sich z.B.With the procedure according to the invention e.g.

ein Verbundwerkstoff kontinuierlich in Form von bandförmigem Halbzeug als Vormaterial für die Fertigung von Lagerschalen (Fig. 7) erzeugen. Ferner lassen sich vorteilhaft, wie Fig. 8 zeigt, einzelne Lager bzw. Lagerschalen 27 herstellen oder auch komplexe Werkstücke örtlich behandeln, um an bestimmten Stellen gute Gleiteigenschaften zu erzielen, wobei bevorzugt bei feststehendem Energiestrahl 15 eine Lagerbewegung in y-Achse und Drehachse erfolgt.a composite material continuously in the form of a strip-shaped semi-finished product as a starting material for the manufacture of bearing shells (Fig. 7). Furthermore let As FIG. 8 shows, it is advantageous to produce individual bearings or bearing shells 27 or also treat complex workpieces locally in order to achieve good sliding properties in certain places to achieve, preferably with a stationary energy beam 15 a bearing movement takes place in the y-axis and axis of rotation.

* sodaß das Verhältnis a:b:c = 3:1:8 beträgt.* so that the ratio a: b: c = 3: 1: 8.

LeerseiteBlank page

Claims

Claims 1. A method for producing a composite material with Layers of different material compositions, in particular a composite material, which has a layer with good running properties, characterized in that one of the layers by melting at least one additional material (12, 16) in a solid base material (10) forming a zone with both of the base material (10) as well as from the additional material (12,16) significantly different chemical composition is produced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the as Additional material (12, 16) serving layers, preferably in the form of sheets with full Surface contact can be placed on the base material (10).

3. The method according to claim 1, characterized in that the base material (10) made of a wrought or cast aluminum alloy and the additional material (12,16) consists of a layer of tin and a layer of an aluminum material.

4. The method according to claim 3, characterized in that the thicknesses (b, c) the additional material layers and the melt depth (a) matched to one another be that due to the chemical composition of base material (10) and Additional material (12,16) the melted-down zone has a tin content between 5 and 30 mass percent and a copper content between 0.5 and 3 mass percent.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the Tin portion (12) of the additional material (12,16) as a coating on the sheet metal, strip or foil-shaped aluminum material (16) applied and the thus treated aluminum material (16) is placed on the base material (10) with full surface contact.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the Melting takes place by means of an energy beam (15), preferably an electron beam.

7. Composite material according to one of claims 1 to 6, characterized in that that this is used as a material for bearings, especially composite plain bearings.