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La-erlegierung Die Erfindung betrifft eine Lagerlegierung und insbesondere
eine solche Legüerung, in welcher dem Lagermaterial von der Natur eines Zinn-Babbitt-Metalls
ein zusätzlicher Stoff hinzugefügt ist, der die Widerstandsfähigkeit ;gegen Ermüdung
der Lagerlegierung bei ,erhöhten Temperaturen Wesientlich erhäht, ohne die Schmiegsamkeit
oder Spannungskraft schädlich zu beeinflussen.
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Zweck der Erfindung ist, eine Lagerlegierung zu schaffen, welche viel
stärkeren Beanspruchungen bei @erhöhten Tempieraturen widerstehien kann ,als die
gewöhnlichen Zinn-und B,abbittmetalle, die zur Zeit für solche Zwecke, wie Lagerung
von Kurbelwellen, Nockenwellen, Pleuelstangen u. dgl. in Brennkraftmaschinen u.
dgl., im allgemeinen Gebrauch ;sind.
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Die Zeichnung erläutert die Erfindung, und zwar veranschaulicht Abb.
i schematisch die Stärke der Beanspruchung der neuen Lagerlegierung für verschiedene
Prozentsätze des hinzugefügten Stoffes, Abb.2 im Grundriß ein typisches Muster zum
Feststellen der Beanspruchung, und Abb.3 zeigt den Streifen gemäß Abb. 2 in Seitenansicht.
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Ein gewöhnlich verwendetes Ziun-Babbitt-Metall besteht aus 3,25% Kupfer,
7,5% Antimon, Rest Zinn. Es wird gewöhnlich Zinn-Babbitt-Metall genannt, obgleich
Zinn-Babbitt-Metalle in ihrer Zusammensetzung für verschiedene Zwecke sich :ändern.
Z. B. kann sich der Gehalt .an Kupfer von i,2 % bis zu i o % und der an Antimon
von i p!'o bis 12 % ändern, während der Rest in jedem Falle Zinn ist. Auch solche
Mischungen. eignen sich noch :als Lagerlegierungen und werden mit Zinn-Babbitt-Metall
bezeichnet. Derartige Legierungen sind außerordentlich ,geeignet für Lager und werden
weitgeheindst zum Lagern von Kurbelwellen, Nockenwellen, Pleuelstangen und ,ähnlichen
umlaufenden Teilen verwendet, die außerordentlich starken Beanspruchungen unterworfen
sind. Es wurde aber gefunden, daß bei erhöhten Temperaturen diese Art von Lagern
Ermüdungen unterworfen ist und in manchen Fällen versagen können. Es wurde deshalb
schon versucht, andere Stoffe zu verwenden, z. B. Mischungen von Kupfer und Blei,
welche,
obgleich sie nicht besser und in manchen Fällen nicht ein
so gutes Lagermetall wie Zinn-Babbitt-Metalle; bei gewöhnlichen Temperaturen und
unter üblichen Bedingungen sind;-bei erhöhten Temperaturen und unter schese=-reis
Arbeitsbedingungen doch überlegen sind.: Solche anderen Mischungen. weisen aber
den-Nachteil auf, däß sie bei der Herstellung außerordentlich schwer zu bearbeiten
sind, infolge der viel höheren Temperaturen, bei welchen das vorherrschende Metall
der ,Mischung schmilzt.
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Es wurde nun gefunden, daß gewisse Zinn-Babbitt-Metalle in ihrer Widerstandsfähigkeit
gegen Ermüdung bei erhöhten Temperaturen um mehr als 3oo % verbessert werden können,
wenn. man geringe Betrage Tellur hinzufügt. Beispielsweise erhöht die Hinzufügung
von nur o, i o!o Tellur die Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung des Babbittm.etalls
sein wenig; die Verwendung von o,o8 bis 1 o/a wird eine erhebliche Erhöhung der
Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung @herbeiführ-en, und zwar um annähernd Zoo %.
Die besten Ergebnisse, welche erzielt worden sind, ergahen sich bei der Verwendung
vorn o,o8 bis o,16 % Tellür, doch wird eine Erhöhung um 5o bis ioo % der Widerstandsfähigkeit
gegen Ermüdung erzielt, wenn. man 0,04 bis 20/6 Tellur verwendet.
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In der Zeichnung veranschaulicht .eine graphische Darstellung den
Beanspruchungswert der neuen Lagerlegierung in. Zusammensetzungen, welche verschiedene
Beträge Tellur aufweisen. Die bereits erwähnte übliche Babbittmischung ist in der
graphischen Dar-Stellung bei 150 aufgezeichnet, und es ist @ersichtlich, daß bei
.einer Erhöhung um o, i o Tellur eine Erhöhung im Beanspruchungswert sich auf etwa
Zoo % beläuft, der bei ;annähernd o,15 % Tellur noch über diesen. Wert hinausgeht
und dann langsam abfällt, je nachdem erhöhte Beträge Tellur hinzugefügt werden.
Er bleibt aber immer noch über Zoo bei mindestens i % Tellur.
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Der B-eanspruchungs- bzw. Ermüdungswert ist die Anzahl der Minuten,
die bei der im folgenden beschriebenen Behandlung bis zur Zerstörung des Werkstoffes
vergehen.
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Die in dieser graphischen Darstellung veranschaulichte Beanspruchung
wurde in der üblichen Weise dadurch. gemessen, daß man Streifen der neuen, Tellur
enthaltenden Legierung umbog; wobei das Biegen bei etwa 175o Kreisläufen je Minute
bei einer Temperatur von annähernd i5o°C durchgeführt wurde. Dies ist annähernd
die obere Temperaturgrenze des in Gebrauch befindlichen Lagers.
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In Abb.2 ist ein Probestück veranschaulicht, welches dazu verwendet
würde, um den bereits erwähnten Beanspruchungswert zu b@estimmen. Es besteht aus
einem Streifen i des neuen Lagermetalls, der an einem Ende ,mit einem . im wesentlichen
rechtwinkligen 'eil. 2 versehen- ist, der Durchbohrungen 3 ' arid q. aufweist und
sich an einen verjüngten - Teil. 5 anschließt, der sich zu seinem verbreiterten
Endteil 6 hin erstreckt, welcher mit seiner Öffnung versehen ist. Dieser Streifens
wird geprüft, indem man das Kopfstück eines hin und her gehenden Gliedes in die
Durchbohrungen 3 und q: im Ende 2 einsetzt und das andere Ende 6 mittels eines durch
die Öffnung 7 hindurchgehenden Bolzens an einem feststehenden Glied befestigt. Der
hin und her gehende Teil; an. welchem das Ende 2 befestigt ist, wird rechtwinklig
zur Ebene des Streifens i mit einer Geschwindigkeit von. 17'5o Touren j e Minute
und um eine Schwingungsweite von 1,22 bis I,27 mm beweg t, während das Ende 2 des
Streifens sich um o;61 bis o,64mm von seiner ursprünglichen Ebene bewegt. . Dieser
Versuch wird durchgeführt hei .einer: Temperatur von annähernd 15o°C, und die Erfindungswerte,
die in der graphischen Darstellung in Abb. i veranschaulicht sind, wurden von Versuchsstreifen
dieser Art bestimmt, welche dem oben beschriebenen Versuch unterworfen worden sind.
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In vielen Fällen bewirkt das Tellur- bei gewissen Zinn-Babbitt-Metallen
eine Erhöhung der Spannkraft bei erhöhten Temperaturen, ohne die Zähigkeit wesentlich
zu heansprüchen, was überraschend ist, da man. annehmen müßte, daß die Hinzufügung
eines Stoffies wie Tellur die Brüchigkeit der Legierung erhöhen und die Zähigkeit
und Spannungskraft verringern würde. Es wurde gefunden, daß bei der Hinzufügung
von 1 bis 25 % Tellur zu gewissen Zinn-Babbitt-Legierungen keine bemerkenswerte
Abnahme in der Spannungskraft oder eine schädliche Abnahme b@ezü,glich der Zähigkeit
festgestellt worden ist.
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Die Hinzufügung von Tellur zu Zinn-Babbitt-Metällen bewirkt in gewissen
Fällen eine wesentliche Verbesserung des flüssigen Verhaltens. der Legierung während
des Schmelzens und Gießens, was natürlich ein sehr .erheblicher Vorteil ist, indem
Uniseimigkeiten des Stahles oder eines anderen Metalls, auf welches die Legierung
aufgegossen wird; entfernt und durch die flüssigere Legierung nach oben hin getrieben
werden. Auf diese Weise erzielt man eine viel bessere Verbindung zwischen dem Stahl
oder sonstigen Unterlagsmetall und der Legierung. Außer dem Vorteil, daß die Verbindung
zwischen Legierung und Unterl.agsmetäll ein Selbstreinigen bewirkt, ergibt sich
noch der weitere Vorteil, daß das verbesserte flüssige Verhalten
des
Metalls die allgemeinen Eigenschaften und das Gefüge des Metalls verbessert, wenn
dasselbe erstarrt, da sehr viel weniger Gas eingeschlossen wird und das Metall daher
dichter und weniger porös ist, als dies sonst der Fall sein würde.