DE908226C

DE908226C - Process for the manufacture of bearings made of iron or steel with a support made of light metal alloys using a metallic intermediate layer

Info

Publication number: DE908226C
Application number: DESCH1996D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer; Dr Josef Mertens
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1944-06-30
Filing date: 1944-06-30
Publication date: 1954-04-01

Description

Verfahren zum Herstellen von Lagern aus Eisen oder Stahl mit einer Auflage aus Leichtmetallegierungen unter Verwendung einer metallischen Zwischenschicht Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, gemäß dem es gelingt, Lagerschalen herzustellen, deren vorzugsweise mechanisch beanspruchter Teil aus Eisen oder Stahl und deren Gleit- bzw. Lauffläche aus einer Leichtmetall-, insbesondere Aluminiumlegierung besteht. Bisher wurden derartige Lager beispielsweise so angefertigt, daß die Laufschicht durch Walzen auf Bandstahl aufplattiert wurde oder auch unter Verwendung einer Zwischenschicht aus Rein- oder Hüttenaluminium. Das Flattieren von Stahlblechen ist bekanntlich aber nur dann einwandfrei möglich, wenn während dieses Vorganges sowohl eine Verformung der Leiichtmetallauf- oder Gleitschicht als auch des Grund- bzw. Tragkörpers, also der Stahlstützschale, erfolgt. Gewährleistet ist das Auftreten dieser l#Irscheinung demzufolge nur dann, wenn verhältnismäßig weiche Stahlsorten Anwendung finden, während hochwertige Stähle, also solche mit hoher Festigkeit, ausscheiden. Ferner zeigen sich bei der Herstellung geschlossener Büchsen aus einem Stahlrohr mit einer Leichtmetallinnenplattierung als Laufschicht erhebliche Schwierigkeiten, wenn hohe Anforderungen an die letztere bzw. an das ganze Lager gestellt werden: Außerdem ist es. bis jetzt noch nicht gelungen, stahlbewehrte Leichtmetallager mit seitlichen Anlaufbunden herzustellen, die vollkommen einwandfrei sind, da die Plattierschieht an den Enden immer wieder Schwierigkeiten bereitet, weil sie das Bestreben zeigt, sich abzulösen, da sie beim Umbördeln des Bundes sehr starke Formänderungen erfährt.Method of manufacturing iron or steel bearings with a Support made of light metal alloys using a metallic intermediate layer The invention relates to a method according to which it is possible to produce bearing shells produce, the preferably mechanically stressed part of iron or steel and their sliding or running surface made of a light metal, in particular aluminum alloy consists. So far, such bearings have been made, for example, that the overlay clad on steel strip by rolling or using an intermediate layer made of pure or primary aluminum. The flattening of steel sheets is well known but only possible if there is a deformation during this process the light metal coating or sliding layer as well as the base or support body, that is the steel support shell. The occurrence of this mistake is guaranteed consequently only when relatively soft types of steel are used while high-quality steels, i.e. those with high strength, are eliminated. Also show in the manufacture of closed cans from a steel tube with a light metal lining as an overlay considerable difficulties, if high demands on the latter or put to the whole camp: Besides, it is. not yet succeeded, steel-reinforced light metal bearings with lateral run-up collars to produce the perfect are flawless because the Plating on the ends again and again Difficulties because she shows an effort to detach herself as she does Flanging the federal government undergoes very strong changes in shape.

Um diese Schwierigkeiten auszuschalten und eine einwandfreie Plattierung zwischen Stahl und Leichtmetall zu erlangen, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Zwischenschicht zwischen beiden Metallen vorzusehen. Das Aufbringen einer solchen geschah bisher entweder durch Eintauchen der Stahlfläche in ein Schmelzbad oder durch Einlegen der Zwischenschicht in Form von Folien. Es ist auch nicht mehr neu, die Zwischenschicht in Form eines galvanischen Niederschlages aufzubringen und hierfür beispielsweise Kupfer zu wählen. Die Laufschicht, die in.diesem Fall ausschließlich aus Schwermetallegierungen bestand, wurde durch Guß- oder Druckplattierung erzeugt.To eliminate these difficulties and a perfect plating between steel and light metal has already been proposed to achieve a Provide an intermediate layer between the two metals. The application of such so far either by immersing the steel surface in a molten bath or by inserting the intermediate layer in the form of foils. It's no longer new either to apply the intermediate layer in the form of a galvanic deposit and for this for example to choose copper. The overlay, which in this case is exclusively consisted of heavy metal alloys, was produced by cast or pressure plating.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß diese Verfahren bei der Verwendung von Leichtmetall als Lauf- bzw. Gleitschicht bei Lagern deshalb nicht anwendbar sind, weil der Unterschied in den Temperaturausdehnungskoeffizienten des aus Schwermetall bestehenden Stützkörpers mit der aus Leichtmetall bestehenden Laufschicht zu groß ist.But it has now been shown that this method in use of light metal as a running or sliding layer in bearings therefore not applicable are because of the difference in the coefficient of thermal expansion of the heavy metal existing support body with the running layer made of light metal too large is.

Es ist nun auch in der Fachwelt bekannt, Halbzeug, wie z. B. Stangen, aus Eisen und Kupfer unter Verwendung einer Zinkzwischenschicht durch Plattieren herzustellen, wobei die durch einen ersten Zieh- oder Walzvorgang aufeinandergepreßten Stahl-Kupfer-Teile nach einem Erwärmen auf die Zinkschmelztemperatur einem weiteren Zieh-oder Wälzvorgang unterworfen werden, solange das Zink noch flüssig ist. Dieses Verfahren kann jedoch für die Herstellung von Lagern aus Eisen und Aluminium nicht Anwendung finden, weil ein Wiederweichglühen des mit Aluminium überzogenen Eisens wegen der verschieden hohen Schmelz-und Glühtemperaturen dieser beiden Metalle nicht möglich ist.It is now also known in the art to manufacture semi-finished products such. B. Rods, of iron and copper using an intermediate zinc layer by plating produce, the pressed together by a first drawing or rolling process Steel-copper parts after one heating to the zinc melting temperature another Can be subjected to drawing or rolling process as long as the zinc is still liquid. This However, the process cannot be used for the manufacture of bearings from iron and aluminum They are used because the iron coated with aluminum is re-softened not because of the different melting and annealing temperatures of these two metals is possible.

Beim Herstellen von elektrischen Leitungsdrähten aus Stahl und Kupfer ist dieser Nachteil dadurch behoben worden, daß auf den Kerndraht zunächst ein Lotmetall aufgebracht worden ist. Es ist auch schon bekannt, den Eisenkern zu verzinken, also auf galvanischem Wege mit Zink zu überziehen. Um einen solchen verzinkten Eisendraht wird dann Aluminium gelegt und bis auf ungefähr 550"C erhitzt, um eine Zink-Aluminium-Legierung zu schaffen.In the manufacture of electrical lead wires from steel and copper, this disadvantage has been eliminated by first applying a solder metal to the core wire. It is also known to galvanize the iron core, i.e. to galvanize it with zinc. Aluminum is then placed around such a galvanized iron wire and heated to about 550 "C to create a zinc-aluminum alloy.

Diese Maßnahme reicht zwar aus, um elektrische Leitungsdrähte, die innen einen mechanisch hoch beanspruchbaren Kern und außen eine elektrisch gut leitende Hülle aufweisen, anzufertigen. Es gelingt jedoch nicht, nach diesem Verfahren Lagerschalen einwandfrei aus Eisen und Aluminium herzustellen, weil die Beanspruchungen, insbesondere mechanischer Art, wesentlich größer und auch andersartig als bei den vorzugsweise auf Zug beanspruchten Leitungsdrähten sind.Although this measure is sufficient, electrical conductors that a core that can withstand high mechanical loads on the inside and a highly electrically conductive core on the outside Have envelope to manufacture. However, this method does not succeed in producing bearing shells flawlessly made of iron and aluminum, because of the stresses, in particular mechanical type, much larger and different than the preferred ones line wires subject to tensile stress.

Die Erfindung macht zwar auch von der Verwendung einer Zinkschicht beim Herstellen von aus Eisen und einer Aluminiumlegierung bestehenden Lagern Gebrauch. Um jedoch die aus der Aluminiumlegierung bestehende Lauf- oder Gleitschicht mit der aus Stahl oder Eisen bestehenden Stützschale bzw. Lagerbüchse so innig zu verbinden, daß ein für Lagerzwecke einwandfreies Erzeugnis entsteht, wird erfindungsgemäß der Lauf-bzw. Gleitwerkstoff in Form von Blechen, Bändern oder als Metallstaub auf die Zwischenschicht aufgebracht und alsdann nach einem Erwärmen auf 380 bis 55o° C während einer Zeitdauer von 20 bis ioo Minuten dieser Erwärmung unter Belastung in einem Ofen ausgesetzt. Durch diesen Vorgang soll erreicht werden, daß die Leichtmetallaufschicht in die Zinkschicht eindiffundiert und damit ausreichend fest auf der Stahlstützschale gehalten wird. Die hierdurch erreichte Verbindung zwischen Stahl und Leichtmetall ist so innig, daß der zum Herstellen der Lagerschale nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Bimetallkörper einer Formänderung, wie beispielsweise einem Rollvorgang, unterworfen werden kann, um Lagerschalen herzustellen. Statt Zink -als Zwischenschicht zu wählen, kann auch Kupfer oder eine Kupferlegierung hierfür Anwendung finden.The invention also makes use of a zinc layer in making bearings made of iron and an aluminum alloy. However, around the running or sliding layer consisting of the aluminum alloy to connect the steel or iron support shell or bearing bush so intimately, that a product that is perfect for storage purposes is created according to the invention Running or Sliding material in the form of sheets, strips or as metal dust on the Interlayer applied and then after heating to 380 to 55o ° C during a period of 20 to 100 minutes of this heating under load in one Furnace exposed. This process is intended to ensure that the light metal coating diffused into the zinc layer and thus sufficiently firmly on the steel support shell is held. The resulting connection between steel and light metal is so intimate that the production of the bearing shell according to the invention Method obtained bimetal body of a change in shape, such as a Rolling process, can be subjected to produce bearing shells. Instead of zinc -as To choose an intermediate layer, copper or a copper alloy can also be used for this purpose Find.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens -gestattet, als Tragkörper für die Lagerschale bzw. die Lagerbüchse eine hochwertige Stahlsorte zu benutzen, ohne etwa befürchten zu müssen, daß die Diffusion bzw. das Haftvermögen der Zwischenschicht nachteilig beeinflußt wird.Carrying out the method according to the invention allows, as Carrying body for the bearing shell or the bearing bush is a high-quality type of steel to use without having to worry about the diffusion or the adhesion the intermediate layer is adversely affected.

Es ist ferner möglich, nach der erfindungsgemäßen Art geschlossene Büchsen nicht nur innen, sondern auch außen bzw. außen und innen mit einer gut haftenden Laufschicht zu versehen. Bei den Bundlagern ist das Auftreten derartiger Schichten auch an den breiten anlaufenden Bunden ohne Schwierigkeit möglich.It is also possible, according to the type according to the invention, to be closed Bushings not only inside, but also outside or outside and inside with a well-adhering To provide overlay. Such layers occur in the case of the flange bearings also possible without difficulty on the wide approaching collars.

Wird von Metallstaulb zum Herstellen der Laufschicht Gebrauch gemacht, so kann die Verbindung des Metallstaubes mit der Zwischenschicht auch auf andere Art erfolgen, und zwar beispielsweise dadurch, daß ein Körper aus einem Sinterwerkstoff, der weitgehend der Lagerform entspricht, unter der obenerwähnten Temperatur in enge Berührung mit der Zwischenschicht gebracht wird. Hierdurch tritt eine Diffusion ohne weiteres ein. Der Aluminium-Metall-Staub kann jedoch auch unmittelbar in Form einer entsprechend dicken Schicht auf die Zwischenschicht aufgebracht werden. Das Eindiffundieren und Sintern des Lagerwerkstoffes kann dann gleichzeitig erfolgen.If metal dust is used to produce the running layer, so the connection of the metal dust with the intermediate layer can also affect others Type take place, for example by the fact that a body made of a sintered material, which largely corresponds to the storage shape, under the above-mentioned temperature in close Is brought into contact with the intermediate layer. Diffusion occurs as a result without further ado. However, the aluminum-metal dust can also be directly in the form a correspondingly thick layer can be applied to the intermediate layer. That Diffusion and sintering of the bearing material can then take place at the same time.

Durch dieses Verfahren ist es somit nicht nur möglich, die Innenlaufschicht aufzubringen, sondern auch den äußeren Umfang der Stahlstützschale bzw. allgemein des Grundkörpers ganz oder zum Teil mit einer Aluminiumlaufschicht zu versehen, wie dies bei den sogenannten schwimmenden Lagern der Fall ist. Auch können gegebenenfalls gleichzeitig Begrenzungsbunde der Lagerschale mit einer Laufschicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren versehen werden. Das letztere kann auch Anwendung da finden, wo der Grundkörper nicht aus Stahl oder Eisen, sondern einem anderen Schwermetall, beispielsweise aus Chrom, Nickel oder Bronze besteht.With this method it is not only possible to remove the inner running layer apply, but also the outer circumference of the steel support shell or in general to provide all or part of the base body with an aluminum overlay, as is the case with the so-called floating bearings. Also can if necessary at the same time limiting collar of the bearing shell with a running layer according to the invention Procedures are provided. The latter can also be used where the main body not of steel or iron, but of another Heavy metal, for example made of chrome, nickel or bronze.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of bearings of iron or steel with a support made of light metal alloys using a metallic intermediate layer, preferably made of zinc, characterized in that the barrel or Sliding material in the form of sheets, strips or metal dust is applied to the intermediate layer and then, after heating to temperatures between 380 and 55o ° C known for the production of iron-aluminum wires, heated for 20 to 100 minutes under load in an oven.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that the running or sliding layer is made of a sintered aluminum alloy consists.

3. Process according to claims i and 2, characterized in that the intermediate layer is diffused onto the steel body in the form of powder. ... The method according to claims i to 3, characterized in that the diffusion and sintering takes place in a single operation. Cited publications: German Patent Specifications No. 428218, 340966; U.S. Patent No. 2,101,759.