DE3530454C2

DE3530454C2 -

Info

Publication number: DE3530454C2
Application number: DE3530454A
Authority: DE
Inventors: Sanae Nagoya Jp Mori
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1991-12-19
Also published as: JPS6160215A; GB2165593B; GB2165593A; GB8520770D0; US4738011A; JPH0420684B2; DE3530454A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, das einen Gleitteil hat, der mit der Gleitoberfläche versehen ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Grundmaterialbarrens für den Gleitteil;
b) Bedecken von wenigstens der Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens mittels eines Schutzmaterials; und
c) gleichzeitiges Extrudieren sowohl des Grundmaterialbarrens als auch des Schutzmaterials.

Dieses Verbundgleitmaterial ist für ein Gleit- oder Drehteil von verschiedenen industriellen Maschinen und Kraftfahrzeugen etc. verwendbar.

Ein Verfahren der vorgenannten Art ist aus der JP-AS 48 27 197 bekannt, wobei hier unter einem Bedecken von wenigstens der Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens mittels eines Schutzmaterials ein Bedecken der gesamten äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens zu verstehen ist. Denn nach dieser Druckschrift wird stets die gesamte äußere Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens mittels eines Schutzmaterials bedeckt. Dieses vollständige Bedecken des Grundmaterialbarrens wird ausschließlich zum Zweck des Extrudierens durchgeführt, damit man akzeptable Extrusionsbedingungen erhält. Denn an sich wird hier nur ein Bimetallstreifen als durch das Extrudieren erzeugtes Zwischenprodukt benötigt, der aus einer Grundmaterialschicht und einer Schutzmaterialschicht besteht. Das ist deswegen der Fall, weil das Verfahren nach der JP-AS 48-27 197 wie auch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung insbesondere dazu verwendet werden, extrudierte Streifen herzustellen, die aus einer Schicht von Aluminiumlagermaterial, beispielsweise einer Aluminium-Zinn-Legierungsschicht, und einer Schicht aus reinem Aluminium bestehen. Solche Bimetallstreifen sind wichtig als Zwischenprodukte für Gleitlagermaterialien, die eine Lagermaterialschicht und eine vorzugsweise aus Stahl bestehende Stützschicht ausweisen. Hierbei dient die Schicht aus reinem Aluminium als Haftschicht, mittels derer die Lagermaterialschicht an die Stahlschicht druckgebunden werden kann, da eine direkte Bindung zwischen gewissen Lagerlegierungen, wie beispielsweise Aluminium-Zinn-Legierungen, und Unterlagemetall, wie beispielsweise Stahl, nur schwer erzielbar ist. Daher haben die meisten Gleitlager, die eine Aluminium-Zinn-Legierung als Lagerlegierung auf einer Stützschicht aus Stahl aufweisen, eine Zwischenschicht aus reinem Aluminium, die eine feste Bindung zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Stahlschicht garantiert, zu welchem Zweck die Lagerlegierungsschicht zusammen mit beispielsweise reinem Aluminium als Schutzmaterial extrudiert wird, damit die gewünschten Bimetallstreifen erhalten werden, die dann mit einem beispielsweise aus Stahl bestehenden Stützmaterialstreifen durch einen Walzbindungsschritt verbunden werden.

Da man also nur einseitig mit dem Schutzmaterial beschichtete Bimetallstreifen benötigt, jedoch aus Gründen des Extrudierens gemäß der JP-AS 48-27 197 die gesamte äußere Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens mit dem Schutzmaterial bedeckt extrudiert, ergibt sich der Nachteil, daß die Aluminiumschutzmaterialschicht auf der einen Seite des Bimetallstreifens entfernt werden muß, was beispielsweise durch Wegschneiden geschieht und eine Erhöhung der Herstellungskosten sowie einen erhöhten Materialverbrauch bedeutet.

Wenn ein Extrudieren eines mit einer axialen Bohrung versehenen Grundmaterialbarrens gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens nach der JP-AS 48-27 197 durchgeführt wird, dann kann zwar das Entfernen einer Aluminiumschutzmaterialschicht vermieden werden, indem nach dem Extrudieren ein Radialschnitt ausgeführt und das Material zu einem ebenen Streifen auseinandergebogen wird. Jedoch ist dieser zusätzliche Verfahrensschritt verhältnismäßig kostenaufwendig, so daß sich auch in diesem Falle eine merkliche Erhöhung der Herstellungskosten ergibt.

Weiterhin gibt es noch die in der JP-AS 48-27 197 dargestellte Möglichkeit, das Verbundgleitmaterial, beispielsweise aus einer Lagerlegierungsschicht und einer reinen Aluminiumschicht, durch Extrudieren eines ebenen Barrengrundmaterials und eines ebenen Schutzmaterials, die lediglich parallel zueinander und in gegenseitigem Kontakt übereinander angeordnet sind, herzustellen. In diesem Falle besteht jedoch die Neigung, daß das Verbundgleitmaterial an den seitlichen Endteilen entlang der Grenzfläche zwischen dem Grundmaterial und dem Schutzmaterial aufreißt, aufspringt, rissig wird, sich spaltet o. dgl., so daß diese seitlichen Ränder in einem verhältnismäßig starken Ausmaß beschnitten werden müssen, was einen bemerkenswerten Materialverlust bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials der grundsätzlichen Art, wie es in der JP-AS 48-27 197 angegeben ist, zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Verbundgleitmaterial von ausgezeichneter Qualität erhalten wird, ohne an den Seitenrändern entlang der Grenzfläche zwischen dem Grundmaterial und dem Schutzmaterial aufzureißen, aufzuspringen, rissig zu werden, sich zu spalten o. dgl., und ohne daß wesentliche zusätzliche Bearbeitungsvorgänge zum Entfernen einer ganzen Grundmaterialschicht oder zum Aufschneiden und Ebenmachen eines rohrförmigen Verbundgleitmaterials erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Verfahrensschritt des Bedeckens des Grundmaterialbarrens mittels Schutzmaterial der Teil der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens, welcher die Gleitoberfläche des Verbundgleitmaterials werden soll, als freiliegender Teil, der höchstens die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche beträgt, unbedeckt von dem Schutzmaterial gelassen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt so keinen Schritt des Wegschneidens einer Schicht von Aluminiumschutzmaterial mehr, wie er bei den Verbundgleitmaterialien erforderlich ist, die nach konventionellen Verfahren hergestellt werden, in denen die gesamte äußere Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens mittels eines Schutzmaterials zum Zwecke des Extrudierens bedeckt wird, und weiterhin verhindert das Schutzmaterial, welches die Hälfte oder ein wenig mehr als die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens bedeckt, das Auftreten eines Aufreißens, Aufspringens, Rissigwerdens o. dgl. an den seitlichen Rändern entlang der Grenzfläche zwischen dem Grundmaterialbarren und dem Schutzmaterial.

Das erfindungsgemäß hergestellte Verbundgleitmaterial kann mittels Walzen dünner gemacht werden, sofern es die jeweilige Verwendung erfordert. Außerdem ist es möglich, dieses Verbundgleitmaterial vor oder nach der Extrusion einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, wenn das notwendig ist.

Es ist außerdem möglich, eine abgewandelte Form dieses Verbundgleitmaterials dadurch herzustellen, daß man ein hartes Trägermaterial, wie beispielsweise Stahl, mit dem Schutzmaterial, das als eine Haftschicht verwendet wird, durch Druckbindung verbindet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1-A, 1-B, 1-C, 1-D und 1-E Schnittansichten einer ersten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Schnittansichten einer zweiten und dritten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, die jeweils Abwandlungen des Bedeckungsverfahrens sind, das in Fig. 1-B anhand der ersten Ausführungsform gezeigt ist;

Fig. 4-A, 4-B, 4-C, 4-D und 4-E Schnittansichten eines Barrens, welche Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulichen;

Fig. 5 und 6 Schnittansichten eines Barrens, welche das Bedeckungsverfahren gemäß einer fünften und sechsten Ausführungsform zeigen, die jeweils Abwandlungen des Bedeckungsverfahrens sind, das in Fig. 4-B anhand der vierten Ausführungsform gezeigt ist; und

Fig. 7-A und 7-B Schnittansichten eines Barrens, die eine siebente Ausführungsform des Verfahrens veranschaulichen, welche Abwandlungen der in den Fig. 4-A und 4-B anhand der vierten Ausführungsform dargestellten Verfahrensschritte umfaßt.

Es seien nun die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben:

Zunächst sei auf die Fig. 1-A, 1-B, 1-C, 1-D und 1-E Bezug genommen, die das Herstellungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen, worin ein Grundmaterialbarren 1 für einen Gleitteil, der aus Aluminiumlegierung ausgebildet ist, durch Gießen oder Sintern hergestellt wird. Die Breite W des Barrens beträgt etwa 150 bis 250 mm, und seine Länge ist 150 bis 300 mm. Die seitlichen Endteile haben halbkreisförmige Querschnitte mit einem Radius R von etwa 20 bis 50 mm, und die Dicke t des Barrens ist 40 bis 100 mm. Ein Schutzteil 2, das aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung ausgebildet ist, wird durch Extrusion, Pressen, Ziehpressen, Strangpressen o. dgl. oder Gießen um einen Teil des Barrens herum vorgesehen, welcher sich über die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche erstreckt und einen Teil von jedem der halbkreisförmigen seitlichen Enden umfaßt, welcher in den Bereich fällt, der durch jeden der Umfangswinkel A definiert ist, der von der Horizontallinie, die durch die Mitte O der Radien der halbkreisförmigen Endteile hindurchgeht und den Radius R, der durch das äußerste Ende des Schutzteils 2 gezogen ist, eingeschlossen wird, und dieser Winkel ist nicht größer als 90 Grad. Sowohl der Barren 1 als auch das Schutzmaterial 2 werden gleichzeitig extrudiert (mit einem Extrusionsverhältnis von 10 zu 50mal, d. h. die Flächenreduktion ist 1/10 bis 1/50), so daß man ein Verbundgleitmaterial 3 (extrudiertes Produkt) von 2 bis 5 mm Dicke und von 150 bis 200 mm Breite erhält. Die Dicke t′ des unteren Teils bzw. Bodenteils des Schutzmaterials ist 10 bis 20 mm, und jeder der inneren seitlichen Endteile desselben hat die gleiche Form wie diejenige des Barrens ist, während der äußere Endteil eine bogenförmige Form mit einem Radius R′ von 20 bis 60 mm hat, wobei die exzentrische Mitte O′ desselben in Richtung auf die Schutzschicht in einem Abstand h von 5 bis 15 mm von der Mitte O angeordnet ist. Bezüglich des Barrens und des Schutzmaterials wird, wenn notwendig, eine Wärmebehandlung vor oder nach der Extrusion ausgeführt (bei einer Temperatur, die nicht höher als die Temperatur des Verfestigungsbeginns der Aluminiumlegierung ist). Das Bezugszeichen 4 ist derjenigen Oberfläche des Gleitteils zugeordnet, die als Gleitoberfläche bezeichnet wird.

Das Produkt 3 wird als nächstes gewalzt, damit man eine dünne Platte erhält, welche die bzw. eine erforderliche Dicke hat, und das dünne Schutzmaterial 2 aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung wird dann auf einem harten Trägerteil 5 angeordnet, das als Stützmetall dient und beispielsweise eine Stahlplatte ist. Schließlich werden beide unter Druck aneinander gebunden, so daß man ein Verbundgleitmaterial 6 erhält. Beide Enden des extrudierten Produkts sind vor dem Druckbinden bzw. -verbinden weggeschnitten worden. Die speziellen Zusammensetzungen sowohl des Gleitmaterials (Lagermaterial) und des Materials für die Haftschicht (welches dem oben beschriebenen Schutzmaterial entspricht), die beim Herstellen des Verbundgleitmaterials verwendet werden, sind in der Beschreibung der US-Patentschrift 43 61 629 und der britischen Patentschrift 20 80 337 beschrieben. Das heißt, es sind dies Zusammensetzungen des Gleitmaterials, die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben sind.

Die Bedingungen für die Wärmebehandlung, die vor und/oder nach der Extrusion entsprechend den Notwendigkeiten eines bestimmten Produkts ausgeführt wird, sind die gleichen, wie sie in der oben erwähnten US-Patentschrift 43 61 629 beschrieben sind.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, die sich von der ersten Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 2 unterscheidet. Im einzelnen ist hier genau die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil mit dem Schutzmaterial 2 bedeckt, und die anderen Herstellungsprozesse bzw. -verfahrensschritte sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.

Die dritte Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, unterscheidet sich ihrerseits von der zweiten Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 2. Hier erstreckt sich nämlich das Schutzteil 2 über ein wenig mehr als 1/2 der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil, während die anderen Herstellungsprozesse bzw. -verfahrensschritte die gleichen wie in der zweiten und infolgedessen auch in der ersten Ausführungsform sind.

Die Fig. 4-A, 4-B, 4-C, 4-D und 4-E zeigen Herstellungsprozesse bzw. -verfahrensschritte gemäß einer vierten Ausführungsform. Ein Grundmaterialbarren für den Gleitteil 7, der einen angenähert rechteckigen Querschnitt hat, ist aus Aluminiumbasislegierung durch Gießen oder Sintern ausgebildet und mittels eines Schutzmaterials 8 von 10 bis 20 mm Dicke t′ aus reiner Aluminiumlegierung bedeckt, das durch Extrusion oder Gießen über ein wenig mehr als 1/2 der äußeren Umfangsoberfläche des Barrens 7 ausgebildet ist. Ein Verbundgleitmaterial 9 (extrudiertes Produkt) wird dadurch erzeugt, daß sowohl der Barren 7 als auch das Schutzmaterial 8 gleichzeitig extrudiert werden.

Sofern es gelegentlich bzw. aufgrund bestimmter Gegebenheiten erforderlich ist, können der Barren 7 und das Schutzmaterial 8 vor und/oder nach der Extrusion einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, wie es bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Fall ist. Weiter wird das extrudierte Produkt nötigenfalls zu einer dünnen Platte gewalzt, wobei die Seite des Schutzteils 8 aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung, auf das harte Trägerteil 5, das als Stützmetall dient und beispielsweise eine Stahlplatte ist, aufgebracht und an dieses Trägerteil 5 druckgebunden ist, so daß auf diese Weise ein Verbundgleitmaterial 10 erzeugt wird. Beide Enden des extrudierten Produkts werden nach der Extrusion weggeschnitten.

Es sei nun auf Fig. 5 Bezug genommen, die eine fünfte Ausführungsform zeigt, wobei die Herstellungsprozesse bzw. -verfahrensschritte die gleichen wie diejenigen der vierten Ausführungsform sind, jedoch mit Ausnahme der Konfiguration und der Abmessung des Schutzmaterials 8. In näheren Einzelheiten heißt das, daß genau 1/2 der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil mittels des Schutzmaterials 8 bedeckt ist.

Die in Fig. 6 gezeigte sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 8. Genauer gesagt, ist das Schutzteil 8 ein wenig größer als 1/2 der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens für den Gleitteil 7, während die anderen Herstellungsschritte die gleichen wie in der fünften und demgemäß auch in der vierten Ausführungsform sind.

Die Fig. 7-A und 7-B zeigen den Formungsprozeß bzw. den Beschichtungsprozeß einer siebenten Ausführungsform, welche Abwandlungen des Formungsprozesses bzw. des Beschichtungsprozesses sind, die in den Fig. 4-A und 4-B, welche sich auf die vierte Ausführungsform beziehen, gezeigt sind. Zwei Gleitmaterialien 7-A und 7-B aus Aluminiumlegierung von überragenden Gleiteigenschaften, die unterschiedliche Zusammensetzungen haben, werden teilweise mittels des Schutzmaterials 8 bedeckt. Die anderen Herstellungsschritte sind die gleichen wie in der vierten Ausführungsform.

Wenn ein Verbundgleitmaterial in der Form eines Bimetalls oder Trimetalls durch Extrusion mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt wird, liegt die Oberfläche des Grundmaterialbarrens, welche die Gleitoberfläche des Verbundmaterials werden soll, während der Extrusion frei. Da die Gleitoberfläche des Verbundgleitmaterials stets freiliegt, wird es möglich, den Schritt des Schneidens bzw. Wegschneidens, der nach dem Stande der Technik zum Zwecke des Entfernens des Schutzmaterials, das nach dem Stande der Technik als temporäre Oberflächenschicht wirkt, notwendig ist, wegzulassen.

Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung kein überschüssiges Schutzmaterial aus reiner Aluminiumlegierung notwendig. Mit anderen Worten bedeutet das, daß es möglich wird, Materialkosten einzusparen.

Die oben beschriebenen Vorteile führen zu einer Verkürzung der Herstellungszeit und zu einer Verminderung der Herstellungskosten.

Wie aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, wird durch das Verfahren zum Herstellen von Verbundgleitmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung das angestrebte Ziel erreicht, und dieses Verfahren hat einen außerordentlich vorteilhaften praktischen Wert.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er sich aus den gesamten Unterlagen ergibt, in vielfältiger Weise abwandeln und verwirklichen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, das einen Gleitteil hat, der mit der Gleitoberfläche versehen ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Grundmaterialbarrens (1; 7) für den Gleitteil;
b) Bedecken von wenigstens der Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens (1; 7) mittels eines Schutzmaterials (2; 8); und
c) gleichzeitiges Extrudieren sowohl des Grundmaterialbarrens (1; 7) als auch des Schutzmaterials (2; 8);

dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt des Bedeckens des Grundmaterialbarrens (1; 7) mittels Schutzmaterial (2; 8) der Teil der äußeren Umfangsoberfläche des Querschnitts des Grundmaterialbarrens (1; 7), welcher die Gleitoberfläche (4) des Verbundgleitmaterials (6; 10) werden soll, als freiliegender Teil, der höchstens die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche beträgt, unbedeckt von dem Schutzmaterial (2; 8) gelassen wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundgleitmaterial (6; 10) wenigstens eine Schicht von Aluminiumlagermaterial aufweist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmaterial (2; 8) von reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmaterial (2; 8) als eine haftende Schicht dient und an ein hartes Trägerteil (5), wie beispielsweise Stahl, druckgebunden wird.