KR20140114854A

KR20140114854A - 미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링

Info

Publication number: KR20140114854A
Application number: KR1020147021103A
Authority: KR
Inventors: 팔코 랑바인; 루카스 해딕케; 마르틴 홀징거
Original assignee: 미바 그레이트라게르 게엠베하
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-09-29
Also published as: KR101982252B1; CN104053918B; CH707836B1; WO2013110110A1; AT512442B1; JP2015514933A; DK180563B1; DK201470507A; AT512442A1; CN104053918A; JP6199898B2

Abstract

본 발명은, 지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3)을 포함하는 미끄럼 베어링(1)을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 지지 층(2)은 압연 클래딩 공정에 의해 미끄럼 베어링 층(3)과 결합되며, 압연 클래딩 공정 전에 지지 층(2)의 표면 상에 표면 구조화부(4)가 제조되고 그런 후에 미끄럼 베어링 층(3)이 표면 구조화부(4) 상에 압연된다.

Description

미끄럼 베어링의 제조 방법 및 미끄럼 베어링{METHOD FOR PRODUCING A SLIDING BEARING, AND SLIDING BEARING}

본 발명은, 지지 층과 미끄럼 베어링 층을 포함하는 미끄럼 베어링을 제조하기 위한 방법으로서, 지지 층이 압연 클래딩 공정에 의해 미끄럼 베어링 층과 결합되는 상기 제조 방법과 지지 층 및 이 지지 층과 결합되는 미끄럼 베어링 층을 포함하는 미끄럼 베어링에 관한 것이다.

예컨대 베어링 금속 층들 또는 미끄럼 층들과 같은 미끄럼 베어링 층들을 위한 화이트금속 합금들의 이용은 종래 기술에서 이미 많은 부분 공지되었다. 이에 대해서는 예컨대 AT 505 664 B1 또는 AT 506 450 B1이 참조된다.

강재 지지판(steel support) 상에 화이트금속 합금들의 증착은 통상적으로 강재 지지판 상에 화이트금속 합금을 붓는 것을 통해 수행되는데, 그 이유는 강과 화이트금속의 압연 클래딩 공정은 두 결합 상대물의 매우 상이한 변형성으로 인해 어려운 문제점들을 나타내기 때문이다.

통상적으로 지지판 재료와 이 지지판 재료와 결합되는 미끄럼 베어링 재료 사이의 강도 차이가 클 경우, 강도 차이를 극복하기 위해 중간 층이 삽입된다. 이에 대한 예시는 높은 주석 함량의 알루미늄 합금 및 강의 복합 재료이며, 이에 대해서는, 상기 복합 재료를 압연 클래딩할 수 있도록 하기 위해 순수 알루미늄으로 이루어진 중간 층이 적합하다.

원칙상, 강-화이트금속 복합 재료의 클래딩 공정은 종래 기술에서 마찬가지로 이미 공지되었다. 따라서 앞에서 인용한 AT 506 450 B1으로부터는, 베어링 금속 층이 최대한 결합면의 영역에서 용융점 이상으로 가열되는 것이 보장된다면, 지지 셸(supporting shell)과 화이트금속으로 이루어진 베어링 금속 층의 결합을 위해서는 클래딩 공정이 적합하다는 점이 공지되었다. 이에 대한 이유는, 상기 특허 공보에 따르면, 결합 강도가 화이트 금속 합금의 미립자 구조를 통해 개량된다는 점에 있다. 이를 위해, 미세 결정립은 매우 신속한 냉각을 통해 달성된다. 그러나 클래딩 공정 그 자체에 대해서는 상기 특허 공보로부터 어떠한 사항도 확인되지 않는다. 오히려 상기 특허 공보에서 모든 예시는 마찬가지로 주석 또는 아연을 기반으로 하는 접착제 층의 이용과 솔더 층(solder layer)들의 이용을 기술하고 있을 뿐이다.

본 발명의 과제는 압연 클래딩된 미끄럼 베어링 복합 재료의 접합 강도를 개량하는 것이다.

상기 과제는, 한편으로 최초에 언급한 방법으로, 그리고 다른 한편으로는 최초에 언급한 미끄럼 베어링으로 해결되며, 제조 방법에 따라 압연 클래딩 공정 전에 지지 층의 표면 상에 표면 구조가 제조되고 그런 후에 미끄럼 베어링 층이 표면 구조 상에 압연되고, 미끄럼 베어링의 경우에는 지지 층이 표면 구조를 포함함으로써 미끄럼 베어링 층은 재료 접합식 결합에 추가로 지지 층과 형태 결합 방식으로도 결합된다.

이 경우, 바람직하게는 표면 구조화를 통해, 복합 구조의 형성을 위해 제공되는 표면이 확대되며, 그럼으로써 층들의 상호 간의 점착이 개량될 수 있다. 추가로, 표면 구조화는, 지지 층을 통해 미끄럼 베어링의 구조 강도가 확보되기 때문에 본래 경질이어야 하고 경질일 수밖에 없는 지지 층과 비교하여 더 연질인 미끄럼 베어링 층의 측면 미끄러짐을 방지한다. 이처럼 강하게 방지되는 측면 미끄럼은 후속하여 클래딩 공정 동안 미끄럼 베어링 층 내에서 더 높아진 정수압 응력 상태로 이어진다. 그 결과, 두 재료 모두에서, 다시 말하면 지지 층 및 미끄럼 베어링 층 내에서 성형도가 더욱 높아지고, 그에 따라 두 층의 냉간 용접을 달성하고 그에 따라 두 층의 접합을 보조하는 새로 형성되는 표면이 더욱 많아진다. 그 밖에도, 표면 구조를 통해 두 층의 형태 결합식 결합이 달성되며, 이런 결합은 마찬가지로 두 층의 접합 강도와 관련하여 보조 작용을 한다.

바람직하게는, 표면 구조는 그루브 구조로서 형성되며, 그럼으로써 표면 또한 그루브를 포함한다. 그루브 구조는, 이를 위해 상응하는 성형 롤들 또는 엠보싱 롤들이 이용되면서, 상기 구조가 산업 생산 공정에서 간단하게 구성될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 그루브 구조의 구성은 압연 클래딩 방법에서 더욱 우수하게 구현될 수 있다. 그 밖에도, 그루브 구조에 의해, 미끄럼 베어링 층 내에서 응력 상태도 증대될 수 있으며, 그럼으로써 후속하여 앞에서 기술한 효과들이 추가로 개량되고 그에 따라 지지 층 상에서 미끄럼 베어링 층의 접합 강도도 추가로 증가될 수 있다.

또한, 압연 클래딩 공정 동안, 그루브 구조 내에 언더컷이 제조될 수 있다. 언더컷을 통해, 향상된 형태 결합에 의한 결합 강도는, 미끄럼 베어링 층이 그루브들 내로 "고착"되면서 추가로 증가될 수 있다.

복합 구조의 점착 강도 또는 접합 강도의 추가 개량을 위해, 또 다른 실시예에 따라서, 압연 클래딩 공정 전에 지지 층의 표면 상에 적어도 영역별로 접합 층이 도포될 수 있거나 접합 입자들이 도포될 수 있다.

이 경우, 바람직하게는, 접합 입자들은 Cu, Sb, Al, Zn, Bi, Sn, Fe, Mg, Mn, Ni, Ti, V 및 그 혼합물들을 포함하는 군(group)에서 선택된다. 이 경우, 바람직하게는, 그에 따라 비표면(specific surface)은 그루브 구조에 비해 증가되고 그에 따라 접합 강도도 개량될 수 있다.

추가로 바람직하게는, 접합 입자들은 100 입자/㎠의 표면 덮힘률로 도포된다. 그에 따라 적어도 개별 입자들은 표면 구조의 내부에 배열되는 것이 달성되며, 그럼으로써 표면의 구조화되지 않은 영역에서뿐만 아니라 그 구조화부의 내부에서 접합 입자들을 통한 증가된 접합 강도도 달성된다. 이는 추가로 맞물림 효과로 인해 압연 클래딩 공정 동안 미끄럼 베어링 층의 미끄러짐의 방지를 보조하며, 그럼으로써 접합 입자들은 결합의 형성 후뿐만 아니라 이미 그 전에 결합의 형성 동안에도 작용하게 된다.

그루브 구조는 지지 층의 표면 대신에, 또는 이에 추가로 접합 층의 표면에서도 제조되거나 존재할 수 있다. 그에 따라 접합 층은 클래딩 공정에 후속하는 열처리 동안 확산의 결과로서 혼성 결정 형성을 위해, 그에 따라 혼성 결정 형성을 통한 접합 강도의 증가를 위해 작용할 뿐만 아니라, 기계적으로 형태 결합의 결과로서 접합 강도의 증가를 위해서도 작용한다. 그 밖에도, 그에 따라, 표면 구조의 구성은 수월해지고, 접합 층들은 통상적으로 지지 층보다 더 연질이다. 지지 층이 추가로 표면 구조를 포함하는 경우, 상기 표면 구조는 상대적으로 더 낮은 깊이로 형성될 수 있으며, 그럼으로써 표면 구조가 기계적으로 구성되는 것에 한해, 표면 구조를 형성하기 위해 필요한 힘이 감소될 수 있고, 그에 따라 특히 표면 구조를 제조하기 위한 공구도 더욱 높은 수명을 나타내게 된다.

미끄럼 베어링의 실시예들에 따라서, 그루브는 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택된 그루브 폭을 보유한 그루브들을 포함할 수 있고, 그리고/또는 그루브들은 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택된 그루브 깊이를 보유한다. 0.9㎜를 상회하는 그루브 폭 및/또는 그루브 깊이로는, 미끄럼 베어링 층 내에서 응력 상태의 형성에 의한 앞에서 기술한 효과들이 불충분하게만 달성되는 점이 확인되었는데, 그 이유는 그루브들이 미끄럼 베어링 층의 재료로 불충분하게만, 다시 말하면 부분적으로 불완전하게 채워지기 때문이다. 또한, 0.1㎜를 하회하는 그루브 깊이 및/또는 그루브 폭으로는, 비록 기술한 효과들이 달성되기는 하지만, 감소한 정도로만 달성됨으로써 접합 강도의 개량도 감소된 정도로만 달성되는 점이 관찰되었다.

바람직하게는, 미끄럼 베어링 층은 화이트금속 또는 알루미늄 기반 합금으로 구성되는데, 그 이유는 미끄럼 베어링을 위해 이용되는 상기 유형의 합금이, 주지하는 바와 같이, 매우 높은 적응성(adaptability)을 나타내기 때문이다. 그에 따라, 지지 층과 미끄럼 베어링 층 사이의 형태 결합도 더욱 우수하게 나타날 수 있다.

이 경우, 바람직하게는, 미끄럼 베어링 층은, Sn, In, Bi, Pb, Ag 및 그 혼합물들로 구성된 군에서 선택되는 연질 금속을 포함하며, 미끄럼 베어링 층 내의 연질 금속 함량은 최소 20중량 퍼센트이고 최대 95중량 퍼센트인데, 그 이유는 그에 따라 한편으로 연질 금속의 함량의 결과로서, 상기 합금들의 개량된 미끄럼 특성 외에, 적응성과, 그에 따른 표면 구조와 관련된 형상 충전 인자(shape filling factor)도 향상될 수 있으며, 그럼으로써 표면 구조 내 압연도 향상되며, 다른 한편으로는 미끄럼 베어링 층이 최대 함량의 제한을 통해 충분한 고유 강도를 포함하기 때문이다.

본 발명의 더욱 확실한 이해를 위해, 본 발명은 하기의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 미끄럼 베어링을 단순화하여 도시한 개략적 측면도이다.
도 2는 복합 구조가 형성된 미끄럼 베어링의 일부분을 단순화하여 도시한 개략도이다.
도 3은 형태 결합식 복합 구조의 일 실시예에 따르는 미끄럼 베어링의 일부분을 단순화하여 도시한 개략도이다.
도 4는 형태 결합식 복합 구조의 추가 실시예에 따르는 미끄럼 베어링의 일부분을 단순화하여 도시한 개략도이다.

설명에 앞서 유의해야 할 사항은, 기술되는 여러 실시예에서 동일한 부품들은 동일한 도면 부호 또는 동일한 부품 명칭을 가지며, 전체 명세서에 포함된 공개 내용은, 그에 상응하게 동일한 도면 부호 또는 동일한 부품 명칭을 갖는 동일한 부품에 전용될 수 있다는 점이다. 또한, 상부, 하부, 측면 등과 같이 명세서에서 선택되는 위치 지시 사항은 직접적으로 기술되고 도시되는 도면에 관련된 것이고, 위치 변경 시에는 그에 상응하게 새로운 위치에도 전용된다.

도 1에는 미끄럼 베어링(1)이 측면도로 도시되어 있다. 미끄럼 베어링(1)은 지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3)을 포함하거나 그러한 층들로 구성된다.

폐쇄되지 않은 미끄럼 베어링(1)은 적어도 거의 180°의 각도 범위 오버랩을 갖는 반쪽 셸 유형 외에도, 상기 각도와 다른 각도 범위 오버랩, 예컨대 적어도 거의 120° 또는 적어도 거의 90°도 보유할 수 있으며, 그럼으로써 미끄럼 베어링 부재(1)는, 베어링 수용부 내에서 상응하는 추가 베어링 셸들과 조합되는 1/3쪽 셸로서, 또는 1/4쪽 셸로서도 형성될 수 있으며, 미끄럼 베어링(1)은 본 발명에 따라 바람직하게는 베어링 수용부의 영역이면서 상대적으로 더 높은 하중을 받는 상기 영역에 장착된다.

그 밖에도, 미끄럼 베어링(1)의 또 다른 실시예, 예컨대 베어링 부시로서의 실시예도 가능하다.

지지 층(2)은 통상적으로 경질 재료로 구성된다. 지지 셸로도 명명되는 지지 층(2)에 대한 재료로서는 청동, 황동 등이 이용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 지지 층(2)은 강으로 구성된다.

미끄럼 베어링 층(3)은 도 1에 따르는 실시예의 경우 지지될 부품, 예컨대 샤프트와 직접 접촉하는 미끄럼 층으로서 형성된다.

그러나 본 발명의 범위에서, 2층형 실시예 외에도, 2개보다 많은 개수의 층으로 미끄럼 베어링(1)을 구성할 수도 있다. 이 경우, 미끄럼 베어링 층(3)은 베어링 금속 층이며, 이 베어링 금속 층 상에 후속하여 미끄럼 층이 도포된다. 이 경우, 상기 베어링 금속 층과 미끄럼 층 사이에 하나 이상의 중간 층, 예컨대 확산 차단 층 및/또는 접합 층이 배열될 수 있다.

다층 미끄럼 베어링들의 상기 유형의 구조적 구성들은 원칙상 종래 기술로부터 공지된 것이며, 그럼으로써 이와 관련하여 해당하는 종래 기술이 참조된다.

미끄럼 베어링 층(3)은 지지 층(2)의 재료와 관련하여 더욱 연질인 재료로 구성된다. 특히 미끄럼 베어링 층(3)은 화이트금속으로 구성된다. 화이트금속은 예컨대 조성물 SnSb7Cu3.5Cd1, PbSb14Sn9CuNiCdAs, PbSn15Sn10As, SnSb7Cu3.5, SnSb8Cu3, SnSb8Cu3.5NiCd, SnSb10Cu4NiCdAsCr 또는 SnSb12Cu5.5NiCdAs를 포함할 수 있으며, 종래 기술로부터 공지된 것과 같은 또 다른 조성물들도 가능하다.

화이트금속 합금들 외에, 또 다른 합금들 예컨대 알루미늄 기반 합금들, 특히 높은 함량의 연질 금속 또는 납청동을 함유한 알루미늄 기반 합금들도 이용될 수 있다.

본 발명의 의미에서 연질 금속이란, Sn, In, Bi, Pb 및 Ag를 포함하는 군에서 선택된 금속을 의미하며, 상기 군의 원소들 중 2개 이상의 원소로 이루어진 혼합물들도 가능하다.

비-화이트금속 합금, 다시 말하면 예컨대 알루미늄 기반 합금에서 높은 함량의 연질 금속이란, 본 발명에서 20중량 퍼센트 이상의 연질 금속 함량을 의미한다. 특히 연질 금속 함량은 20중량 퍼센트와 40중량 퍼센트 사이이다.

이와 반대로, 화이트금속 합금들에서 연질상(soft phase) 함량은 최대 95중량 퍼센트일 수 있으며, 예컨대 40중량 퍼센트와 85중량 퍼센트 사이일 수 있다.

납청동에서, 연질 금속 함량은 최대 20중량 퍼센트일 수 있다.

이 경우, 연질 금속 함량은 상기 합금들의 각각의 이용, 다시 말하면 베어링 금속 층으로서 또는 미끄럼 층으로서의 이용에 따라서 가변하며, 바람직하게는 미끄럼 층 합금들은 베어링 금속 합금들에 비해 상대적으로 더 높은 함량의 연질상 원소(들)를 포함한다는 점이 고려되어야 한다.

그러나 원칙상, 비록 대응하는 실시예가 특별한 적용의 용도로 제한된다고 하더라도, 그 반대의 실시예 다시 말하면 미끄럼 층과 관련하여 베어링 금속 합금 내 더욱 높은 함량의 연질상 원소(들)도 가능하다.

상기 유형의 알루미늄 기반 합금들에 대한 예시는 AlSn40Cu, AlSn40, AlSn25Cu, AlSn25, AlSn25CuMn, AlSn20Cu, AlSn20CuMn이며, 종래 기술로부터 공지된 또 다른 알루미늄 기반 합금들도 이용될 수 있다.

또 다른 이용 가능한 합금은 예컨대 PbSn9Sb15이다.

미끄럼 베어링 층(3)은 압연 클래딩 공정을 통해 지지 층(2)과 결합된다. 이를 위해, 주지하는 바와 같이, 지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3)이 결합되며, 그럼으로써 상기 두 층은 표면에서 상호 간에 안착되며, 그 후에 느슨한 복합 구조는 2개 이상의 압연 공구를 포함하는 압연기로 공급되며, 상기 두 층은 상기 압연 공구들 사이를 통과하면서 그와 동시에 상호 간에 결합된다.

그 다음, 이 경우 발생한 복합 재료, 다시 말하면 각각의 미끄럼 베어링 부재를 위한 중간 제품은 프레스 내에서 최종적인 (반쪽) 셸로 성형된다. 경우에 따라, 그 이전에, 여전히 상대적으로 더 큰 플레이트로부터, 결과적으로 제조할 미끄럼 베어링 부재의 치수에 적어도 거의 상응하는 스트립들이 절단될 수 있다. 성형 후에는 여전히 예컨대 정밀 보링 공정을 통한 재가공이 수행될 수도 있다.

상기 원칙적인 접근법은 이미 종래 기술에서 충분히 문서화되었으며, 그러므로 추가의 상세 내용에 대해서는 해당하는 종래 기술이 참조된다.

이제, 도 2에는, 본 발명의 제1 실시예가 도시되어 있다.

일부분으로만 측면도로 도시되어 있는 미끄럼 베어링(1)을 위한 중간 제품은 또 다시 지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3)을 포함하거나, 또는 그 두 층으로 구성된다.

지지 층(2)은 표면 구조화부(4)를 구비한다. 상기 표면 구조화부는 융기부(5)들과, 이 융기부(5)들 사이에 배열되는 함몰부(6)들을 포함한다. 함몰부(6)들은, 전면에서 융기부(5)들에 의해 에워싸이도록 형성될 수 있다. 이 경우, 함몰부(6)들은 예컨대 그 평면도에서 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 육각형, 또는 일반적으로는 다각형 횡단면을 보유할 수 있다. 이 경우, 서로 나란하게 위치하는 각각 2개의 함몰부(6) 사이의 이격 간격은 0.05㎜와 0.5㎜ 사이일 수 있다.

그러나 바람직하게는, 표면 구조화부(4)는, 서로 나란하게 위치하는 개별 그루브들, 다시 말하면 융기부(5)들을 형성하는 웨브들에 의해 서로 분리되는 그루브 형태의 함몰부(6)들을 통해 형성되는 그루브로서 형성된다. 이 경우, 그루브 형태의 함몰부(6)들은 그 종방향 연장부가 미끄럼 베어링(1)의 원주방향으로, 그리고/또는 반경 방향으로, 그리고/또는 대각선 방향으로, 다시 말하면 반경 방향에 대해 비스듬하게 연장될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 함몰부들은 결과적으로 제조되는 미끄럼 베어링(1)의 원주방향으로, 또는 압연 방향으로 연장되는데, 그 이유는, 그에 따라, 롤 갭에서 다른 방식으로 형성되는 정수압 응력 상태로 인한 더욱 우수한 변형 거동을 통한 더욱 우수한 충진도가 달성될 수 있기 때문이다.

그루브 형태의 함몰부(6)들은 바람직하게는, 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서, 특히 0.3㎜의 하한과 0.7㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택되는 그루브 폭(7)을 보유한다. 이 경우, 그루브 폭은, 융기부(5)들의 측면(flank)이면서 함몰부(6)를 범위 한정하는 상기 측면들의 중심점들 간의 이격 간격이다.

그루브 깊이(8)는 바람직하게는 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서, 특히 0.4㎜의 하한과 0.8㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택된다. 그루브 깊이(8)는, 함몰부(6)의 바닥면(9)에서 가장 깊은 지점에서 측정할 때, 각각의 함몰부(6)에 이어지는 융기부(5)들의 최대 높이에 상응한다.

바닥면(9)은 제조 공차의 범위에서 적어도 거의 평면으로 형성될 수 있다. 그러나 바닥면에 라운딩부를 구비할 수도 있으며, 그럼으로써 함몰부(6)와 관련된 바닥면(9)은 볼록한 연장부를 취하게 된다.

또한, 융기부(5)들의 측면들은 횡단면에서 고려할 때 직선으로 연장될 수 있다. 또한, 상기 측면들은 함몰부(6)의 방향으로 곡률을 갖는 만곡된 연장부도 포함할 수 있다.

이 경우, 바닥면(9) 및/또는 상기 측면들은 평면 또는 직선 및 만곡된 섹션들로 이루어진 조합 구조로 구성될 수도 있다.

자명한 사실로서, 상기 실시예들은 전술한 에워싸인 함몰부(6)들 또는 이 함몰부들을 에워싸는 융기부(5)들에도 적용될 수 있다.

원칙상, 또 다른 형태 형성들도 가능하다.

그 밖에도, 함몰부(6)들은 부분적으로 상호 간에 상이한 깊이를 구비하여 형성될 수 있고, 그리고/또는 융기부(5)들은 부분적으로 상호 간에 상이한 높이를 구비하여 형성될 수 있다.

가장 단순하면서도 바람직한 경우, 표면 구조화부는 상응하는 표면 윤곽을 보유하면서 프로파일링될 표면으로 압착되는 하나 이상의 성형 롤, 다시 말하면 프로파일 롤 또는 엠보싱 롤에 의해 제조된다. 또한, 표면 구조화부(4)는 복수의 단계에서 복수의 성형 롤로도 제조할 수 있다. 그러나 예컨대 모래 분사를 통해 표면 구조(4)를 달성하기 위한 또 다른 기계적 방법도 가능하거나, 또는 예컨대 에칭을 이용한 화학적 방법도 가능하다. 그러나 상기 방법들은 바람직한 방법이 아닌데, 그 이유는 그에 따라 표면의 정확한 구조가 사전 결정될 수 없거나, 또는 너무 부정확하게 사전 결정될 수 있기 때문이다.

또한, 표면 구조화부는 레이저 또는 전자 빔 등에 의해서도 구성될 수 있다.

지지 층(2) 상에서 표면 구조(4)를 제조한 후에, 상기 지지 층은 미끄럼 베어링 층(3)과 결합되며, 두 층은 함께 압연된다. 압연 공정 동안, 미끄럼 베어링 층(3)의 재료는 부분적으로 함몰부(6) 안쪽으로 변위되며, 그럼으로써 후속하여 두 재료의 선행하는 냉간 용접에 추가로 형태 결합이 형성된다. 경우에 따라서, 결합될 두 재료 중 하나 이상의 재료, 특히 미끄럼 베어링 층(3)의 재료가 클래딩 공정 전에 가열될 수 있으며, 온도는 재료의 용융 온도의 최대 70%, 특히 최대 50%이어야 한다.

클래딩 공정, 다시 말해 압연 공정은 바람직하게는 5%와 60% 사이의 패스(pass)로 실행된다. 그러므로 결합될 두 층의 층 두께 압하가 고려되어야 한다. 미끄럼 베어링 층(3)의 상대적으로 더 낮은 경도를 바탕으로, 미끄럼 베어링 층의 층 두께는 지지 층(2)의 층 두께보다 더 강하게 압하된다. 층 두께 압하의 정도는 선택된 패스에서 사전 결정될 수 있다. 예컨대 미끄럼 베어링 층(3)의 층 두께는 초기 층 두께와 관련하여 20%와 70% 사이의 값만큼 압하된다. 지지 층(2)의 층 두께는 경우에 따라 예컨대 그 초기 층 두께와 관련하여 5%와 30% 사이의 값만큼 압하된다.

압연 클래딩 공정은 하나 이상의 단계에서 수행될 수 있다. 이 경우, 롤 패스(roll pass)당 층 두께 압하률은 초기 층 두께와 관련하여 1%와 10% 사이일 수 있다.

또한, 압연 클래딩 공정은 특히 30%와 50% 사이의 더욱 큰 패스로도 실행될 수 있다. 상기 실시예의 결과는 도 3에 도시되어 있다.

도 3에는, 도 2와 마찬가지로 압연 클래딩 공정 후 지지 층(2) 및 이 지지 층과 결합된 미끄럼 베어링 층(3)이 도시되어 있다. 그러나 압연 클래딩 공정 동안 성형은, 상기 실시예의 경우, 미끄럼 베어링 층(3)의 재료가 함몰부(6) 내로 부분적으로 변위될뿐 아니라, 추가로 표면 구조화부(4)의 융기부(5), 이 경우는 그루브들 사이의 웨브들이 적어도 부분적으로 변형됨으로써 융기부들이 (횡단면에서 고려할 때) 버섯 형태로 언더컷(10)들을 구비하여 형성되는 정도로 선택되었다. 또한, 이 경우에도, 융기부(5)들의 상부 단부면(11)이 만곡되면서 적어도 거의 오목한 연장부를 형성하는 점이 관찰되었다. 상기 변형 또는 성형은 압연 클래딩 공정 동안 미끄럼 베어링 층(3) 내에서 이미 앞에서 언급한 응력 상태를 통해 보조된다. 그에 따라 융기부(5)들은 기저부 영역(13)에서보다 두부 영역(12)에서 더 강하게 변형된다.

언더컷(10)들을 통해, 두 층의 상호 간의 기하학적 압입 결합, 다시 말하면 형태 결합이 보조되며, 그에 따라 복합 재료의 접합 강도도 개량된다.

도 3에는, 미끄럼 베어링(1)의 추가 실시예가 파선으로 도시되어 있다. 상기 실시예의 경우, 지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3) 사이에는, 지지 층(2)과 결합되는 접합 층(14)이 배열된다. 접합 층(14)은 압연 클래딩 공정 전에 지지 층(2) 상에 도포되거나, 또는 지지 층 상에 예컨대 갈바닉 방식으로 또는 상응하는 침지 방법으로 부착된다.

접합 층(14)을 위한 재료는 구리, 주석, 알루미늄, 구리, 니켈, 안티몬, 아연, 비스무트, 철, 마그네슘, 망간, 티타늄, 바나듐 및 그 합금들을 포함하거나, 또는 이들로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.

도 3에 도시된 실시예의 경우, 접합 층(14)의 층 두께는, 표면 구조(4)가 접합 층(14) 내에 완전하게 형성되도록 선택된다. 이와 반대로, 지지 층(2)의 표면은 적어도 광범위하게 또는 완전하게 상기 유형의 표면 구조화부(4)가 없는 상태로 유지된다.

접합 층(14)은 일반적으로 지지 층(2)보다 더 연질이기 때문에, 결과적으로 상대적으로 더 낮은 압력으로 표면 구조화부(4)의 구성이 수행될 수 있다는 장점이 달성될 수 있다. 그 밖에도, 접합 층(14)은 추가로, 압연 클래딩에 후속하는 복합 재료의 열처리 동안 접합 층(14)의 구성 성분들과 미끄럼 베어링 층(3)의 재료로 이루어진 혼성 결정 형성이 수행될 수 있게 하며, 상기 혼성 결정 형성은 그 자체로 다시금 층들의 접합 강도의 개량에 기여한다. 이 경우, 예컨대 구리를 함유한 혼성 결정들이 형성될 수 있다.

접합 필름(14)에 대체되는 방식으로, 접합 강도의 개량을 위해 지지 층(2)의 이미 구조화된 표면 상에 접합 입자들이 산란될 수 있다.

접합 입자들이란, 본 발명의 의미에서, 상기 유형의 입자를 포함하지 않은 실시예와 비교하여 지지 층(2) 상에서 미끄럼 베어링 층(3)의 개량된 점착을 달성하는 입자들을 의미한다.

이 경우, 접합 입자들은 Cu, Sb, Al, Zn, Bi, Sn, Fe, Mg, Mn, Ni, Ti, V 및 그 혼합물들을 포함하는 군에서 선택될 수 있다.

이 경우, 특히 바람직하게는, 접합 입자들은 100 입자/㎠ 이상의 표면 덮힘률, 특히 500 입자/㎠와 120000 입자/㎠ 사이, 바람직하게는 500 입자/㎠와 5000 입자/㎠ 사이의 표면 덮힘률로 도포된다.

또한, 실시한 검사로 확인된 것에 따르면, 접합 강도를 위해 바람직하게는, 접합 입자들은 30㎛와 300㎛ 사이의 최대 지름을 보유한다.

이 경우, 최대 지름은 입자의 최대 지름 치수이다.

접합 입자들은 바람직하게는, 노치(notch)로서 작용하지 않도록 하기 위해, 적어도 거의 원형이거나, 또는 적어도 거의 경단 형태, 또는 적어도 거의 입방체 형태의 외관을 보유한다. 그러나 원칙상 상기 외관과 상이한, 예컨대 길쭉한 외관을 보유하는 접합 입자들도 이용될 수 있다.

도 4에는, 미끄럼 베어링(1)(도 1)에 대한 중간 제품의 추가 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예의 경우, 지지 층(2)의 표면에 표면 구조화부가 형성된다. 이미 프로파일링된 상기 표면 상에는, 후속하여, 부분적으로 접합 층(14)이 도포되며, 더욱 정확하게 말하면 특히 함몰부(6)들 내로 증착된다. 후속하여, 앞에서 기술한 것처럼, 미끄럼 베어링 층(3)은 상기 복합 재료 상에 압연된다. 또한, 상기 실시예의 경우에서도, 앞에서 기술한 것처럼, 접합 강도의 개량을 위한 혼성 결정 형성의 장점이 달성될 수 있다.

이에 대체되는 방식으로, 표면 구조화부(4)는 적어도 부분적으로 지지 층(2)에 형성될 뿐 아니라, 적어도 부분적으로는 접합 층(14)에도 형성될 수 있다.

이와 관련하여 주지할 사항은, 예컨대 지지 층(2)의 표면의 탈지 등과 같은 통상적인 방법 단계들은 다루지 않았지만, 자명한 사실로서 상기 방법 단계들은 필요하거나 불가피한 경우 실행된다는 점이다.

실시예들은 미끄럼 베어링(1)을 제조하기 위한 방법 또는 미끄럼 베어링(1)의 가능한 실시 형태들을 기술하여 나타내고 있으며, 이와 관련하여 주지할 사항은 개별 실시 형태들의 상호 간의 다양한 조합도 가능하며, 이런 변형 가능성은 구체적인 발명을 통한 기술적 행동에 대한 교시를 바탕으로 상기 기술 분야의 당업자의 능력에 따른다는 점이다.

마지막으로 형식상 주지해야 할 사항은, 미끄럼 베어링(1)의 구성의 더욱 확실한 이해를 위해 미끄럼 베어링 또는 그 구성 부분들은 부분적으로 척도에 부합하지 않게, 및/또는 확대된 방식으로 및/또는 축소된 방식으로 도시되어 있다는 것이다.

1 미끄럼 베어링
2 지지 층
3 미끄럼 베어링 층
4 표면 구조화부
5 융기부
6 함몰부
7 그루브 폭
8 그루브 깊이
9 바닥면
10 언더컷
11 단부면
12 두부 영역
13 기저부 영역
14 접합 층

Claims

지지 층(2)과 미끄럼 베어링 층(3)을 포함하는 미끄럼 베어링(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 지지 층(2)은 압연 클래딩 공정에 의해 상기 미끄럼 베어링 층(3)과 결합되는, 상기 방법에 있어서,
상기 압연 클래딩 공정 전에 상기 지지 층(2)의 표면 상에 표면 구조화부(4)가 제조되고 그런 후에 상기 미끄럼 베어링 층(3)이 상기 표면 구조화부(4) 상에 압연되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 표면 구조화부(4)는 그루브 구조로서 형성되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압연 클래딩 공정 동안, 상기 표면 구조화부(4), 특히 상기 그루브 구조 내에 언더컷(10)이 제조되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연 클래딩 공정 전에, 상기 지지 층(2)의 표면 상에 적어도 영역별로 접합 층(14) 또는 접합 입자들이 도포되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 접합 입자들은 Cu, Sb, Al, Zn, Bi, Sn, Fe, Mg, Mn, Ni, Ti, V 및 그 혼합물들을 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 접합 입자들은 100 입자/㎠ 이상의 표면 덮힘률로 도포되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 그루브 구조는 상기 지지 층(2)의 표면 대신, 또는 그에 추가로 상기 접합 층(14)의 표면 상에 제조되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링의 제조 방법.
지지 층(2) 및 이 지지 층(2)과 결합되는 미끄럼 베어링 층(3)을 포함하는 미끄럼 베어링(1)에 있어서, 상기 지지 층(2)은 융기부(5)들과 함몰부(6)들을 구비한 표면 구조(4)를 포함하며, 상기 미끄럼 베어링 층(3)은 재료 접합식 결합에 추가하여 상기 지지 층(2)과 형태 결합 방식으로도 결합되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제8항에 있어서, 상기 미끄럼 베어링 층(3)과 상기 지지 층(2) 사이에 적어도 영역별로 접합 층(14)이 배열되거나 접합 입자들이 도포되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제9항에 있어서, 상기 접합 입자들은 Cu, Sb, Al, Zn, Bi, Sn, Fe, Mg, Mn, Ni, Ti, V, 및 그 혼합물들을 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 접합 입자들은 100 입자/㎠ 이상의 표면 덮힘률로 도포되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제9항에 있어서, 상기 표면 구조(4)는 상기 지지 층(2)의 표면 대신 또는 그에 추가로 상기 접합 층(14)의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 구조(4)는 그루브를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제13항에 있어서, 상기 그루브는 언더컷(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제13항 또는 제14항에 있어서, 함몰부(6)들은 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택된 폭을 보유하며, 특히 그루브들은 상기 범위에서 선택된 그루브 폭(7)을 보유하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제15항에 있어서, 상기 함몰부(6)들은 0.1㎜의 하한과 0.9㎜의 상한을 갖는 범위에서 선택된 깊이를 보유하며, 특히 상기 그루브들은 상기 범위에서 선택된 그루브 깊이(8)를 보유하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미끄럼 베어링 층(3)은 화이트금속 또는 알루미늄 기반 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).
제8항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미끄럼 베어링 층(3)은 Sn, In, Bi, Pb, Ag 및 그 혼합물들로 이루어진 군에서 선택되는 연질 금속을 포함하며, 상기 미끄럼 베어링 층에서 연질 금속 함량은 최소 20중량 퍼센트이고 최대 95중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링(1).