DE658567C

DE658567C - Use of a cadmium alloy for bearings

Info

Publication number: DE658567C
Application number: DEA69848D
Authority: DE
Original assignee: American Smelting and Refining Co
Current assignee: American Smelting and Refining Co
Priority date: 1932-06-30
Filing date: 1933-06-24
Publication date: 1938-04-04

Description

Verwendung einer Kadmiumlegierung für Lager Die Erfindung betrifft Legierungen, die sich besonders gut als Lagermetall eignen. Es wurde gefunden, daß unter an sich bekannten Legierungen .aus Kadmium und Nickel :eine Gruppe mit einem Nickelgehalt von o,25 bis 7 0iö mit besonderem Vorteil als Werkstoff für Lager verwendet werden kann. Die günstigen Eigenschaften dieser Legierungen werden dadurch noch weiter verbessert, daß durch Ersatz eines Teiles des Kadmiums durch geringe Mengen eines oder mehrerer der Metalle Aluminium, Antimon, Kupfer und Magnesium neue Legierungen geschaffen werden, in denen die vier zuletzt genannten Metalle zusammen in Mengen bis zu 3% der Gesamtmenge enthalten sind. Die genannten Legierungen werden mit besonderem Vorteil als Werkstoff für Lager verwendet, wenn Temperaturen auftreten, die wesentlich über den für die üblichen zinnhaltigen Lagermetalle zulässigen liegen.Use of a cadmium alloy for bearings The invention relates to Alloys that are particularly suitable as bearing metals. It was found that among alloys known per se. of cadmium and nickel: a group with one Nickel content of 0.25 to 7 0iö used with particular advantage as a material for bearings can be. The favorable properties of these alloys are thereby enhanced further improved that by replacing some of the cadmium with small amounts one or more of the metals aluminum, antimony, copper and magnesium new alloys be created in which the last four metals mentioned together in quantities up to 3% of the total amount are included. The alloys mentioned are special Advantageously used as a material for bearings when temperatures occur that are significant above what is permitted for the usual tin-containing bearing metals.

Bei der Herstellung der Kadmium-Nickel-Legierungen nach der Erfindung wird eine Kadmiumschmelze durch Erhitzen des Metalls in einem geeigneten Schmelztrog auf etwa q.oo bis q:50° C hergestellt. - Das Schmelzbad wird zweckmäßig während des ganzen Arbeitsverfahrens mit einem Fl:ußmittel bedeckt, um zu verhindern, daß sich das Metall oxydiert !und da.ß sich während des Legierungsvorganges Zunder oder unerwünschte Verbindungen bilden. Als vorzügliches Flußmittel haben sich niedrig schmelzende Chloride, beispielsweise Zinkchlorid, erwiesen. Dann wird Nickel, beispielsweise in Form dünner Bleche, dem geschmolzenen Kadmiumb.ad zugegeben, rund zwar durch die das Metall bedeckende Flußmittelschicht hindurch, Die "Schmelze wird so lange gerührt, bis das Nickel vollständig von dem geschmolzenen Kadmium aufgenommen ist. Falls irgendeines der vier obenerwähnt@en Elemente Aluminium, Antimon, Kupfer und Magnesium auch noch in die Legierung aufgenommen werden soll, so ist nunmehr der richtige Zeitpunkt, diese Metalle der Schmelze zuzugeben. Wenn das Nickel oder bei Zugabe weiterer Legierungsbestandteile auch diese vollständig dem geschmolzenen Kadmium einverleibt sind, so kann das geschmolzene Metall in Tröge abgegossen werden, aus denen es den weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt wird.In the manufacture of the cadmium-nickel alloys according to the invention a cadmium melt is made by heating the metal in a suitable melting trough produced to about q.oo to q: 50 ° C. - The weld pool is expedient during of the whole working process covered with a flux to prevent that the metal is oxidized! and that during the alloying process, scale or form unwanted connections. As an excellent flux have proven to be low Melting chlorides, such as zinc chloride, proved. Then nickel, for example in the form of thin sheets, added to the molten cadmium b.ad, round though the layer of flux covering the metal through, the "melt will be so long." stirred until the nickel is completely absorbed by the molten cadmium. If any of the four elements mentioned above are aluminum, antimony, copper and If magnesium is also to be included in the alloy, this is now the case right time to add these metals to the melt. If the nickel or at Addition of further alloy components also these completely to the molten one Cadmium are incorporated, the molten metal can be poured into troughs, from which it is fed to the further processing steps.

Die dem Kadmium einverleibte Nickelmenge sollte ausreichend sein; um der Endlegierung einen Nickelgehalt von wenigstens o,25% zu sichern, der jedoch 7% nicht übersteigen soll. Es ist mit anderen Worten ein Mindestgehalt von 0,250,`o Nickel erforderlich, rum der Legierung die für ein Lagermetall wünschenswerten Eigenschaften zu erteilen; bei einem Nickelgehalt von über 70/0: werden diese :erwünschten Eigenschaften be-,@ einträchtigt oder vollständig zum Verschwin den gebracht. Im übrigen wurde gefunden, daß ein Nickelgehalt zwischen o,6 und 4% für die meisten Verwendungsarten der Legierung als Lagermetall ,ausreichend ist.The amount of nickel incorporated into the cadmium should be sufficient; in order to ensure a nickel content of at least 0.25% in the final alloy, which however Should not exceed 7%. In other words, it is a Minimum salary of 0.250, `o nickel required, around the alloy that is desirable for a bearing metal To grant properties; with a nickel content of over 70/0: these are: desirable Properties impaired, @ impaired or completely made to disappear. in the rest has been found to be between 0.6 and 4% nickel for most Uses of the alloy as a bearing metal, is sufficient.

Eine der wichtigsten Eigenschaften der nach der Erfindung hergestellten Kadmium-Nickel-Legierungen ist ihre Fähigkeit, auch bei solchen Temperaturen benutzt werden zu können, die erheblich über den Temperaturen liegen, die für die gewöhnlichen zinnhaltigen Lagermetalle, die sog. Babbittmetalle, zulässig sind. Die gewöhnlichen zinnhaltigen Lagermetalle haben eine höchste Arbeitstemperatur von annähernd 20o° C, während die oben beschriebenen Kadmium-Nickel-Legierungen noch bei Temperaturen gegen 3 i 8° C benutzt werden können. Diese Fähigkeit, höheren Arbeitstemperaturen zu widerstehen, ist besonders wichtig in der Automobilindustrie und verwandten Arbeitsgebieten, bei denen wachsende Ansprüche an Maschinenlager gestellt werden, durch die steigenden und lange aufrechterhaltenen hohen Geschwindigkeiten und hohen Arbeitstemperaturen.One of the most important properties of those made according to the invention Cadmium-nickel alloys is their ability to get used even at such temperatures to be able to that are significantly higher than the temperatures required for the ordinary tin-containing bearing metals, the so-called Babbitt metals, are permitted. The common ones Tin-containing bearing metals have a maximum working temperature of approximately 20o ° C, while the above-described cadmium-nickel alloys are still at temperatures can be used against 3 i 8 ° C. This ability to higher working temperatures resisting is particularly important in the automotive industry and related fields, where increasing demands are placed on machine bearings, due to the increasing ones and long sustained high speeds and high working temperatures.

Im Vergleich zu einem Zinnlagermetall besitzen die Kadmium-Nickel-Legierungen eine ,um etwa 500j"0 größere Zugfestigkeit -und eine- um etwa ioo% größere Einschnürung beim Zugversuch. Die Dehnung der Legierungen übersteigt die von Zinnlagermetallen um etwa. 35%: Der Punkt, an dem die Legierung dem Druckversuch nachgibt, liegt um etwa 400;'o höher als bei den üblichen Zinnlagermetallen, und die Druckfestigkeit ist etwa um 1/.1 größer. Auch die Prüfung der Härte nach Rockwell ergibt größere Härtewerte für die neuen Legierungen.Compared to a tin bearing metal, the cadmium-nickel alloys have a tensile strength that is around 500% greater - and a constriction that is around 100% greater in the tensile test. The elongation of the alloys exceeds that of tin bearing metals at about. 35%: The point at which the alloy yields to the compression test is around about 400; 'o higher than the usual tin bearing metals, and the compressive strength is about 1 / .1 larger. The Rockwell hardness test also gives greater results Hardness values for the new alloys.

Während der Kriechwert (in Deutschland auch mit Dauerstandfestigkeit bezeichnet) der Kadmium-Nickel-Legierung höher ist als der Kriechwert von Babbittmetallen, so ist er erheblich niedriger als die Kriechwerte von Lagerbronzen. Mit anderen Worten, :eine Legierung nach der Erfindung kriecht bereits bei einer geringeren Belastung als die Bronzen. (Unter Kriechen ist dabei eine bestimmte Dehnung im Dauerbelastungsversuch zu verstehen.) Das ist besonders wichtig für die Zeitspanne, bei der sich ein Lager einläuft t.d auf die Welle einstellt. Der Reibungs-' zient 1 d 'einer dem Rest Legierung Kadmium mit ist i etwa bis gleich i,50,lo e un e t @eibungskoeffizienteneines Babbittrnetalls.While the creep value (in Germany also called creep strength) of the cadmium-nickel alloy is higher than the creep value of Babbitt metals, it is considerably lower than the creep value of bearing bronze. In other words: an alloy according to the invention creeps even at a lower load than the bronzes. (Creep is to be understood as a certain elongation in a long-term load test.) This is particularly important for the period of time during which a bearing runs in td adjusts itself to the shaft. The friction "coefficient 1 d 'of the rest of cadmium alloy with i approximately equal to i, 50 e lo t e un @eibungskoeffizienteneines Babbittrnetalls.

Wie oben bereits angegeben wurde, können kleine Mengen eines oder mehrerer der Metalle Aluminium, Antimon, Kupfer und Magnesium bei der Herstellung der Kadmium-Nickel-Legierungen verwendet werden. Der Gehalt an diesen Metallen kann. von gerade nachweisbaren Mengen bis zu 3 0,ö insgesamt betragen, je nachdem, welches Metall oder *elche Metalle zugesetzt werden und welches die durch diesen Zusatz angestrebte Wirkung sein soll.As indicated above, small amounts of one or more of the metals aluminum, antimony, copper and magnesium can be used in the manufacture of the cadmium-nickel alloys. The content of these metals can. of just detectable amounts up to 30.0 in total, depending on which metal or metals are added and what the effect aimed at by this addition is supposed to be.

Diese Nebenlegierungsbestandteile können innerhalb der angegebenen Grenzen für verschiedene Zwecke benutzt werden, beispielsweise zur Verminderung der Oxydation beim Gießen, zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, zur Herbeiführung besonderer Festigkeit der Legierungen u. dgl. Magnesium z. B. verlangsamt die Oxydation der Legierungen, und Kupfer erteilt ihnen eine höhere Zugfestigkeit. Man hat gefunden, daß eine Kadmiumlegierung mit i, 5 % Nickel und o,5% Kupfer eine Zugfestigkeit besitzt, die nahezu das Doppelte der eines Zinnlagermetalls beträgt, während gleichzeitig die Dehnung und die Einsehnürung beim Zugversuch vorteilhaft gegenüber den entsprechenden Werten einer Babbittlegierüng verändert iv:erden. In ähnlicher Weise können geringe Mengen von Aluminium oder Antimon verwendet werden. um der Legierung gewisse gewünschte Eigenschaften zu erteilen.These minor alloy constituents can be within the specified Limits are used for different purposes, for example to reduce the oxidation during casting, to increase the corrosion resistance, to induce special strength of the alloys and the like. B. slows down the oxidation of the alloys, and copper gives them higher tensile strength. It has been found that a cadmium alloy with 1.5% nickel and 0.5% copper has a tensile strength, which is nearly double that of a tin bearing metal while simultaneously the elongation and the constriction in the tensile test are advantageous compared to the corresponding ones Values of a Babbittle greed changed iv: ground. Similarly, minor Amounts of aluminum or antimony can be used. to the alloy certain desired Grant properties.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Use of an alloy of 0.25 to 7% nickel, Remaining cadmium as a material for bearings.

2. Bearing metal according to claim i, characterized in that that part of the cadmium is replaced by one or more of the metals aluminum, antimony, Copper and magnesium are replaced in amounts up to 3% of the total amount,