MXPA04003395A

MXPA04003395A - Cojinetes de metal en polvo de capas multiples.

Info

Publication number: MXPA04003395A
Application number: MXPA04003395A
Authority: MX
Inventors: R Toth James
Original assignee: Federal Mogul Corp
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-06-18
Also published as: CN100393453C; JP4111917B2; WO2003033194A1; CN1571711A; EP1441873A1; US20030072670A1; US6787100B2; JP2005506445A; EP1441873A4; KR20040048941A; AU2002335044B2

Abstract

Un metodo para fabricar cojinetes de bronce de capas multiples que incluye dejar una primera capa de material (16) de metal en polvo a base de cobre de una primera composicion sobre una tira (12) de respaldo de acero. Al menos una segunda capa (18) de material de metal en polvo a base de cobre de una segunda composicion diferente a la de la primera se deja en la primera capa, sin densificar significativamente la primera capa. Las capas luego se sinterizan, se enfrian y se compactan en rollo para unirse entre si y con el respaldo, despues de lo cual las capas se sinterizaron adicionalmente.

Description

COJINETES DE METAL EN POLVO DE CAPAS MÚLTIPLES DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente con cojinetes de motor de metal en polvo de bronce y con respaldo de acero. En la fabricación de cojinetes y bujes de rrotor a base de cob"e (colectivamente cojinetes) , una aproximación común para vincular una capa funcional a base ce cobre cor. el respaldo do acero es por medio de un proceso que involucra la aplicación de una sola capa de material de cojinete de bronce sobre una oirá de respaldo en movin ' ento que subsecuentemente se sinteriza, se enfria, se compacta en rollo y luego se post-sinreriza . Un revestimiento, tal como estaño o plomo-estaño-cobre con frecuencia se aplica mediante electro re estimiento o deposición de vapor fisico sobre la capta del cojinete de bronce sinterizada para alcanzar buenas propiedades de confortabilidad e incrustación del cojinete. Otra aproximación para vincular la capa funcional de bronce es fundir la capa sobre una tira ce respaldo de acero en movimiento a partir de una fuente derretida, después de lo cual la capa funcional fundida puede recibir un revestimiento en un proceso de deposición de vapor eléctrico o fisico por separado para mejorar la confortabilidad y la incrustación del cojinete. Una desventaja inherente en caca una de las lternati as antes mencionadas para ore arar capas funcionales a base de cobre es que se limitan a la aplicación de un solo material de aleación a base de cobre. Dependiendo de los requerimientos de una aplicación dada, los químicos de las capas funcionales de metal en polvo o bronce fundrdo se ajustan, c.e tal manera que la totalidad de „.a capa funcional se fabrica del mismo material de aleación. Con una demanda siempre creciente en los requerimientos de carga y desgaste de los cojinetes y el deseo de minimizar el consumo de ciertos materiales, tales como piorno, el costo de preparar leaciones sustituías a base de cobre que satisfaga todos los requerí ir.í entos de las aplicaciones de los cojinetes y bujes modernos se ha vuelto cada vez más desafiante, particularmente debido a que la capa funcional es tínicamente el mayor grosor de las capas aplicadas al respaldo de acero. Se reconoce que en muchas aplicaciones, sería satis actor o proporcionar sólo ana porción de la capa funcional con un material de aleación a base de cobre de alto costo y aleo rendimiento, mientras que el resto del material de _a capa funcional podría ser de un menor rendimiento y de un material .menos costoso, excepto por las limitaciones de los proceses actuales disponibles para preparar capas funcionales de bronce de una sola capa en respaldos de acero. Ce acuerdo con esto, es un objetivo de la préseme invención proporcionar un método para formar capas funcional es de bronce de capas mú_tiples en respaldos de acero de cojinetes.

Un método para fabricar cojinetes a base de cobre de metal en polvo de capas múltiples de acuerdo con un proceso actualmente preferido de la invención involucra asentar una primera capa de aleación de metal en polvo a base de cobre en una tira de respaldo' de metal y, sin densificar sustancialmente la primera capa, asentar al menos una segunda capa de aleación de metal en polvo a base uc cobre en la parte superior de la primera capa, con al ríenos la segunda capa siendo de una composición diferente que la ae la primera capa. Además sin densificar sustancialmente las capas, las capas se someten a un primer paso de smterización después del cual l s capas se enfrian y luego se enrolla en compactación contra la tira de respaldo de metal para densificar y vincular las capas en la tira de respaldo y entre si. Siguiendo el enrollamiento en compactación, las capas se someten a un segundo paso de sinterizado. Se ha encontrado que ap_icando una primera capa de polvo a base ce cobre sobre del sustrato de acero y después de eso aplicar al menos una segunda capa de material de ccjmeoe de metal en polvo a base ae cobre sobre la primera capa sin densificar sustancialmente la primera capa seguido oe una primera operación de smterización y enfriamiento después de "o cual las capas se enlazan en rollo y se i nceri zan subsecuentemente, que un material de cojinete funcional de metal en polvo a base de ob'e de capas rrv.ilripies puede unirse eficientemente entre si y a un respaldo de acero, con la libertad de seleccionar los químicos deseados de la primera y segunda capas con el propósito de ajustar las propiedades finales de la capa funcional . Esta invención tiene la ventaja de p opo cionar la capacidad de utilizar un material a base de cobre menos os - oso para una capa en combinación cor. ur material más costoso para la capa o las capas restantes. ja invención tiene una ventaja adicional de ser fácilmente adaptable a las lineas de sintoni ación existentes con pequeñas modificaciones. De acuerdo con una característica particular, la primera capa puede fabricarse de una aleación de metal en polvo de coore-estaño relate aríente económica y hacerse rel tivamente gruesa, mientras que la segunda capa puede fabricarse de cobre-estaño-bismuto, u otra especialidad de aleación de metal en polvo, que si -' e como un sustituto de los broncos que contienen plomo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Esta y otras carácteri st. :: ca s y ventajas de la presente invención se volverán más fácilmente apreciadas cuando se consideren junto con la siguiente descri ción b der aliada y los dibu os adjuntos, en donde: La Figura 1 es una visca en sección fragmentaria esquemática de un cojinete fabricado de acuerdo con la invención; y la ÜÍgura 2 es una vista esquemática que ilustra el mócodo de la invención. Un cojinete o ouje deslizante de metal en po" vo de capas múltiples (colectivamente cojinete! construido de acuerdo con la invención se muestra generalmente en 10 en la Figura 1 y comprende un respaldo 12 de acero sobre el cual se aplica un revestimiento 14 de metal en polvo sinrerizado de capas múltiples hecho de al menos una capa 16 de base y una capa 18 cic superficie exterior, ambas son capas de aleación de metal en polvo sinterizada a base de cobre, pero de una composición diferente y/o de propiedades individuales las cuales, cuando se combinan, proporcionan el revestimiento 14 de compuesto con las propiedades deseadas ce un revestimiento 1 ? de coj inece . De acuerdo con la invención, el material en la superficie 18 puede ser una composición de aleación de metal en polvo a base de cobre la cual tiene las propiedades deseadas adecuadas para interconectarse deslizadamente con un eje rotatorio, perno u otro conponente soportado por el cojinete 10 para el movimiento deslizante a través de la superficie de carrera de la capa 18 do superficie. Las composiciones de metal en polvo tienen las propiedades deseables para que la capa de superficie sea caracterís icamente más costosa debido a las adiciones de aleación necesarias para obtener tal propiedad. Esta capa 18 de superficie relativamente costosa puede respaldarse por medio de al menos una capa 16 de respaldo de una segunda composición de metal en polvo a baso de cobre que proporciona el soporte necesario a la capa ce superficie pero la cual no necesita poseer las mismas propiedades que la capa de superficie cor el propósito de proporcionar al revestimiento 14 del cojinete completo con las propiedades finales requeridas. En el ejemplo mostrado, la capa 18 de superficie os ventajosamente más delgada que la capa 16 de respaldo, contribuyendo al ahorro en el costo. De acuerdo con esto, las capas 16, 18 pueden tener diferentes químicos y por lo canto diferentes propiedades y costos. Esto permite la aplicación de una capa 18 de superficie de baja fuerza, alta lubricidad y alto costo en la parte superior de una capa 16 mas fuerte, m s simple y de bajo costo produciendo un incremento general en el desempeño de.! re estimiento 14 del compuesto. Se prefiere que las capas de metal en polvo sean de aleaciones a base de cobre las cuales son esencialmente libres cié plomo (<0.1% de plomo! . Por ejemplo, La capa 16 de base puede ser una capa de metal en polvo de coore-e s r año al 90/10 que respalda la capa 18 de superficie que podría ser, por ejemplo, una capa de metal en polvo de cobre-estaño-bismuto en donde la capa tiene aproximadamente 90 par Les de cobre por 10 partes de estaño y bismuto en el rango de aproxiroadamen ue 2 a 10 por ciento en peso para el coore y estaño comDinados . Otras aleaciones de cobre y químicos se contemplan por medio de la invención y se incorporan en la presente para referencia. Claro está, que las capas 16, 18 se seleccionan para ser compatibles entre sí ce tal forma que se enlacen fáci mente a la tira 1 ?. de respaldo y entre si durante la operación de sinterizaci ón . La Figura 2 ilustra esquemáticamente un proceso para hacer tales cojinetes sinterizados de capas múltiples. La tira 12 pasa por debajo de un primer aolicador 20 que determina la capa 16 de base y luego avanza por debajo de un sequndo aplicador 22 en polvo que deja la capa 18 de superficie sin haber densificado sustancialmente el material de metal en polvo de la capa 16 de base. Preferiblemente, las capas en oo.'.vo se aplican holgadamente ai respaldo sin ninguna densificación de rollo previa a la s i nter i zación, a pesar de que ia invención contempla una ci rta cantidad de compactación para el control del polvo, pero no tan grande que densifique significativamente la capa ce base antes de la aplicación de la segunda capa íes cecir, <80¾ de la densidad teórica completa), o la densificación significativa de la segunda capa antes de la sinterización (es decir, <80¾ de la densidad teórica completa) . La tira 12 avanza a través de la zona 24 sinrerizada en donde las capas se sinterizan y luego a través de la zona 26 de enfriamiento seguida por el pasaje a través de los rollos 28 de calandrado aue conprimen y unen las capas a ]a tira y entre si, después de lo cual las capas 16, 18 enrolladas y parcialmente sir.teri zacas además se sinterizan completamente en una zona 30 de sinterización íinal. Por supuesto, las capas adicionales podrían aoicionarse de tai forma que existan tres o más capas en donde tres c más zonas de aplicación de pol o se agreguen al proceso si se desea. La formación de capas helgadas do las capas de polvo a base de cobre proporciona buena cohesión de l s capas entre sí y con el respaldo. Obviamente, muchas modificaciones y variaciones de la presente invención son posibles a la luz de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, deberá entenderse que dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, la invención puede practicarse de forma distinta a la descrita específicamente. La invención se define por medio de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para fabricar cojinetes a base de cobre de metal en polvo de capas múltiples, caracterizado porque comprende: determinar una primera capa de aleación de melal en polvo a base de cobre en una tira de respaldo ce metal; sin Densificar sustancialrr.ente primero la primera capa, dejar al menos una segunda capa de aleación de metal en polvo a base de cobre en la parte superior de la primera capa, con al menos la segunda capa siendo de una r.orrpos i ci ón diferente que aquella en la primera capa; sin densificar sustancialrr.ente la primera capa, sujetar las capas a un primer paso de sinter i ac i ón ; enfriar .las capas después del primer paso de siuteri zación y posteriormente enrollar en compactación las capas contra la tira de respaldo de metal para densificar y vincular las capas ai respaldo y entre si; y después del enrollamiento en compactación, sujetar las capas a un segundo paso de sinterización .
2. til método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas se seleccionan para ser composiciones esencialmente libres de plomo.
3. El método de conformidad con la eivindicación 2, caracterizado porque la primera capa comprende una aleación de cobre-estaño y al menes l segunda capa comprende una aleación de cobre-estaño-bismuto.
4. El método de confornidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el bismuLo de al menos la segunda capa permito que se presente en una cantidad igual a aproximadamente 2 a 10% en peso.
5. El método de conforir.í dad con ". a r civindicación 1, caracterizado porque la primera capa es rel ti amente más gruesa que al menos la segunda capa .
6. método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tira de respaldo esté fabricada de