DE895220C

DE895220C - Method and device for the production of a bearing metal structure which is favorable in terms of wear and sliding, in particular made of lead bronze

Info

Publication number: DE895220C
Application number: DEV1266D
Authority: DE
Inventors: Otto-Hermann Hummel
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1942-07-14
Filing date: 1942-07-14
Publication date: 1953-11-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines verschleiß- und gleittechnisch günstigen Lagermetallgefüges, insbesondere aus Bleibronze Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines verschleiß- und gleittechnisch günstigen Lagermetallgefüges, insbesondere aus Bleibronzen, durch kaltes Aufpressen der pulverförmigen Metalle, ihrer Legierungen oder Bestandteile derselben auf einen Stützkörper, beispielsweise aus Stahl, mit nachfolgendem Sintern. Zur Herstellung poröser Lagerschalen, insbesondere sogenannter ölloser oder selbstschmierender Lager, ist es bekannt, Lagermetalle aus ihren pulverförmigen Bestandteilen durch Pressen und Sintern aufzubauen und hierbei Graphit oder Blei in solche Lagermetalle auf metallkeramischem Wege einzubringen. Es ist ferner bekannt, Metallüberzüge in der Weise herzustellen, daß Metallpulver, beispielsweise Aluminiumpulver, kalt auf einen Kern aufgebracht und dann gesintert wird, wobei dieses Sintern auch unter Druck bereits empfohlen worden ist.Method and device for producing a wear and sliding technology favorable bearing metal structure, in particular made of lead bronze, the subject of the invention forms a method and an apparatus for producing a wear-resistant and bearing metal structure that is favorable in terms of sliding technology, in particular made of lead bronzes cold pressing of the powdered metals, their alloys or components same on a support body, for example made of steel, with subsequent sintering. For the production of porous bearing shells, especially so-called oil-free or self-lubricating ones Bearings, it is known to make bearing metals out of their powdery components Pressing and sintering to build up and this graphite or lead in such bearing metals to be introduced by metal-ceramic means. It is also known to use metal coatings in the way to produce that metal powder, for example aluminum powder, cold on a core is applied and then sintered, this sintering also under Pressure has already been recommended.

Nach der Erfindung wird die Sinterung der kalt aufgepreßten, pulverförmigen Metalle, ihrer Legierungen oder Bestandteile derselben auf einen Stützkörper, beispielsweise aus Stahl, in der Weise vorgenommen, daß sie unter einem Anfangsdruck vorgenommen wird, der weniger groß als dervoraufgegangene Verdichtungsdruck ist, wobei mit zunehmender Erhitzung der Anfangsdruck allmählich so weit herabgesetzt wird, daß ein Platzwechsel der Gefügebestandteile untereinander vermieden wird. Mit dieser bestimmten Art der Durchführung der Drucksinterung nach der Erfindung wird erreicht, daß ein nicht .dendritisches, völlig ungerichtetes, gleichmäßig verteiltes feines Gefüge erzielt wird, welches beispielsweise bei Verwendung von Bleibronzepulver mit So, o/aCu und 2o °/o Pb in der Korngröße von Prüfsieb o,o6 DIN 1171 bis Prüfsieb i,o DIN 1171 folgende Größe der Bleieinlagerungen, gemessen. bei 6ofacher linearer Vergrößerung, zeigt: ein Drittel des Gefüges mit etwa o;75 mm2, ein Drittel mit etwa 1,8 mm2 und ein Drittel mit etwa 5 biss 6 mm2. Gefüge, welche unabhängig von dem Gesamtbleigehalt der Legierung einen derartigen Aufbau zeigen, besitzen nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis die besten gleittechnischen Werte; besonders die vLrschleißeigenschaften und die Standfestigkeit der eingelaufenen Fläche zeigen überraschend günstige Werte. Die häufig beobachtete Aufrauhung von Gleitflächen der Bleibronzelager, die in mikrogeometrischen Preßteilen besteht, tritt bei den nach der Erfindung hergestellten Gefügen sehr viel seltener auf. Gleichzeitig verringert sich dabei der Wellenverschleiß, der eine Folge der genannten Preßstellen sein dürfte.According to the invention, the sintering of the cold-pressed, powdery Metals, their alloys or components thereof on a support body, for example made of steel, made in such a way that it is made under an initial pressure which is less than the previous compression pressure, with increasing Heating the initial pressure is gradually reduced so far that a change of place of the Structural components are avoided among each other. With this particular type of implementation the pressure sintering according to the invention is achieved that a non .dendritic, completely non-directional, evenly distributed fine structure is achieved, which for example when using lead bronze powder with So, o / aCu and 20% Pb in the grain size of test sieve o, o6 DIN 1171 to test sieve i, o DIN 1171 the following size of lead deposits, measured. at 6x linear magnification, shows: a Third of the structure with about o; 75 mm2, one third with about 1.8 mm2 and one third with about 5 to 6 mm2. Structure which is independent of the total lead content of the alloy show such a structure, have according to the underlying of the invention Knowledge of the best sliding engineering values; especially the anti-wear properties and the stability of the run-in area show surprisingly favorable values. The frequently observed roughening of the sliding surfaces of the lead bronze bearings, which in microgeometric There is pressed parts, occurs very much in the structure produced according to the invention much less often. At the same time, the shaft wear is reduced, the a consequence of the aforementioned press points.

Die Wahl des Anfangsdruckes bei der Sinterung und die Herabsetzung .desselben mit zunehmender Erhitzung. nach -den Maßnahmen der Erfindung sei an Hand zahlenmäßiger Angaben als Ausführungsbeispiel des näherenerläutert. Das Kaltpressen oder die Vorverdichtung -des auf dem Stützkörper aufgetragenen Pulvers erfolgt beispielsweisebei 1500 kg Druck je Quadratzentimeter. Hierdurch wird bereits eine Brikettierung des Metallpulvers und ein festes Haften desselben an die Unterlage erreicht. Der- Preßdruck während der Sinterung dieses vorverdichteten Pulvers wird nunmehr auf die Hälfte bis ein Zehntel des Vorverdichtungsdruckes, also bei dem angegebenen Zahlenbeispiel auf 75o bis etwa 35o kg/cm2 eingestellt, wobei mit zunehmender Erhitzung des Pulvers nunmehr darauf zu achten ist, daß durch entsprechende Druckverminderung ein Rinnen oder Auslaufen eines Legierungs- oder Mischungsbestandteiles des Pulvergemisches infolge Erreichen der flüssigen. Phase unter dem Sinterdruck verhindert wird. Die darauf -einsetzende Abkühlung des Sinterkörpers hat auch unter dem zuletzt eingestellten Sinterdruck zu erfolgen, weil dadurch Ausseigerungen - während der Abkühlung vermieden werden.The choice of the initial pressure during sintering and the lowering of the same with increasing heating. according to the measures of the invention will be explained in more detail on the basis of numerical information as an exemplary embodiment of the. Cold pressing or pre-compression of the powder applied to the support body takes place, for example, at 1,500 kg pressure per square centimeter. This already brings about a briquetting of the metal powder and firm adherence of the same to the base. The pressing pressure during the sintering of this pre-compressed powder is now set to half to a tenth of the pre-compression pressure, i.e. in the numerical example given to 75o to about 35o kg / cm2 Pressure reduction a trickling or leakage of an alloy or mixture component of the powder mixture as a result of reaching the liquid. Phase under the sintering pressure is prevented. The subsequent cooling of the sintered body must also take place under the sintering pressure set last, because this prevents segregation during cooling.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die Sinterung in einer inaktiven Atmosphäre, vorteilhaft einer schwach reduzierenden, durch Zugabe von Wasserstoff zu Stickstoff durchzuführen.It has also proven to be useful, the sintering in one inactive atmosphere, advantageously a weakly reducing one, by adding Carry out hydrogen to nitrogen.

Die Verwendung einer Kohlensäureatmosphäre erscheint in manchen Fällen weniger geeignet. Auch die Korngrößenverteilung der zu verwendenden Metallpulver ist vorteilhaft von Prüfsieb o,o6 DIN 1171 bis Prüfsieb i,o DIN 1171, etwa 6ooo bis 17 ooo Mascheneinheiten pro Quadratzentimeter, zu wählen. ' Bezüglich der,Vorverdichtung (Kaltpressen) der Lagermetallpulver, als welche auchEisenpulver Verwendung finden können, soll nach dem Verfahren der Erfindung von einem möglichst hohen Preß-Idruck ausgegangen werden, da alsdann, wie Versuche gezeigt haben, der Druck während der anschließenden Sinterung erheblich herabgesetzt werden kann und trotzdem der gewünschte Gefügeaufbau erhalten wird. Die oberste Grenze bei dem Kaltpressen des Pulvers ist in der Deformation der Pulverkörner gegeben, die bei der Vorverdichtung unbedingt zu vermeiden ist, da sonst der gewünschte Gefügeaufbau nicht erreicht wird.The use of a carbonated atmosphere appears in some cases less suitable. Also the grain size distribution of the metal powder to be used is advantageous from test sieve o, o6 DIN 1171 to test sieve i, o DIN 1171, about 6,000 up to 17,000 mesh units per square centimeter to choose. 'Regarding, pre-compression (Cold pressing) the bearing metal powder, which is also used as iron powder can, should according to the method of the invention of the highest possible compression id pressure can be assumed, since then, as experiments have shown, the pressure during the subsequent sintering can be significantly reduced and still the desired Structure is obtained. The upper limit for cold pressing the powder is given in the deformation of the powder grains, which is essential during the pre-compression should be avoided, as otherwise the desired structure will not be achieved.

Die Schichtstärke ,des Pulvers auf seiner Unterlage (Stahlband od. dgl.) richtet sich nach der gewünschten Auflagestärke, unter Berücksichtigung des Schwundes beim Sintern des Pulvers und einer Bearbeitungszugabe. Die Herstellung von Gleitkörpern, beispielsweise Lagerschalen, aus diesen Sinterkörpern erfolgt zweckmäßig nach einer Zwischenglühung des Sinterkörpers durch Verformung mittels Drück- oder Rollvorgang. Hierbei können in einem Fertigungsgang Gleitkörper, beispielsweise sogenannte schwimmende Lager, mit zweiseitiger Sinterauflage ausgeführt werden.The layer thickness of the powder on its base (steel band or. Like.) depends on the desired thickness, taking into account the Shrinkage when sintering the powder and a machining allowance. The production of sliding bodies, for example bearing shells, takes place from these sintered bodies expediently after an intermediate annealing of the sintered body by means of deformation Push or roll process. Here, sliding bodies, for example so-called floating bearings, with a sintered layer on both sides.

Das Verfahren nach .der Erfindung gestattet insbesondere auch die Herstellung von Lagermetallsinterauflagen in geringsten Schichtstärken von unter i mm bis herab zur Filmstärke, wobei in letzterem Falle der Preßdruck sowohl bei der Vorverdichtung als auch beim Sintern mittels eines Dornes, der durch den Lagerring getrieben wird, erzeugt werden kann.The method according to the invention in particular also allows the Production of bearing metal sintered layers in the smallest layer thicknesses of less than i mm down to the film thickness, in the latter case the pressure is both at the pre-compression as well as during sintering by means of a mandrel that passes through the bearing ring is driven, can be generated.

Sofern die metallurgischen Voraussetzungen für eine Verschweißung der Sinterschicht mit dem Stützkörper nicht gegeben sind, kann in an sich bekannter Weisse eine Zwischensinterschicht eingefügt werden, die ihrerseits sowohl mit ,dem Sinterkörper als auch mit der Lagermetallsinterschicht eine gute Verschweißung bewirkt. Aus dem gleichen Grunde wird bei Anwendung von pulverförmigem Blei oder Zink oder deren Legierungen der Stützkörper vorteilhaft im Durchlaufbad mit einem Lot versehen.Provided that the metallurgical requirements for a weld are met the sintered layer with the support body are not given, can be known per se White an intermediate sintered layer can be inserted, which in turn with both, the Sintered body as well as with the bearing metal sintered layer causes a good weld. For the same reason, when using lead or zinc in powder form or the alloys of which the support body is advantageously provided with a solder in a continuous bath.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich mit besonderem fWrteil für Bleibronzen auf Stahl, für Aluminiumlegierungen auf Stahl, gegebenenfalls mit Zwischenschichten aus Bronze, Messing oder Kupfer als Notlaufschicht und/oder Schweißung fördernde Schicht anwenden. Sowohl als Stützkörper und/oder als Sinterschicht könnenfernerAluminium, Zinlir und/oder deren Legierungen Verwendung finden. Ebenso lassen sich Bleilegierungen oder Zinklegierungen auf Stahlbändern mit entsprechender Lotschicht oder Zwischenschicht aufbringen.The method of the invention can be used with particular advantage for lead bronzes on steel, for aluminum alloys on steel, if necessary with intermediate layers Made of bronze, brass or copper as an emergency running layer and / or promoting welding Apply layer. As a support body and / or as a sintered layer, aluminum, Zinlir and / or their alloys are used. Lead alloys can also be used or zinc alloys on steel strips with a corresponding solder layer or intermediate layer raise.

Gerade die Zinklegierungen können besser als bisher Verwendung finden, da die Dauerstandfestigkeit dünner Schichten weitaus größer ist. EineZinklegierungssnterauflage auf einem Aluminiumband als Stützkörper ist wärmetechnisch für Motorenlager von Vorteil.Zinc alloys in particular can be used better than before, because the fatigue strength of thin layers is much greater. A zinc alloy interlayer on an aluminum strip as a support body is thermally for engine bearings of Advantage.

Die technische,Durchführung des Verfahrens nach .der Erfindung zur Herstellung von Gleitkörpern, Lagern od. dgl.- geschieht in .der Weise, daß auf einem kasten- oder trogförmigen Band, welches kontinuierlich unter einer Aufgabevorrichtung bekannter Bauart (Rüttelarme) hindurchgeführt wird, das Metallpulver in gewünschter Schichtstärke aufgetragen und eingeebnet wird. Hierbei kann das Metallband auch glatt ausgebildet sein und zunächst durch Glättungswalzen und eine Entfettungsvorrichtung geführt werden.The technical implementation of the method according to the invention for Production of sliding bodies, bearings or the like - happens in .der way that on one box-shaped or trough-shaped belt, which is continuously under a feeder known design (vibrator arms) is passed, the metal powder in desired Layer thickness is applied and leveled. The metal band can also do this be smooth and initially by smoothing rollers and a degreasing device be guided.

In der Schemazeichnung ist eine hierfür des näheren erläutert. Hierin bedeutet a die Bandrolle, b die Glättungswalzen und c eine Entfettungsvorrichtung. Der kastenförmige Querschnitt des Bandes kann auch dadurch erreicht werden, daß das flache Band zwischen zwei Wangen, beispielsweise aus Graphit oder Kohle, geführt wird. Die Arbeitsweise ist folgende: Nachdem das Pulver aus dem Behälter d aufgetragen und mit Hilfe der Planiervorrichtung e eingeebnet ist, werden Druckscheiben i auf die Pulverschicht aufgelegt, die nunmehr nacheinander die Druckvorrichtung Pv für die Vorverdichtung, PS für die Sinterung und PA für die Abkühlung durchlaufen. Diese Druckvorrichtungen können beispielsweise aus Druckrollen bestehen, wie in der Schemazeichnung angedeutet. Die Druckvorrichtungen für die Sinterung und Abkühlung des Sinterkörpers sind in einem Sinterofen g bzw. Abkühlungsofen h untergebracht, der an seinem Eingangsende den Einlaßstutzen h für den Einlaß der Schutzgasatmosphäre und an seinem Ausgang den Stutzen m für den Auslaß des Schutzgases trägt.One of these is explained in more detail in the schematic drawing. Here in a means the roll of tape, b the smoothing rollers and c a degreasing device. The box-shaped cross section of the tape can also be achieved in that the flat band between two cheeks, for example made of graphite or carbon, out will. The procedure is as follows: After the powder is applied from the container d and with the help of the leveling device e is leveled, pressure washers i are on the powder layer is applied, which now successively the printing device Pv for go through the pre-compression, PS for the sintering and PA for the cooling. These Printing devices can consist of pressure rollers, for example, as shown in the diagram indicated. The pressure devices for sintering and cooling the sintered body are housed in a sintering furnace g or cooling furnace h, which is at its entrance end the inlet connection h for the inlet of the protective gas atmosphere and at its outlet the nozzle m carries for the outlet of the protective gas.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for producing a wear and tear A bearing metal structure that is favorable in terms of sliding technology, in particular made of lead bronzes cold pressing of the powdered metals, their alloys or components the same on a support body, for example made of steel, with subsequent sintering, characterized in that the sintering is carried out under an initial pressure, which is less than the previous compression pressure, with increasing Heating the initial pressure is gradually so, far reduced, that a change of place the structural components among each other is avoided. a. Method according to claim i, characterized in that the cold pressing (pre-compression pressure) with high Pressing, for example at 150 kg per square centimeter, made and the sintering pressure is set to 1/2 to 1 / 1o of the pre-compression pressure. 3. Procedure according to to claims i and a "characterized in that bearing sintered metal supports in Layer thicknesses of less than 1 mm down to the thickness of a film can be produced. 4. The method according to claims i to 3, characterized in that as a supporting body and / or bearing metal sintered layer aluminum, zinc or their alloys are used will. 5. Method for producing sintered bodies with the bearing metal structure according to claims i to 4, characterized in that the support body as a box or trough-shaped belt under a feed device for the bearing metal powder passed through and then pressure disks are placed on the metal powder, which are successively brought under a pre-compression, sintering and cooling pressure will. 6. Apparatus for performing the method according to claim 5, characterized through a support belt, a feed device over, this belt and several series-connected pressing devices, of which the last two together encapsulated with the support band in an inactive or weakly reducing atmosphere are. 7. Apparatus according to claim 6, characterized by loose pressure washers that placed on the metal powder or the support belt and under the various pressing devices are passed through.