DE812450C - Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallbaendern fuer Lager - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallbaendern fuer Lager

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DE812450C
DE812450C DEV1017A DEV0001017A DE812450C DE 812450 C DE812450 C DE 812450C DE V1017 A DEV1017 A DE V1017A DE V0001017 A DEV0001017 A DE V0001017A DE 812450 C DE812450 C DE 812450C
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DE
Germany
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metal
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indium
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Expired
Application number
DEV1017A
Other languages
English (en)
Inventor
James Mckenzie Briscoe
Guy Anthony Vandervell
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Federal Mogul Shoreham Ltd
Original Assignee
Vandervell Products Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
    • B22D19/085Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal of anti-frictional metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallbändern für Lager Bisher wurden für die Herstellung von Lagern Dreischichtenmetallbänder verwendet, die aus einer Stahlgrundlage, einer Zwischenschicht aus Messing, Kupfer oder einer anderen Nichteisenlegierung und einer obersten Schicht aus Weißmetall oder anderem Lagermetall bestehen. Die Stahlunterlage dient als starke Stützunterlage für das Lager. Die Zwischenschicht war oft eine Blei-Kupfer- oder Blei-Bronze-Mischung oder Silber, Kupfer oder Bronze und wirkte wegen ihrer Lagereigenschaften als Sicherheitsfaktor im Falle von Brüchen o. dgl. des obersten Überzugs. Der letztere Überzug bzw. die eigentliche Lagermetallschicht wird so dünn ausgebildet, als dies unter Berücksichtigung der engsten Herstellungstoleranzen denkbar ist.
  • Die Erfindung betrifft eine verbesserte Ausbildung dieser allgemeinen Art von Bändern als Mehrschichtenmetallstreifen bezeichnet werden können. Als eigentliche oberste Lagerschicht ist Weißmetall mit einigem Erfolg verwendet worden, jedoch ergibt sich hierbei der Nachteil, daß dieses mit dem Kupfer der Zwischenschicht eine hoch zinnhaltige Legierung von Kupfer und Zinn bilden kann. Blei und Legierungen auf Bleigrundlage sind im großen Umfange als Lagermetall verwendet worden. Vor allem im Falle dünner Oberflächenschichten aus Blei werden diese auf galvanischem Wege niedergeschlagen. Es hat sich jedoch als notwendig erwiesen, das Blei gegen Korrosion durch die Zersetzungsprodukte des Schmieröls durch Zusatz eines geeigneten Legierungselements, wie Zinn oder Indium, widerstandsfähig zu machen.
  • Es sind auch bereits Lager durch Gießen oder galvanisches Niederschlagen einer Zwischenschicht aus Silber oder Kupfer unmittelbar auf eine geformte Stahlstützschale, nachdem das Lager in die endgültige Form und auf nahezu die endgültigen Abmessungen gebracht worden ist, wobei ein geeignetes Spiel für die Stärke der endgültigen Lagerschicht verbleibt, und anschließendes galvanisches Niederschlagen einer Schicht von Blei oder :aufeinanderfolgend einer Schicht von Blei und einer Schicht von Indium mit folgendem Erhitzen des Lagers, um diese Schichtenineinander zu diffundieren, hergestellt worden.
  • Es wurde durch Versuche gefunden, daß gegossene Legierungen von Blei oder Indium mit oder ohne kleine Zusätze von Kupfer oder Zinn anderen Werkstoffen, die bisher als Oberflächenschichten verwendet wurden, sehr erheblich überlegen sind. Demgemäß besteht das gemäß der Erfindung für die Herstellung von Lagern zu verwendende Mehrschichtenmetallband aus einer tragenden Stahlgrundlage, einer Zwischenschicht aus etwas weicherem Metall, wie Bronze oder Blei-Bronze, und einer Oberflächenschicht aus einer Blei-Indium-Legierung, die auf die Zwischenschicht aufgegossen wird. Vorzugsweise weist das Dreischichtenmetallband nach der Erfindung eine oberste oder Lagerschicht auf, die aus Blei mit von i bis io°/° Indium, o bis 1,5% Zinn und o bis 20/0 Kupfer legiert ist.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Oberfläche der Zwischenschicht, die, wie oben angegeben, zweckmäßig aus Bronze oder Blei-Bronze besteht, mit kleinsten narbenartigen Aushöhlungen versehen wird, die entweder mechanisch oder chemisch vor dem Aufgießen der Lagerschicht auf sie hergestellt werden. Diese Narbungen bewirken nicht nur eine bessere Verbindung zwischen der Lagerschicht und der Zwischenschicht, sondern die Erfahrung hat gezeigt, daß ein härteres Grundmetall, welches diese kleinen Aushöhlungen aufweist, die mit weichem Lagermetall ausgefüllt sind, eine ausgezeichnete Lagerfläche ergibt.
  • Die Erfindung umfallt ferner das Verfahren zur Herstellung des Verbundmetallbandes und aus dem verbesserten Metallband hergestellte Lager.
  • Ein Vorteil der erwähnten Aufrauhung der Zwischenschicht besteht darin, daß, wenn die Lagermetallschicht schmilzt oder abgearbeitet wird, die kleinen Aushöhlungen vergleichsweise große Mengen der Blei-und Legierungslagerschicht festhalten, so daß hierdurch die Lebensdauer des Lagers erheblich verlängert wird. Die in diesem Falle verbleibende Oberfläche kann aus mehr als 5o0/0 Blei oder Bleilegierung bestehen, während die Legierung der Zwischenschicht kaum mehr als 350/0 Blei, normalerweise 15 bis 250/0, und unter Umständen gar kein Blei enthält. In Fällen, in denen die Metall- oder Legierungszwischenschicht wenig oder gar kein Blei enthält, sind die Vorteile, die durch diesen Aufrauhungsvorgang erzielt werden, erheblich. Die Herstellung dieser genarbten Oberfläche der Zwischenschicht sichert, daß kein plötzlicher Wechsel zwischen der obersten Lagerschicht und der tragenden Zwischenschicht erfolgt, sondern statt dessen ein allmählicher Wechsel der Eigenschaften von einer Schicht zu der anderen, der sich in vertikaler Richtung in besonderen Fällen über einige Hundertstel Millimeter erstrecken kann. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Erfindung nicht notwendigerweise die Arbeitsstufe der Aufrauhung umfallt, obwohl es bei gewissen Typen von Lagern, wie den obenerwähnten, vorteilhaft ist, sie anzuwenden. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird ein Stahlband mit geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften verwendet, wie z. B. der als SAE iozo in Großbritannien bekannte Stahl, und auf diesen wird die Zwischenschicht durch Aufgießen oder in gewissen Fällen auf galvanischem Wege aufgebracht. Sie kann aus Kupfer, Silber, Bronze, Messing, Kupfer-Blei, Bleibronze, Kupfer-Indium, Kupfer-Zinn-Indium, Kupfer-Blei-Indium, Kupfer-Zinn-Blei-Indium oder einem anderen geeigneten Metall oder Legierung bestehen. Das in dieser Weise mit der Zwischenschicht bekleidete :Metallband wird dann durch eine Maschine geführt, die das Aufbringen der Lagerschicht bewirkt.
  • Es ist zweckmäßig, das Stahlband, das Zweischichtenmetallband und das endgültige Dreischichtenmetallerzeugnis in aufgewickelter Form zu handhaben. Damit eine fortlaufende Arbeitsweise der Maschine zum Aufbringen der Schicht möglich ist, wird eine Stumpfschweißmaschine verwendet, um das Band der einen Rolle mit dem auf der nächsten zu verbinden. Die erste der die Maschine bildenden Einheiten ist daher eine Stumpfschweißmaschine.
  • Das Band kann in geeigneter Weise, beispielsweise durch Trichloräthylenentfettung oder durch alkalische Reinigung mit oder ohne Strombenutzung, entfettet werden. Wenn eine weitere Reinigung notwendig ist, so werden als dritte Einheit für die Durchführung des Verfahrens umlaufende Kratzbürsten verwendet. Der Reinigungsprozeß ist nicht unbedingt in allen Fällen notwendig, jedoch sichert er, daß keine Fremdstoffteile auf der Oberfläche des Bandes infolge eines dort vorhandenen Films von Fett oder 01 verbleiben.
  • Die endgültig genaue Gestaltung des Zweischichtenmetallbandes vor dem Aufgießen der obersten Schicht kann dann durch Fräsen oder andere Bearbeitungsvorgänge oder durch Walzen in der Arbeitsrichtung der Maschine erfolgen, obwohl dieser Arbeitsvorgang zweckmäßiger durchgeführt wird, bevor das mit der Zwischenschicht versehene Band in die Maschine eintritt.
  • In Fällen, in denen eine Aufrauhung der Oberfläche erfolgen soll, kann sie zweckmäßig in diesem Stadium des Verfahrens vorgenommen werden, und zwar durch Rändeln, Walzen mit kerbend wirkenden Walzenoder mittels eines Sandstrahl- oder Stahlkiesgebläses. Es muß darauf geachtet werden, daß der Luftdruck so bemessen und die scharfkantigen Stoffe und ihre Größe so gewählt werden, daß die Teilchen derselben sich nicht in die Oberfläche der Zwischenschicht einbetten bzw. in dieser verbleiben.
  • Im Falle von aus zwei Komponenten bestehenden Werkstoffen, wie Kupfer-Blei, Bleibronze u. dgl., wird, wenn die Arbeitsstufe des Aufrauhens Anwendung findet, das Band vorzugsweise einem Ätzvorgang unterworfen, durch welchen die harte Grundschicht bis auf eine Tiefe von 0,00025 bis 0,00125 mm selektiv entfernt wird. Dies kann leicht durch Verwendung einer wässerigen Lösung von Ammoniak von 0,88o spezifischem Gewicht und ioo Volumteilen Wasserstoffsuperoxyd oder auch dadurch erfolgen, daß das Band als Anode in einem elektrischen Bad verwendet wird, das aus einer Mischung in den anteiligen Verhältnissen : 21;'i 1 Ammoniak, 250 ccm handelsübliche Essigsäure, 250 ccm Wasser besteht, wobei dieses Verfahren bei Raumtemperatur durchgeführt und die Stromdichte entsprechend der verwendeten Legierung gewählt wird. Wenn das Band einer chemischen Atzbehandlung unterworfen worden ist, so muß es vor der nächsten Arbeitsstufe des Verfahrens gewaschen und getrocknet werden.
  • Ein Bad, das aus einer Lösung von Zinkchlorid in Wasser oder Alkohol oder einer Mischung von beiden besteht, kann verwendet werden, um das Band mit einem Flußmittel zu überziehen und seine Oberfläche während der nun folgenden Wärmebehandlung zu schützen.
  • Das Band kann erhitzt werden, indem es durch einen Muffelofen oder Induktionsheizspulen hindurchgeführt wird, um derart seine Temperatur bis auf etwa 3oo bis 330' oder höher zu bringen, wobei erforderlichenfalls eine inerte oder reduzierende Atmosphäre verwendet wird, um eine atmosphärische Oxydation der Bänder zu verhindern. Wahlweise kann es in manchen Fällen erwünscht sein, den Streifen dadurch auf die erforderliche Temperatur aufzuhitzen, daß er in ein Bad aus schmelzendem Blei eingetaucht wird, oder auch durch unmittelbare Widerstandserhitzung unter Verwendung des Bandes selbst als Widerstand.
  • In diesem Stadium des Verfahrens wird eine Haube über den Streifen gedeckt, um einen Strom von Chlorwasserstoffgas auf die Fläche zu leiten, auf die die Blei-Indium-Legierung gegossen werden soll. Unmittelbar nach der Behandlung mit Chlorwasserstoffsäuregas wird der Streifen zu der sich bewegenden Grundplatte eines beheizten Gießkastens, in welchen die geschmolzene, die Lagerfläche bildende Legierung fließt. Die geeignetste Legierung für die obere Schicht besteht aus Blei mit von i bis io°/° Indium, o bis 1,5% Zinn und o bis 20/0 Kupfer. Das Zinn und das Kupfer sind nicht wesentlich, jedoch erhöhen sie offensichtlich die Dauerfestigkeit. Die Korrosionswiderstandsfähigkeit wird durch den Zinnzusatz verbessert, und es kann dann weniger von dem teuren Metallindium verwendet werden, als dies sonst notwendig wäre. Das Band tritt aus dem Gießkasten unterhalb eines in vertikaler Richtung einstellbaren Schiebers aus, durch welchen die Dicke der geschmolzenen Legierung auf Bleigrundlage, die auf das Band aufgebracht wird, eingestellt werden kann. Die Temperatur der geschmolzenen Legierung kann von nur wenig mehr als der Schmelztemperatur bis auf ungefähr iooo ° C ansteigen, vorzugsweise liegt sie bei ungefähr 700' C. Die Schicht von geschmolzenem Lagermetall wird unmittelbar, nachdem das Band den Gießkasten verläßt, durch dünne Strahlen von Hochdruckwasser abgeschreckt, die auf seine untere Seite gerichtet werden.
  • Die Bleilegierungsschicht wird dann auf ihre endgültige Dicke bearbeitet, indem das Band unter Fräswerkzeugen oder Putzmessern hindurchläuft, und das fertige Band wird, für die Herstellung von Lagern fertig vorbereitet, aufgespult. Alles durch die Fräswerkzeuge und Putzmesser entfernte :Metall kann selbstverständlich zum Zwecke der Wiederverwendung in den Schmelzbehälter zurückgeführt werden. Es wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit des Bandes bei dem Aufgießvorgang zwischen 5o cm und 9 m je Minute liegen kann, jedoch ist eine Geschwindigkeit von 4,5 m je Minute besonders zweckmäßig.
  • Zuweilen kann es erwünscht sein, dem Arbeitsprozeß des Aufgießens des Lagermetalls auf das Band eine Schlußstufe anzufügen, die in einem Niederschlagen von Blei, Zinn oder eines anderen Schutzmetallüberzugs auf die Rückseite der Stahlunterlage des Bandes auf galvanischem Wege besteht, um diese derart während der Herstellung der Lager gegen Korrosion zu schützen. In anderen Fällen kann ein Schutzüberzug auf der Rückseite des Bandes durch Anwendung eines Bades aus geeignetem Metall erzeugt werden, durch welches das überzogene Band vorerhitzt wird, bevor die Lagerschicht aufgegossen wird, oder es kann sich als zweckmäßiger erweisen, diese Arbeitsstufe in einer besonderen Anlage durchzuführen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallbändern für Lager, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche einer Zwischenschicht aus Metall, die von einer Stahlunterlage getragen wird, eine Legierung aufgegossen wird, die Blei und Indium enthält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein tragendes Stahlband eine Schicht eines Nichteisenmetalls aufgetragen wird, das Lagereigenschaften besitzt, und auf die freie Fläche dieser Zwischenschicht eine Schicht aus einem Lagermetall aufgegossen wird, das aus Blei und Indium besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der freien Fläche der Zwischenschicht vor dem Aufgießen des Lagermetalls kleine Vertiefungen angebracht werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Zwischenschicht aus einer Lagermetallegierung aufgetragen wird, die eine härtere Grundphase sowie eine weichere dispergierte Phase enthält, sodann die Oberfläche der aufgetragenen Schicht geätzt wird und dann auf die mit kleinen Höhlungen versehene (genarbte) Fläche der Zwischenschicht eine Schicht aus einer Lagermetallegierung, die aus Blei und Indium besteht, aufgegossen wird.
  5. 5. Verbundmetallband, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung, aus der die Oberflächenschicht besteht, aus i bis io °/° Indium, o bis 1,5 °/° Zinn und o bis 2 °/° Kupfer, Rest im wesentlichen Blei, zusammengesetzt ist.
DEV1017A 1946-02-04 1950-05-14 Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallbaendern fuer Lager Expired DE812450C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3821237A1 (de) * 1987-06-24 1989-01-05 Sumitomo Metal Ind Unloesliche bleilegierungs-anode und verfahren zum kontinuierlichen galvanischen verzinken unter verwendung dieser anode
DE4005097A1 (de) * 1990-02-17 1991-08-29 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur herstellung von verbundgussstuecken mit wenigstens einem metall durch an- oder umgiessen, insbesondere aus leicht- und schwermetallen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3821237A1 (de) * 1987-06-24 1989-01-05 Sumitomo Metal Ind Unloesliche bleilegierungs-anode und verfahren zum kontinuierlichen galvanischen verzinken unter verwendung dieser anode
DE4005097A1 (de) * 1990-02-17 1991-08-29 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur herstellung von verbundgussstuecken mit wenigstens einem metall durch an- oder umgiessen, insbesondere aus leicht- und schwermetallen

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