EP1047803B1 - Aluminium-gleitlagerlegierung - Google Patents
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Classifications
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-
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- C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium
Definitions
- the invention relates to a method for producing a Casting made of aluminum plain bearing alloy with proportions Zinc, copper, magnesium, silicon and lead as well as such Casting itself.
- a plain bearing alloy is for example, that of the applicant has long been under the Trade names KS 961 manufactured AlZn4,5CuMgSiPb.
- This Plain bearing alloy is characterized by high resilience out.
- An increase in lead to improve Emergency running properties, i.e. to increase eating security, has so far not been satisfactorily achieved because with lead contents above 1 mass% in the liquid Melt a phase separation in the form of an excretion liquid lead phase occurs. This segregation at higher
- the aluminum plain bearing alloy is prevented from being lead Training of finely divided lead excretions. A qualitative high-quality plain bearing material has so far not been possible produce.
- EP 0 440 275 A1 proposed one Aluminum alloy containing one or more of the components 1 up to 50 mass% lead, 3 to 50 mass% bismuth and 15 to 50 Mass% indium and one or more of the Components 0.1 to 20 mass% silicon, 0.1 to 20 mass% Tin, 0.1 to 10 mass% zinc, 0.1 to 5 mass% magnesium, 0.1 to 5% by mass copper, 0.05 to 3% by weight iron, 0.05 to 3 % By mass manganese, 0.05 to 3% by mass nickel and 0.01 to 0.3 % By mass of titanium can be cast in continuous casting, where the strand with direct cooling water 700 K / s is quenched.
- DE-A1-43 17 989 discloses a bearing alloy Aluminum base known with 2-8 mass% zinc, 0.1-3 mass% Copper, 0.05-3 mass% magnesium, 0.1-8 mass% silicon and with at least one element selected from the following five alloying elements, 0.1-3% lead, 0.1-2% manganese, 0.1-2% vanadium, 0.1-2% chromium, 0.1-3% nickel (all Dimensions-%). A continuous casting process is not addressed.
- the present invention is therefore based on the object to specify a continuous casting process with which one Aluminum plain bearing alloy with a high lead content can be shed that a flawless casting is obtained. Furthermore, a to produce a Suitable continuous casting can be created.
- this object is achieved by a Continuous casting process with the features of claim 1 and with a continuous casting made of aluminum plain bearing alloy the features of claim 4.
- the aluminum plain bearing alloy is preferably vertical shed.
- the cooling rate is less than 100 K / s achieved in that the alloy or the solidifying Strand not by immediately quenching the strand but by applying coolant to the casting mold is cooled.
- the cooling rate during continuous casting is preferably 20 to 50 K / s.
- the withdrawal speed of the strand is preferably 1.5 to 2.5 mm / s.
- the plain bearing alloy according to the invention is advantageously characterized in that 90% of the drop-shaped lead deposits have a dimension of less than 10 ⁇ m .
- FIGS 1 to 5 show micrographs of different Aluminum plain bearing alloys, which after the were produced according to the invention.
- Figure 1 shows the micrograph of an AlZn4.5CuMgSiPb1.9.
- the Casting furnace temperature was 775 ° C, and the manifold temperature the continuous caster was set to 745 ° C, the Mold temperature to 720 ° C.
- the casting or The withdrawal speed of the strand was approximately 2 mm / s.
- the casting furnace temperature was slightly increased to 780 ° C; the manifold temperature and the mold temperature remained unchanged at 745 ° C or 720 ° C.
- Figure 3 shows the micrograph of a Aluminum plain bearing alloy, which differs from that Figure 1 differs in that it has 3 mass% lead contains.
- the casting furnace temperature was 805 ° C Distribution temperature 765 ° C and the mold temperature 740 ° C. Temperatures have increased since the Demixing temperature in the phase gram with increasing Lead concentration increases.
- Figure 4 shows the micrograph of a corresponding Aluminum plain bearing alloy with 3.7 mass% lead.
- the Casting furnace temperature was 815 ° C, the manifold temperature 775 ° C and the mold temperature 750 ° C.
- Figure 5 shows the micrograph, which after casting the Alloy was obtained according to Figure 4, with 0.2 mass% Tin was alloyed and consequently only 3.6% by mass Contains lead.
- the structure contains a larger proportion finer lead excretions than Figure 4.
- the casting parameters corresponded to those after the above Exemplary embodiment according to FIG. 4.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Gußstücks aus Aluminiumgleitlagerlegierung mit Anteilen an
Zink, Kupfer, Magnesium, Silizium und Blei sowie ein solches
Gußstück selbst. Eine derartige Gleitlagerlegierung ist
beispielsweise die von der Anmelderin seit langem unter dem
Handelsnamen KS 961 hergestellte AlZn4,5CuMgSiPb. Diese
Gleitlagerlegierung zeichnet sich durch hohe Belastbarkeit
aus. Eine Erhöhung des Bleigehalts zur Verbesserung der
Notlaufeigenschaften, d.h. zur Erhöhung der Freßsicherheit,
ließ sich bislang in befriedigender Weise nicht erreichen, da
bei Bleigehalten oberhalb von 1 Masse-% in der flüssigen
Schmelze eine Phasentrennung in Form der Ausscheidung einer
flüssigen Bleiphase auftritt. Diese Entmischung bei höheren
Bleigehalten der Aluminiumgleitlagerlegierung verhindert die
Ausbildung feinverteilter Bleiausscheidungen. Ein qualitativ
hochstehender Gleitlagerwerkstoff ließ sich bislang nicht
herstellen.
Mit der EP 0 440 275 A1 wurde zwar vorgeschlagen, eine
Aluminiumlegierung, die eine oder mehrere der Komponenten 1
bis 50 Masse-% Blei, 3 bis 50 Masse-% Wismust und 15 bis 50
Masse-% Indium sowie zusätzlich eine oder mehrere der
Komponenten 0,1 bis 20 Masse-% Silizium, 0,1 bis 20 Masse-%
Zinn, 0,1 bis 10 Masse-% Zink, 0,1 bis 5 Masse-% Magnesium,
0,1 bis 5 Masse-% Kupfer, 0,05 bis 3 Gew.-% Eisen, 0,05 bis 3
Masse-% Mangan, 0,05 bis 3 Masse-% Nickel und 0,01 bis 0,3
Masse-% Titan aufweisen können, im Strangguss zu vergießen,
wobei der Strang durch direkte Kühlwasserbeaufschlagung mit
700 K/s abgeschreckt wird. Hierdurch soll verhindert werden,
dass in der Zeit zwischen dem Unterschreiten der
Entmischungstemperatur und der Erstarrung des Matrixmetalls
großvolumige Aussscheidungen einer Minoritätsphase gebildet
werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei direkter
Wasserkühlung des erstarrenden Strangs zeitlich und räumlich
starke Schwankungen der Abkühlungsgeschwindigkeit auftreten,
die zu Inhomogenitäten im Gußstück führen. Eine für die
Serienfertigung erforderliche Prozeßstabilität lässt sich
nicht reproduzierbar erreichen. Außerdem besteht in Folge der
sehr hohen Abkühlgeschwindigkeit eine erheblich Gefahr einer
Rißbildung im Gußstück.
Aus DE-A1-43 17 989 ist eine Lagerlegierung auf
Aluminiumbasis bekannt mit 2-8 Masse-% Zink, 0,1-3 Masse-%
Kupfer, 0,05-3 Masse-% Magnesium, 0,1-8 Masse-% Silizium und
mit wenigstens einem Element ausgewählt aus den folgenden
fünf Legierungselementen, 0,1-3 % Blei, 0,1-2 % Mangan,
0,1-2 % Vanadium, 0,1-2 % Chrom, 0,1-3 % Nickel (sämtlich
Masse-%). Ein Stranggießverfahren ist nicht angesprochen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Stranggießverfahren anzugeben, mit dem eine
Aluminiumgleitlagerlegierung mit hohem Bleigehalt so
vergossen werden kann, dass ein einwandfreies Gußstück
erhalten wird. Ferner soll ein zur Herstellung eines
Gleitlagers geeignetes Stranggußstück geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Stranggießverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und
durch ein Stranggußstück aus Aluminiumgleitlagerlegierung mit
den Merkmalen des Anspruchs 4.
Die Aluminiumgleitlagerlegierung wird vorzugsweise vertikal
vergossen.
Die Abkühlgeschwindigkeit von weniger als 100 K/s wird
dadurch erreicht, dass die Legierung bzw. der erstarrende
Strang nicht durch unmittelbares Abschrecken des Stranges
sondern durch Kühlmittelbeaufschlagung der Gießkokille
gekühlt wird.
Mit der Erfindung wurde erstmalig festgestellt, dass
Aluminiumgleitlagerlegierungen der genannten Art mit einem
erhöhten Bleigehalt von 1,9 bis 4,5 Masse-%, insbesondere von
2 bis 4,5, von 2 bis 4, von 2,5 bis 4 bzw. von 2,5 bis 3,5
Masse-% Blei bei der vorstehend wiedergegebenen
Prozessführung mit zufriedenstellender Qualität im Hinblick
auf das Gussgefüge hergestellt werden können. Die
Abkühlgeschwindigkeit beim Stranggießen beträgt vorzugsweise
20 bis 50 K/s. Die Abzugsgeschwindigkeit des Strangs beträgt
vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm/s.
Die erfindungsgemäße Gleitlagerlegierung zeichnet sich in
vorteilhafter Weise dadurch aus, dass 90 % der
tropfenförmigen Blei-Ausscheidungen eine Abmessung von
weniger als 10 µm aufweisen.
Es wurde festgestellt, dass bei einem Bleigehalt von mehr als
2,5 Masse-% gelegentlich etwas gröbere Bleikugeln mit
Durchmessern bis ca. 20 µm auftreten. Diese haben jedoch
keine negativen Auswirkungen auf die Festigkeit des
Gleitlagerwerkstoffs.
Erst bei Bleigehalten von etwa 3,5 Masse-% und mehr treten
häufiger größere Bleikugeln auf, die eine Größe von maximal
50 µm erreichen. Es hat sich aber gezeigt, dass bei
Bleigehalten bis 4 Masse-%, in jedem Fall aber bis 3,5 Masse%,
das Gußgefüge noch keine wesentliche Verringerung der
Festigkeit zeigt.
Die Figuren 1 bis 5 zeigen Schliffbilder verschiedener
Aluminiumgleitlagerlegierungen, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.
Figur 1 zeigt das Schliffbild einer AlZn4,5CuMgSiPb1,9. Die
Gießofentemperatur betrug 775 °C, und die Verteilertemperatur
der Stranggießanlage wurde auf 745 °C eingestellt, die
Kokillentemperatur auf 720 °C. Die Gieß- bzw.
Abzugsgeschwindigkeit des Strangs betrug ca. 2 mm/s.
Das Resultat ist ein perfektes Gefüge, das sich von
demjenigen der bekannten Aluminiumgleitlagerlegierung KS 961
nicht unterscheidet.
Entsprechendes gilt für die Legierung nach Figur 2, die sich
von derjenigen nach Figur 1 dadurch unterscheidet, dass der
Bleigehalt 2,5 Masse-% beträgt. Die Gießofentemperatur wurde
geringfügig auf 780 °C erhöht; die Verteilertemperatur und
die Kokillentemperatur blieben unverändert auf 745 °C bzw.
720 °C.
Figur 3 zeigt das Schliffbild einer
Aluminiumgleitlagerlegierung, die sich von derjenigen nach
Figur 1 dadurch unterscheidet, dass sie 3 Masse-% Blei
enthält. Die Gießofentemperatur betrug 805 °C, die
Verteilertemperatur 765 °C und die Kokillentemperatur 740 °C.
Die Temperaturen wurden angehoben, da die
Entmischungstemperatur im Phasengramm mit zunehmender
Bleikonzentration zunimmt.
Figur 4 zeigt das Schliffbild einer entsprechenden
Aluminiumgleitlagerlegierung mit 3,7 Masse-% Blei. Die
Gießofentemperatur betrug 815 °C, die Verteilertemperatur 775
°C und die Kokillentemperatur 750 °C.
Figur 5 zeigt das Schliffbild, welches nach dem Vergießen der
Legierung nach Figur 4 erhalten wurde, die mit 0,2 Masse-%
Zinn auflegiert wurde und demzufolge nur noch 3,6 Masse-%
Blei enthält. Das Gefüge enthält einen größeren Anteil
feinerer Bleiausscheidungen als Figur 4. Die Gießparameter
entsprachen denjenigen nach dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel nach Figur 4.
Claims (8)
- Verfahren zum Herstellen eines Stranggußstücks aus Aluminiumgleitlagerlegierung bestehend aus 3 bis 6 Masse-% Zink, 0,3 bis 2,0 Masse-% Kupfer, 0,2 bis 1,0 Masse-% Magnesium, 0,3 bis 2,0 Masse-% Silizium, 1,9 bis 4,5 Masse-% Blei, Rest Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen sowie gegebenenfalls bis zu 0,2 Masse-% Zinn, durch Stranggießen, wobei die Legierung mit einer kleinsten Abmessung, d.h. Dicke des Strangs von mehr als 20 mm, in einer ausschließlich indirekt gekühlten Kokille, mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 1 bis 5 mm/s und mit einer Abkühlgeschwindigkeit von weniger als 100 K/s vergossen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit beim Stranggießen 20 bis 50 K/s beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsgeschwindigkeit beim Stranggießen 1,5 bis 2,5 mm/s beträgt.
- Stranggußstück aus Aluminiumgleitlagerlegierung bestehend aus 3 bis 6 Masse-% Zink, 0,3 bis 2,0 Masse-% Kupfer, 0,2 bis 1,0 Masse-% Magnesium, 0,3 bis 2,0 Masse-% Silizium, 1,9 bis 4,5 Masse-% Blei, Rest Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen sowie gegebenenfalls bis zu 0,2 Masse-% Zinn, wobei das Blei in Form feinverteilter Bleiausscheidungen vorliegt.
- Stranggußstück nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch 2 bis 4 Masse-% Blei.
- Stranggußstück nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch 2,5 bis 4 Masse-% Blei.
- Stranggußstück nach Anspruch 4,5 oder 6, gekennzeichnet durch 2,5 bis 3,5 Masse-% Blei.
- Stranggußstück nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass 90 % der tropfenförmigen Blei-Ausscheidungen eine Abmessung von weniger als 10 µm aufweisen.
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