NO134165B

NO134165B -

Info

Publication number: NO134165B
Application number: NO37373A
Authority: NO
Inventors: E J Breton; C B Cameron; R E Murvine
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1968-06-28
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1976-05-18
Also published as: NO134165C

Description

Oppfinnelsen angår lagérmaterialer. The invention relates to bearing materials.

Et smoremiddel for grenseflaten mellom motstående overflater A lubricant for the interface between opposing surfaces

som beveger seg i forhold til hverandre, som ved glidning, gniing og rulling etc., bor for å virke perfekt fullstendig skille overflatene. Denne betingelse er kjent som helfilm- eller hydrodynamisk smoring0 Helfilmsmoring skiller de t.o glidende overflater, fysikalsk, fra hverandre med en forholdsvis tykk, kontinuerlig film av smoremiddel med selvinnstillende trykk uten at det forekommer noen direkte metall-metallkontakt. Dette er teknisk den foretrukne form for smoring da den gir den laveste friksjonskoeffisient og den minste slitasje. which move in relation to each other, as by sliding, rubbing and rolling etc., live to seem perfectly completely separate the surfaces. This condition is known as full-film or hydrodynamic lubrication0 Full-film lubrication physically separates the two sliding surfaces from each other with a relatively thick, continuous film of lubricant with self-adjusting pressure without any direct metal-metal contact occurring. This is technically the preferred form of lubrication as it provides the lowest coefficient of friction and the least wear.

Når de to glidende overflater gnies mot hverandre i nærvær av When the two sliding surfaces rub against each other in the presence of

en meget tynn smoremiddelfilm som hefter til begge overflater, er a very thin lubricant film that adheres to both surfaces is

dennef \til^^ grense smoring. Dersom smoremidlet 1ikkfe||^^^(févifsljfor^es^ Bdelegges den tynne film til slutt, og. det .:oppjta£|^ med torrgang, og dette bevirker at det''''daimes'\riperr fog. 'sår'1 i metallene og at overflatene til slutt griper fatt i hverandre. thisf \to^^ border smearing. If the lubricant 1ikkfe||^^^(févifslj^is^ The thin film is added at the end, and. it .:opjta£|^ with dry process, and this causes it to be damaged 1 in the metals and that the surfaces finally grasp each other.

En overgangsform som er kjent som blandet filmsmoring, er en . kombinasjon av hydrodynamisk-smbfing og grenselagssmoring. Under ' denne betingelse .bærefsireri.dely av den samlede belastning soin' påf Sires den motstående metalloverflate, ,av enkelte belastningsbærende områder av smoremiddel med.selvinnstillende trykk og den ovrige belastning av den meget tynne film som er forbundet med grenselagssmoring. A transitional form known as mixed film lubrication is a . combination of hydrodynamic lubrication and boundary layer lubrication. Under this condition, part of the total load on the opposing metal surface is borne by individual load-bearing areas of lubricant with self-adjusting pressure and the other load by the very thin film associated with boundary layer lubrication.

Under helfilmbetingelser er fluidumets friksjonskoeffisient til-nærmet proporsjonal med viskositeten og hastigheten og omvendt propor- - sjonal med belastningen. Dersom det foreligger en virkelig grenselagssmoring, er friksjonskoeffisienten uavhengig av viskositeten og gnidningshastigheten. Således holder friksjonskoeffisienten seg i det vesentlige konstant for små verdier av ZN/p, hvor Z er viskositeten til det tilforte fluidum, N er omdreiningshastigheten og p er lagertryk-ket eller belastningen. Mellom områdene for grenselagssmoring og helfilmsmoring er det et område hvor friksjonskoeffisienten oker sterkt med synkende ZN/p. Undersøkelser har tydet på at det i dette område foreligger en kombinasjon av fluidumfriksjon og grenselagssmoring, dvs. blandet filmsmoring. Under full-film conditions, the fluid's coefficient of friction is approximately proportional to the viscosity and speed and inversely proportional to the load. If there is real boundary layer lubrication, the friction coefficient is independent of the viscosity and the rubbing speed. Thus, the friction coefficient remains essentially constant for small values of ZN/p, where Z is the viscosity of the added fluid, N is the rotational speed and p is the bearing pressure or load. Between the areas for boundary layer lubrication and full film lubrication there is an area where the friction coefficient increases strongly with decreasing ZN/p. Investigations have indicated that in this area there is a combination of fluid friction and boundary layer lubrication, i.e. mixed film lubrication.

Når hastigheten (N) og viskositeten (Z) er lave, må den belastning som kan påfores overflatene uten at dette bevirker for hoye friksjonskoeffisienter og de derav folgende katastrofale virkninger, nødvendigvis være meget lav. Bruk av fluida med lav viskositet-som smoremidler er derfor utelukket for de fleste industrielle anvendelser da deres bruk sterkt begrenser den belastningsbærende kapasitet. When the speed (N) and the viscosity (Z) are low, the load that can be applied to the surfaces without this causing too high coefficients of friction and the resulting catastrophic effects must necessarily be very low. The use of low-viscosity fluids as lubricants is therefore excluded for most industrial applications as their use severely limits the load-bearing capacity.

Det har ved smoring av de motstående overflater til pakninger,;. gear, lågere og stempler derfor vært nodvendig å anvende materialer."'. -_.'-/- med hoy viskositet, som hydrocarbonoljer, syntetiske oljer og konr ... /• sistensfett. Disse smoremidler har foruten at de ikkékan tolereres ved visse anvendelser fordi de forer. ,tii forurensning ei? linder prp-. " sessen,.også andre ulemper..Når disse smoremidler anvendes kontinuerlig i lengre tid ved hoye trykk og temperaturer, er de til-bøyelige til å nedbrytes. Slam er tilboyelig til å dannes i smore-: midlene på grunn av oxydasjon, polymerisering eller andre grunner. It has when lubricating the opposing surfaces of gaskets,;. gears, bearings and pistons, it has therefore been necessary to use materials with a high viscosity, such as hydrocarbon oils, synthetic oils and greases. These lubricants, apart from the fact that they cannot be tolerated at certain applications because they lead to pollution and also other disadvantages. When these lubricants are used continuously for a long time at high pressures and temperatures, they tend to break down. Sludge is apt to form in the lubricants due to oxidation, polymerization or other reasons.

Disse slam nedsetter smoremidlets smoreegenskaper og bevirker These sludges reduce the lubricating properties of the lubricant and cause

ofte en sammenfestning av deler som beveger seg i forhold til hverandre. Dessuten er organiske syrer tilbøyelige til å dannes i.smoremidlet under anvendelse av dette, tilsynelatende på grunn av oxydasjon av oljen ved de forhoyede temperaturer som oljen utsettes for, og organiske syrer forårsaker korrosjon. often a joining of parts that move in relation to each other. Also, organic acids tend to form in the lubricant during its use, apparently due to oxidation of the oil at the elevated temperatures to which the oil is exposed, and organic acids cause corrosion.

Det forekommer ytterligere ulemper dersom det for drift av motorer er nodvendig.å blande oljen med brenslet, som f.eks. i 2-taktsmotorer og epitrokoidale roterende motorer. Rok, tilsmussing av tennplugger, fastbrenning av stempelringer og carbonavsetninger oppstår ved bruk av slike blandinger. Further disadvantages occur if, for the operation of engines, it is necessary to mix the oil with the fuel, such as e.g. in 2-stroke engines and epitrochoidal rotary engines. Smoke, fouling of spark plugs, burning of piston rings and carbon deposits occur when such mixtures are used.

Det er klart at det kan oppnås store fordeler dersom prosessfluidumet, f.eks. bensin i innvendige forbrenningsmotorer, selv kunne anvendes for smoring av motstående deler. Foruten å eliminere behovet for hjelpesystemer for håndtering av smoremiddel kan bruk av prosessfluidumet for smoring fore til en bedre pålitelighet og ned-settelse av apparatets storrelse, vekt og omkostninger. Dessuten vil forurensninger på grunn av slike ting som slamdannelse nedsettes til et minimum dersom disse fluida kontinuerlig forbrukes under driften av den spesielle prosess. It is clear that great benefits can be achieved if the process fluid, e.g. petrol in internal combustion engines, could even be used for lubrication of opposing parts. In addition to eliminating the need for auxiliary systems for handling lubricants, use of the process fluid for lubrication can lead to better reliability and a reduction in the size, weight and costs of the apparatus. Furthermore, pollution due to such things as sludge formation will be reduced to a minimum if these fluids are continuously consumed during the operation of the particular process.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et nytt lagermateriale som er spesielt fordelaktig for anvendelse i såkalte smbremiddelproduserende systemer omfattende montasjer sammensatt av hylselagere, pakninger, glideskovler, stempler og stempelringer etc. som beveger seg mot motstående overflater av den type som er beskrevet for delen A i norsk patent nr. 127977 og som gjor systemene i stand til ;å omdanne in situ et organisk fluidum med lav viskositet, f.eksD bensindamp, eller"-væske, som er uegnet som smoremiddel i upolymeri-sert tilstand, til et polymert materiale med en hoyere viskositet og som er særpreget ved dets evne til å opprettholde en tilstand av grenselagssmoring eller helfilmsmoring under driftsperioden. The aim of the invention is to provide a new bearing material which is particularly advantageous for use in so-called lubricant-producing systems comprising assemblies composed of sleeve bearings, gaskets, sliding vanes, pistons and piston rings etc. which move against opposite surfaces of the type described for the part A in Norwegian patent no. 127977 and which enables the systems to convert in situ an organic fluid with low viscosity, e.g. gasoline vapor, or liquid, which is unsuitable as a lubricant in an unpolymerized state, into a polymeric material with a higher viscosity and which is characterized by its ability to maintain a state of boundary layer lubrication or full film lubrication during the operating period.

Oppfinnelsen angår således et lagermateriale omfattende en legering som inneholder minst 6 atomprosent molybden og/eller wolfram og hvor minst 10 volumprosent av legeringen utgjores av en intermetallisk forbindelse av molybden og/eller, wolfram med et Vickers-hardhetstall av 550-1800, og lagermaterialet.. er særpreget .. ved at det består av en blanding av legeringen'og 'et .grunnmasfsé-' '^.A,.-materiale med et lavere' Vickers-hardhetstall 'enn légeririgeh^som ' ut -'^V-,' gjor 10-90,"'volumprosent av lagermaterialet. The invention thus concerns a bearing material comprising an alloy containing at least 6 atomic percent molybdenum and/or tungsten and where at least 10 volume percent of the alloy is made up of an intermetallic compound of molybdenum and/or tungsten with a Vickers hardness number of 550-1800, and the bearing material. is characterized by the fact that it consists of a mixture of the alloy and a base mass material with a lower Vickers hardness number than the alloy, which ' make 10-90,"' volume percent of the stock material.

•f-' Det\bof.HbemerkesXafe'-blandingen av legering og grunnmasse- •f-' The\bof.HbemarkesXafe'-mixture of alloy and base mass-

. materiale;4kan'>Jbé^ en molybden- eller wolframlegeringfi. en grunnmasse...av. det mykere materiale. Molybden- eller wolframlegeringspartiklenes .'storrelse varierer fra - ho mesh til +^00 mesh. . material;4kan'>Jbé^ a molybdenum or tungsten alloyfi. a base mass...of. the softer material. The molybdenum or tungsten alloy particles range in size from -ho mesh to +^00 mesh.

Lagermaterialet ifolge oppfinnelsen omfatter fortrinnsvis en blanding av kobber og en legering av 6-85, fortrinnsvis 19-25, atomprosent molybden, ^-56, .fortrinnsvis lf-22, atomprosent silicium og resten i det vesentlige 10-90 atomprosent jern, kobolt eller nikkel, fortrinnsvis 53-77 atomprosent kobolt. Dersom lagermaterialet omfatter en wolframlegering, kan det være vanskelig å innfore mer enn 25 atomprosent wolfram i legeringen på grunn av wolframs hoye smeltepunkt. The bearing material according to the invention preferably comprises a mixture of copper and an alloy of 6-85, preferably 19-25, atomic percent molybdenum, ^-56, .preferably lf-22, atomic percent silicon and the remainder essentially 10-90 atomic percent iron, cobalt or nickel, preferably 53-77 atomic percent cobalt. If the bearing material comprises a tungsten alloy, it may be difficult to introduce more than 25 atomic percent tungsten into the alloy due to tungsten's high melting point.

Det bor bemerkes' at foruten molybden og wolfram kan andre grunnstoffer enn de ovenfor angitte anvendes, forutsatt at betingel-sene for Vickers-hardhetstallene og den intermetalliske forbindelse . tilfredsstilles som angitt' ovenfor. Det er også mulig å innfore mindre mengder ildfaste metalloxyder i legeringene, som de oxyder som er beskrevet i U.S„ patent nr. 3317285. It should be noted that, in addition to molybdenum and tungsten, other elements than those indicated above can be used, provided that the conditions for the Vickers hardness numbers and the intermetallic compound. is satisfied as stated' above. It is also possible to introduce smaller amounts of refractory metal oxides into the alloys, such as the oxides described in U.S. Patent No. 3,317,285.

Det forholdsvis myke grunnmassemateriale kan velges fra en hvilken som helst av de folgende fire grupper: (a) metallene kobber, nikkel, aluminium,bly, tinn, kadmium og jern, (b) legeringer av metallene i gruppe (a), blybaserte legeringer som Babbitt med 7*+, 5 vektdeler bly, 10 vektdeler tinn, 15 vektdeler antimon og 0,5 vektdeler kobber, tinnbaserte legeringer som Babbitt med 91,2 vektdeler tinn, ^,5 vektdeler kobber, h- vektdeler antimon og 0,3 vekt-' deler bly, kadmiumbaserte legeringer med 97,5 vektdeler kadmium, The relatively soft matrix material can be selected from any of the following four groups: (a) the metals copper, nickel, aluminium, lead, tin, cadmium and iron, (b) alloys of the metals in group (a), lead-based alloys which Babbitt with 7*+, 5 parts by weight of lead, 10 parts by weight of tin, 15 parts by weight of antimony and 0.5 parts by weight of copper, tin-based alloys such as Babbitt with 91.2 parts by weight of tin, ^.5 parts by weight of copper, h- parts by weight of antimony and 0.3 weight -' parts lead, cadmium-based alloys with 97.5 parts by weight cadmium,

1 vektdel nikkel, 1 vektdel solv og 0,5 vektdel kobber, kobber- J. baserte legeringer som tinnbronse med 88 vektdeler kobber, 10 vektdeler ..tinn og 2 vektdeler.sink, blyholdig tinnbronse med 80 vekt-, deler/kobber, 10 vektdeler bly og 10 vektdeler tinn, kobber-bly-legeringer med 70 vektdeler kobber og 30 vektdeler' bly., aluminium-baserte legeringer'som. legeringer inneholdende 91 vektdeler-aluminium 7 vektdeler tinn, 1 vektdel kobber og 1 vektdel silicium og nikkel-baserte legeringer-.som,. Monel med 66 vektdeler-nikkel, .31,5 vektdeler kobber, 1 ,'3' vektdeler jern, .0,9 vektdeler mangan og 0,1 vektdel carbon,;;; (cf)s;metallene krom og molybden, og (d) fenoliske har-.- pikser\;6gA'i<:>|detVesentlige .lineære harpikser .med en overgangs-^tempera^ur^a^fannenrorderiys^som bestemt ved avsetninger av hoyemodul 1 part by weight nickel, 1 part by weight sol and 0.5 part by weight copper, copper-J. based alloys such as tin bronze with 88 parts by weight copper, 10 parts by weight ..tin and 2 parts by weight.zinc, leaded tin bronze with 80 parts/copper by weight, 10 parts by weight lead and 10 parts by weight tin, copper-lead alloys with 70 parts by weight copper and 30 parts by weight lead., aluminium-based alloys'such. alloys containing 91 parts by weight aluminum 7 parts by weight tin, 1 part by weight copper and 1 part by weight silicon and nickel-based alloys-.as,. Monel with 66 parts by weight nickel, .31.5 parts by weight copper, 1 .'3' parts by weight iron, .0.9 parts by weight manganese and 0.1 part by weight carbon,;;; (cf)s;the metals chromium and molybdenum, and (d) phenolic resins. deposits of high modulus

mot temperatur, av minst 250°C, og med en modul ved værelsetemperatur-av minst-21092 .kg/cm 2, f .eks. fenol-formaldehyd-harpikser, aromatiske ,polyimider, aromatiske pplyamider, aromatiske polyketoner, aromatiske polythiazoler- og; polybenzotriazoler. against temperature, of at least 250°C, and with a modulus at room temperature of at least 21092 .kg/cm 2, e.g. phenol-formaldehyde resins, aromatic polyimides, aromatic pplyamides, aromatic polyketones, aromatic polythiazoles and; polybenzotriazoles.

"Koeffisient for torr friksjon" som anvendt nedenfor, måles "Coefficient of dry friction" as used below is measured

i luft som folger: in air as follows:

,Et provestykke.'av legeringen inneholdende den intermetalliske forbindelse poleres metallografisk og vaskes med aceton for å sikre en jevn, ren overflate. En ^,76 mm kule eller alternativt en gjen-stand med en sfærisk overflate med en radius av 2,38 mm nær dens kontaktpunkt med den flate overflate og bestående av et jernmateri-ale renses ved å poleres med en 600kornstorrelse smergelduk. Provestykket av le.geringen jnonteres på en bevegelig skinne og fores med en hastighet av 0,001 cm/s i kontakt med kulen. En belastning av 1000 g påfores kulen. Friksjonsbremsekraften som oppstår på grunn av at provestykket av legeringen fores i kontakt med kulen, måles med en tangensialspenningsmåler. Verdien for den torre friksjon er den tangensialkraft som er nodvendig for å bevege provestykket, dividert med normalkraften som i dette tilfelle er 1000g. "A test piece" of the alloy containing the intermetallic compound is metallographically polished and washed with acetone to ensure a smooth, clean surface. A .76 mm ball or alternatively an object having a spherical surface with a radius of 2.38 mm near its point of contact with the flat surface and consisting of a ferrous material is cleaned by polishing with a 600 grit emery cloth. The specimen of the alloy is mounted on a moving rail and brought into contact with the ball at a speed of 0.001 cm/s. A load of 1000 g is applied to the ball. The frictional braking force that occurs due to the alloy specimen being brought into contact with the ball is measured with a tangential strain gauge. The value for the dry friction is the tangential force required to move the test piece, divided by the normal force, which in this case is 1000g.

De viktige betingelser for valg av molybden- eller wolframlegeringen ligger innen de folgende tre adskilte områder: kjemisk sammensetning, fysikalsk struktur og fysikalske egenskaper. Hva gjelder den kjemiske sammensetning må legeringen inneholde minst 6 atomprosent molybden eller wolfram. Hva gjelder den fysikalske struktur må den inneholde minst 10 volum- av en intermetallisk forbindelse med molybden eller wolfram som en bestanddel. De fysikalske egenskaper er slike at' legeringen bor ha en koeffisient for torr friksjon • i kontakt med-en tilpasset jernmaterialeoverflate av ikke over 0,25, at den intermetalliske forbindelse av legeringen skal ha et Vickers-hardhetstall av 550-1800 og at grunnmassen av det forholdsvis myke materiale'inneholdende den intermetalliske forbindelse skal hå et, Vickers-hardhetstall som er lavere enn den intermetalliske The important conditions for choosing the molybdenum or tungsten alloy lie within the following three separate areas: chemical composition, physical structure and physical properties. As regards the chemical composition, the alloy must contain at least 6 atomic percent molybdenum or tungsten. As for the physical structure, it must contain at least 10 volumes of an intermetallic compound with molybdenum or tungsten as a component. The physical properties are such that the alloy should have a coefficient of dry friction • in contact with an adapted iron material surface of not more than 0.25, that the intermetallic compound of the alloy should have a Vickers hardness number of 550-1800 and that the base mass of the relatively soft material containing the intermetallic compound must have a Vickers hardness number that is lower than the intermetallic

.forbindelses. .connection.

Lagermaterialene ifolge oppfinnelsen..er istand til å produsere smoremiddel, når de utsettes-for." glidevirkning med en jern-materialeoverf late-.som nevnt, ovenfor, i nærvær av et fluidum som er istand- til"' å omdannes.; til et materiale, med smoreegenskaper. Det antas at .den myke "grunnmasse gjor det mulig, for partikler av den ovennevnte ;• leger ing,. a,,£ilpas se. seg en eventuell f eilforskyvning mellom overflaterf.eks. "'aksel og' lager etc.. Det oppnås derfor en meget , god/-for ene lignet resultater ved' å anvende det' sammensatte lagermateriale.' 'Mer .'spesielt er den samlede slitasje av både den smoremiddelproduserende lageroverflate og den tilpassede overflate mindre enn 0,1016 mm/100 timer målt ved mikrometer- eller vekt-målinger når de utsettes for 1071 PV (belastning i kg/cm x hastig- The bearing materials according to the invention are capable of producing lubricants when subjected to sliding action with an iron material surface as mentioned above in the presence of a fluid which is capable of being converted. to a material with lubrication properties. It is assumed that the soft base material makes it possible for particles of the above-mentioned alloy to see a possible misalignment between the surface, e.g., the shaft and the bearing, etc. very, very good/-for one similar results are therefore obtained by using the composite bearing material. More specifically, the combined wear of both the lubricant-producing bearing surface and the mating surface is less than 0.1016 mm/100 hours as measured by micrometer or weight measurements when subjected to 1071 PV (load in kg/cm x velocity

het av 5*+,86 m/min eller hoyere). i slitasjemåleren vist på fig,,.l, heat of 5*+.86 m/min or higher). in the wear gauge shown in fig,,.l,

og friksjonskoeffisienten er mindre enn 0,2o Denne undersokelses-metode som vil bli nærmere beskrevet, ble utviklet slik at arbeids-betingelsene forte til en smoretilstand under helfluidumsområdet, - hvorved det ble oppnådd en metall-metall-påvirkning. På denne måte kan metallkombinasjonenes forenelighet og evne til å produsere smoremiddel måleso Det antaes at smoremidlet ikke produseres kontinuerlig i det beskrevne system,men at ytterligere smoremiddel isteden bare produseres efter at det opprinnelig dannede smoremiddel er forbrukt. and the coefficient of friction is less than 0.2o This investigation method, which will be described in more detail, was developed so that the working conditions led to a smearing condition under the full fluid range, - whereby a metal-metal impact was achieved. In this way, the compatibility and ability of the metal combinations to produce lubricant can be measured. It is assumed that the lubricant is not produced continuously in the described system, but that additional lubricant is instead only produced after the originally formed lubricant has been consumed.

Det bor også bemerkes at den mykere grunnmasse, f.eks. kobber, slites av preferensielt, hvorved det dannes hulrom på den glidende grenseflate. Det antas at disse hulrom fylles med det omgivende fluidum og det dannede smoremiddel. På mikroskala forekommer det samme fenomen i molybden- eller wolframlegeringen ved at den mykere grunnmassedel preferensielt slites av efterlatende den hårde, intermetalliske forbindelse i frigjort tilstand» Det antas at det omgivende fluidum og det dannede smoremiddel oppsamles i mikrohul-rommene som er tilstrekkelig nær hverandre til at det fås en meget god smoring ved kontaktpunktene i glidebevegelse. It should also be noted that the softer base material, e.g. copper, wears off preferentially, whereby cavities are formed on the sliding interface. It is assumed that these cavities are filled with the surrounding fluid and the formed lubricant. On a microscale, the same phenomenon occurs in the molybdenum or tungsten alloy, in that the softer matrix part is preferentially worn away, leaving the hard, intermetallic compound in a liberated state. that a very good lubrication is obtained at the contact points in sliding motion.

Fig. 1 viser skjematisk den for bestemmelse av slitasjen anvendte slitas jemåler. Den er representativ for lågere av endetrykkr,f;„-„.. typen og er nyttig som en utvelgelsesanordning for bestemmelse av lagersystemer. Et provestykke 12, f.eks. bestående av d.elen A ifolge norsk patent nr. 127977, omdreies med en likestromsmotor 10. Friksjonen mellom ringen.11 av det foreliggende lagermateriale og provestykket 12 bevirker et vridningsmoment' i akselen 13. Dennes dreiebevegelse hindres av vektstangarmen 1^ som er forbundet med en deformasjonsmåler 15. Deformasjonsmålerspenningen overfores kontinuerlig til en skriver. Denne spenning omdannes til killogram trekk i overensstemmelse med en på forhånd utfort kalibrering,, Ut fra systemets geometri beregnes tangensialkraften på provestykket. Friksjonskoeffisienten er lik tangensialkraften dividert med det normale belastningstrykk som skyver provestykket og slitasjeringen sammen. Slitasjen bestemmes ut fra vekttapet og- også ved mikrometermålinger. Forsokene utfores ved å...rotere provestykketmedV en hastighet av 5<*>+,8 m/min ved ...forskjellige belastninger.. PV [ be stemmes ved å multi-pliseré belastningen i kg/cm , basert på den virkelige kontaktflate, med hastigheten i m/min. Fig. 1 schematically shows the wear gauge used to determine the wear. It is representative of bearings of the end pressure kr,f;„-„.. type and is useful as a selection device for determining bearing systems. A test piece 12, e.g. consisting of part A according to Norwegian patent no. 127977, is rotated with a direct current motor 10. The friction between the ring 11 of the available bearing material and the test piece 12 causes a twisting moment' in the shaft 13. Its turning movement is prevented by the lever arm 1^ which is connected to a strain gauge 15. The strain gauge voltage is continuously transmitted to a printer. This tension is converted into kilogram tension in accordance with a previously carried out calibration, Based on the geometry of the system, the tangential force on the test piece is calculated. The coefficient of friction is equal to the tangential force divided by the normal load pressure that pushes the test piece and the wear ring together. The wear is determined from the weight loss and - also by micrometer measurements. The tests are carried out by...rotating the test piece with V at a speed of 5<*>+.8 m/min at ...different loads.. PV [ be determined by multiplying the load in kg/cm , based on the real contact surface , with the speed in m/min.

Mer spesielt maskinslipes provestykket 12 og ringen 11 for å oppnå parallelle flater, og de håndslipes så på et hOO korn papir, vakuumtorkes ved 100°C i minst 1 time og veies derefter til opoOl g og måles til 0,0025^- mm. De blir så montert i det på fig. 1 viste proveapparat, og koppen 1 fylles med bensin eller et annet fludium 17. Koppen 16 er foret med kjolespiraler for å gjore fordampningen så lav som mulig. Proveapparatet omdreies med en hastighet av 50 omdreininger, pr. minutt for å gi en hastighet av 5^,8 m/min i 1-2 minutter under anvendelse av bare vekten av akselen 13 og vekt-stangen lh, Efter denne tid påfores den på forhånd valgte forsoks-belastning, og forsoket utfores kontinuerlig i 18-20 timer. På grunn av fordampning må ytterligere brensel tilsettes hver h— 6 time. Efter 18-20 timer blir igjen provestykket 12 og ringen 11 vakuumtorket, veid og målt. Proveapparatet kan også belastes trinnvis med en vekt-okning av 9,07 kg mens det omdreies med den ovenfor angitte hastighet. Proveapparatet kan anvendes i 30 minutter for hver trinnvis tilsatt vekt inntil svikt oppstår. More specifically, the specimen 12 and the ring 11 are machine ground to obtain parallel surfaces, and are then hand sanded on a hOO grit paper, vacuum dried at 100°C for at least 1 hour and then weighed to opoOl g and measured to 0.0025^- mm. They are then mounted in that in fig. 1 showed the test apparatus, and the cup 1 is filled with petrol or another fluid 17. The cup 16 is lined with dress spirals to make the evaporation as low as possible. The test apparatus is rotated at a speed of 50 revolutions per minute to give a speed of 5^.8 m/min for 1-2 minutes using only the weight of the axle 13 and the weight rod lh. After this time the preselected trial load is applied, and the trial is carried out continuously for 18-20 hours. Due to evaporation, additional fuel must be added every 6 hours. After 18-20 hours, the test piece 12 and the ring 11 are again vacuum dried, weighed and measured. The test apparatus can also be loaded step by step with a weight increase of 9.07 kg while it is rotated at the speed indicated above. The test device can be used for 30 minutes for each incrementally added weight until failure occurs.

Tilstedeværelsen av minst 10 volum- av en intermetallisk forbindelse av molybden eller wolfram i lagermaterialet er av avgjorende betydning for oppfinnelsen. Disse intermetalliske forbindelser forekommer i de fleste tilfeller som en intermediær eller sekundær fase i en fast opplosning eller grunnmassefase. De varierer i mengde og storrelse og" ér av forskjellige typer. Mengden og typen bestemmes av slike faktorer som de spesielle kjemiske egenskaper til de metaller som legeres,, den tid som legeringen utsettes for spesielle temperåtur-betingelser, og avkjolingshastigheten. Intermetalliske forbindelser som forekommer i de legeringer som er- anvendbare ifolge oppfinnelsen, omfatter 1) de topologisk tettpakkede (TTP) strukturer omfattende The presence of at least 10% by volume of an intermetallic compound of molybdenum or tungsten in the bearing material is of decisive importance for the invention. These intermetallic compounds occur in most cases as an intermediate or secondary phase in a solid solution or matrix phase. They vary in amount and size and are of different types. The amount and type are determined by such factors as the particular chemical properties of the metals being alloyed, the time the alloy is exposed to particular temperature conditions, and the rate of cooling. Intermetallic compounds that occur in the alloys which are applicable according to the invention, include 1) the topologically close-packed (TTP) structures comprising

■7"-, x-, il- og Laves-fasene, 2) semicarbidene av typen MgC og M23C6 og 3) forbindelser av typen Mo Si2. Tilstedeværelsen og mengden av intermetalliske forbindelser kan bestemmes enten ved rontgen-diffraksjon eller metallografisk analyse.., ■7"-, x-, il and Laves phases, 2) the semicarbides of the type MgC and M23C6 and 3) compounds of the type Mo Si2. The presence and amount of intermetallic compounds can be determined either by X-ray diffraction or metallographic analysis.. ,

De intermetalliske forbindelser med Laves-fasestrukturer som er særpreget ved de ternære fasesystemer Co-Mo-Si, Co-W-Si og Ni-W-Si, er av storste interesse for oppfinnelsen. Disse legeringer er beskrevet i U.S. patent nr. 3257178 og representerer de mest foretrukne legeringer for de foreliggende■lagermaterialer. Disse legeringer er i patentet mer spesielt angitt som bestående i det vesentlige av en vesentlig mengde av minst ett metall A og en vesentlig mengde av minst ett metall B, og silicium, idet metallet A er molybden eller wolfram og metallet B kobolt eller nikkel. Summen av mengden av metallene A og B er minst 60 atomprosent av legeringen, og mengden av silicium og de forholdsvise mengder av metallene A og B er slike at det fås 30-85 volumprosent av legeringen med Laves-fase som er fordelt i en forholdsvis myk grunnmasse av de ovrige 70-15 volumprosent av legeringen. The intermetallic compounds with Laves phase structures, which are characterized by the ternary phase systems Co-Mo-Si, Co-W-Si and Ni-W-Si, are of greatest interest for the invention. These alloys are described in U.S. Pat. patent no. 3257178 and represent the most preferred alloys for the present ■bearing materials. These alloys are more specifically stated in the patent as essentially consisting of a significant amount of at least one metal A and a significant amount of at least one metal B, and silicon, the metal A being molybdenum or tungsten and the metal B cobalt or nickel. The sum of the amount of the metals A and B is at least 60 atomic percent of the alloy, and the amount of silicon and the relative amounts of the metals A and B are such that 30-85 volume percent of the alloy is obtained with Laves phase which is distributed in a relatively soft base mass of the other 70-15 volume percent of the alloy.

Et fremtredende trekk ved lagermaterialet ifolge oppfinnelsen er dets evne til i glidende kontakt med visse motstående overflater av materialer, som definert for delen A ifolge norsk patent nr. 127977, A prominent feature of the bearing material according to the invention is its ability to be in sliding contact with certain opposing surfaces of materials, as defined for part A according to Norwegian patent no. 127977,

å polymerisere visse fluida under dannelse av smoremidler in situ, hvorved unngås nødvendigheten av å anvende et utenfra tilfort smoremiddel som tunge petroleumsprodukter, f.eks. motoroljer, smoreoljer og konsistensfett. På grunn av at de har kommersiell interesse er systemer hvor det anvendes petroleumhydrocarbonbrensler som omgivende medium av spesiell betydning, f.eks. bensin for bil-, marine- og fly-motorer, kerosen og jetbrensler for moderne jetfly og dieselbrensler for dieselmotorer. Disse fluida kan klassifiseres som petroleum-hydrocarboner med et sluttprodukt av ikke over 3^5°C. Ce forskjellige fluida kan anvende^' i væskeform eller dampform. Ved en fremgangsmåte kan bensindamp sproytes inn i et kammer inneholdende et system av relativt bevegelige, motstående overflater av hhv. det foreliggende lagermateriale og det ifolge norsk patent nr. 127977 definerte materiale for delen A. to polymerize certain fluids while forming lubricants in situ, thereby avoiding the necessity of using an externally supplied lubricant such as heavy petroleum products, e.g. motor oils, lubricating oils and greases. Due to their commercial interest, systems where petroleum hydrocarbon fuels are used as ambient medium are of particular importance, e.g. petrol for car, marine and aircraft engines, kerosene and jet fuel for modern jet aircraft and diesel fuel for diesel engines. These fluids can be classified as petroleum hydrocarbons with an end product of no more than 3^5°C. Different fluids can be used in liquid or vapor form. In one method, petrol vapor can be sprayed into a chamber containing a system of relatively movable, opposing surfaces of respectively the existing stock material and the material for part A defined according to Norwegian patent no. 127977.

Det bor bemerkes at så lite som 10 vekt$ av et fluidum beskrevet ovenfor som anvendbart, sammen med 90 vektfo av et fluidum som ikke er anvendelig alene, kan anvendes med god virkning. Det bor også bemerkes at systemene virker i nærvær av vanlige smoremidler i fast form eller som fluidum, og av hydrauliske fluida, og dette gjor det mulig å anvende mindre mengder av et slikt tilsatt smoremiddel. Dessuten kan det i systemene anvendes blandinger av dispersjoner av de angitte hydrocarboner, alkoholer og aldehyder sammen med slike fluida som triklorethylen og vann etc. som ikke i alminnelighet betraktes som smoremidler. Bruken av systemene gjor det mulig å anvende hydrauliske fluida med forholdsvis lav viskositet. Under drift er viskositeten til det smoremiddel som fremstilles fra disse fluida,, tilstrekkelig hoy til å gi smbrevirkning„ Det hydrauliske fluidums viskositet er under drift i kaldt vær tilstrekkelig lav til at det ikke er nodvendig med den ellers som regel nodvendige oppvarming i forbindelse med fluida med en hbyere viskositet for å opprettholde flytbarhet. It should be noted that as little as 10% by weight of a fluid described above as useful, together with 90% by weight of a fluid which is not useful alone, can be used to good effect. It should also be noted that the systems work in the presence of common lubricants in solid form or as a fluid, and of hydraulic fluids, and this makes it possible to use smaller quantities of such an added lubricant. In addition, mixtures of dispersions of the indicated hydrocarbons, alcohols and aldehydes can be used in the systems together with such fluids as trichlorethylene and water etc. which are not generally regarded as lubricants. The use of the systems makes it possible to use hydraulic fluids with relatively low viscosity. During operation, the viscosity of the lubricant produced from these fluids is sufficiently high to provide a lubricating effect. During operation in cold weather, the viscosity of the hydraulic fluid is sufficiently low that it is not necessary to heat the fluid, which is otherwise usually necessary with a higher viscosity to maintain fluidity.

Lagermaterialene ifolge oppfinnelsen kan anvendes i alle motor - typer, som 2- og h-takts frem- og tilbakegående motorer, 2- og h-takts roterende motorer omfattende de epitrokoidale, elliptiske, kileformede og bladformede stempeltyper, fristempel-gassutviklende motorer, turbojetmotorer, standard jetmotorer og gassturbinmotorer. Således kan i en 2-takts frem- og tilbakegående motor lagerover-flåtene og pakningene be stå-av eller være belagt med det foreliggende lagermateriale sammensatt av kobber og den heri angitte legering av molybden eller wolfram, mens de motstående overflater, omfattende veivakselen og stempelsylinderveggen etc., kan bestå av den i norsk The bearing materials according to the invention can be used in all engine types, such as 2- and h-stroke reciprocating engines, 2- and h-stroke rotary engines including the epitrochoidal, elliptical, wedge-shaped and leaf-shaped piston types, free-piston gas-developing engines, turbojet engines, standard jet engines and gas turbine engines. Thus, in a 2-stroke reciprocating engine, the bearing surface floats and seals may be left off or coated with the present bearing material composed of copper and the herein specified alloy of molybdenum or tungsten, while the opposing surfaces, comprising the crankshaft and the piston cylinder wall etc., can consist of the one in Norwegian

. patent nr. 127977 angitte jernlegering for delen A. . patent no. 127977 specified iron alloy for part A.

De foreliggende lagermaterialer er også nyttige for brensel-pumper og brenselinjektorer. For anvendelse i brenselinjektorer kan således lagermaterialet anvendes som overflatebelegg for stang-stemplet som glir gjennom et kammer av delen A ifolge norsk patent nr. 127977, eller det kan anvendes som belegg for sylinderkammeret som et stang stempel av eller et stang stempel belagt med delen A glir gjennom. I en brenselpumpe kan bladene være belagt med eller bestå av det foreliggende lagermateriale som kommer i "kontakt" The present bearing materials are also useful for fuel pumps and fuel injectors. For use in fuel injectors, the bearing material can thus be used as a surface coating for the rod piston that slides through a chamber of part A according to Norwegian patent no. 127977, or it can be used as a coating for the cylinder chamber as a rod piston or a rod piston coated with part A slips through. In a fuel pump, the blades may be coated with or consist of the existing bearing material that comes into "contact"

med et kammer av delen A eller vice versa. Dette gjor at det kan anvendes brensel med lav viskositet, som bensin eller kerosen, og åpner muligheten for å drive dieselmotorer med brensler med lavere viskositet enn de nu anvendte. with a chamber of part A or vice versa. This means that fuel with a low viscosity, such as petrol or kerosene, can be used, and opens up the possibility of running diesel engines with fuels with a lower viscosity than those currently used.

En spesielt interessant anvendelse av lagermaterialet ifolge oppfinnelsen er i forbindelse,med den roternnde, innvendige for-brenningsmotor beskrevetji'.';U0S;;:.patent nr. 3359953. Dette patent angir spesielle metoder ,*for'■ å':;overvinne problemet med sidetettingen. Lagermaterialet ifolge oppfinnelsen^er. blitt anvendt på "kontakt"-overflaten til endeflatépakningene"mens de indre overflater av ende-veggene besto av legeringen'-' forVdélen- A.. A particularly interesting application of the bearing material according to the invention is in connection with the rotating internal combustion engine described in US patent no. 3359953. This patent specifies special methods for overcoming the problem with the side seal. The stock material according to the invention is has been applied to the "contact" surface of the end face seals" while the inner surfaces of the end walls consisted of the alloy'-' forVdélen- A..

En annen interessant ånvenderse.'. ayTlagermaterialet ifolge oppfinnelsen er i forbindelse.med losningen av problemet med å oke belastningsbæreevnen tilf med ol je-'Impregnerte, porpse- lagera, dvs, selvsmorende lågere.. Det er nodvendig'med^forholdsvis store porer i disse lågere for å slippe^gjennonr smoremidlet:med forholdsvis hoy viskositet, og derved nedsettes belastningsbæreevnen. Ved å anvende en forloper med lav viskositetTsomj.danner/etr:. smoremiddel. medi.hoy. viskositet in situ på lageroverflaten, kan mindre porer anvendes. Dette oker på sin side lagerets belastningsbæreevne. Ved å anvende det foreliggende lagermateriale sammen med de ovenfor angitte omgivende media fremstilles konsistensfett med en hoyere viskositet enn vanlige oljer, hvorved belastningsbæreevnen oker. Another interesting application.'. The bearing material according to the invention is in connection with the solution of the problem of increasing the load-carrying capacity of oil-impregnated, porous bearings, i.e. self-lubricating bearings. It is necessary to have relatively large pores in these bearings in order to release the lubricant: with a relatively high viscosity, thereby reducing the load-carrying capacity. By using a low viscosity precursor Tsomj.danner/etr:. lubricant. medi.hoy. viscosity in situ on the bearing surface, smaller pores can be used. This, in turn, increases the bearing's load-carrying capacity. By using the present bearing material together with the above-mentioned surrounding media, consistency grease is produced with a higher viscosity than ordinary oils, whereby the load-carrying capacity increases.

Som en oppsummering kan det angis at lagermaterialet ifolge oppfinnelsen kan anvendes for en rekke tilfeller, omfattende anvendelse som lågere, gear, pakninger og stempler for fremstilling av disse gjenstander eller som belegg for disse. Det er nedenfor angitt en liste med en rekke eksempler på anvendelser. As a summary, it can be stated that the bearing material according to the invention can be used for a number of cases, including applications such as bearings, gears, gaskets and pistons for the production of these objects or as a coating for them. Below is a list of a number of examples of applications.

Liste over sluttanvendelser List of end uses

Det bor bemerkes at ved anvendelse av de foreliggende lagermaterialer for glideelementer, f.eks. pakninger og bæreiagere etc .,' kan egenskapene forbedres ved å optimalisere topografien, sporutskjær-ingen og klaringen mellom det glidende pars motstående overflater. It should be noted that when using the present bearing materials for sliding elements, e.g. gaskets and carrier gears etc.,' the properties can be improved by optimizing the topography, the groove cut-out and the clearance between the opposing surfaces of the sliding pair.

Eksempel 1 Example 1

Det ble'fremstilt et sammensatt materiale véd å blande kobbér-pulver med en partikkelstorrelse under lOOmesh med en legering av - :■ 56 atomprosent kobolt, 22'atomprosent molybden og 22 atomprosent• A composite material was produced by mixing copper powder with a particle size below 100mesh with an alloy of - :■ 56 atomic percent cobalt, 22 atomic percent molybdenum and 22 atomic percent•

- silicium med en partikkelstorrelse av -100 cg+200 mesh'i et volum-forhold'av .1:1.,,.Blandingen ,ble plasmasproytet på' et aluminium-, substrat.; -Det sammensatte-materiale ble 'så undersokt i slitasje-.. måleapparatet vist':på. Fig . -'i "ved å anvendes mot. 1095 stål inneholdende. 9557 atomprosent';jern 'og; 3' atomprosent carbon og som var, herdet til et Vickers-hardhetstall .av,- 510.- Provestykket ble påfort en PV av 2999, og måleapparatet, ble anvendt i 6 timer i en omgivelse av bensin. Denne ble sproytet 'inn i måleapparatet en mengde av 0,1+2 ml/min. Friks jonskoef f isienten ble'-målt og viste seg å være v0,08. Efter forsoket.i 6 timer ble provestykket og den tilpassede - silicon with a particle size of -100 cg+200 mesh in a volume ratio of 1:1. The mixture was plasma sprayed onto an aluminum substrate. -The composite material was 'then examined in the wear-.. measuring device shown':on. Fig . When applied to 1095 steel containing 9557 atomic percent iron and 3 atomic percent carbon and which was hardened to a Vickers hardness number of 510, the specimen was subjected to a PV of 2999, and the measuring apparatus, was used for 6 hours in an environment of gasoline. This was sprayed into the measuring apparatus in an amount of 0.1+2 ml/min. The free ion coefficient was measured and found to be v0.08. After the trial, for 6 hours, the test piece and the adapted one

overflate undersokt. Liten eller ingen slitasje kunne påvises, og det viste seg også at det på grenseflaten mellom kontaktoverflåtene var et ravfarvet produkt som lignet konsistensfett. Den gjennom-snittlige molekylvekt til dette reaksjonsprodukt som målt ved kryo-skopi var <*>f20 i motsetning til en gjennomsnittlig molekylvekt av surface investigated. Little or no wear could be detected, and it was also found that there was an amber colored product similar to grease consistency on the interface between the contact surfaces. The average molecular weight of this reaction product as measured by cryoscopy was <*>f20 in contrast to an average molecular weight of

107 for den opprinnelig innforte bensin. 107 for the originally imported petrol.

Reaksjonsproduktets smoreegenskaper ble så målt og sammenlignet med egenskapene til i handelen tilgjengelig konsistensfett..En liten mengde av reaksjonsproduktet ble gnidd mot et provestykke fremstilt av kaldvalset 1020 stål inneholdende 0,9 atomprosent .carbon, The lubricating properties of the reaction product were then measured and compared with the properties of commercially available grease. A small amount of the reaction product was rubbed against a test piece made from cold-rolled 1020 steel containing 0.9 atomic percent carbon,

0,5 atomprosent mangan og 98,6 atomprosent jern. Dette provestykke . ble så anbrag-t i slitasjemåleren og bragt i kontakt med er., referanse-ring av 1095 stål med et Vickers-hardhetstall av 510. Kombinasjonen av 1095 stål mot 1020 stål ville normalt ha fort til fastk j.bring-i en omgivelse av bensin. I nærvær av reaksjonsproduktet som ble smort på de tilstotende overflater til de to stålkvaliteter, gikk imidlertid måleapparatet jevnt ved en PV av k28h.. Slitasjehastigheten var lav, og friksjonskoeffisienten var 0,036 tilsvarende den som ble oppnådd ved anvendelse av et i handelen tilgjengelig smorende konsistensfett. Ved derimot isteden å anvende "vaselin som er et mindre effektivt smoremiddel, oker fr.iks jonskoef f isienten -til 0,-08 ved en PV av bare 1178. Den målte slitasjehastlghet var tilsvarende hoy. 0.5 atomic percent manganese and 98.6 atomic percent iron. This test piece. was then applied to the wear gauge and brought into contact with a reference ring of 1095 steel with a Vickers hardness number of 510. The combination of 1095 steel against 1020 steel would normally have fast settling in an environment of gasoline. However, in the presence of the reaction product lubricated on the adjacent surfaces of the two steel grades, the gauge ran smoothly at a PV of k28h. The wear rate was low, and the coefficient of friction was 0.036, similar to that obtained using a commercially available lubricating consistency grease. On the other hand, instead of using vaseline, which is a less effective lubricant, the ion coefficient increases to 0.08 at a PV of only 1178. The measured wear rate was correspondingly high.

Eksempel 2- 8 Example 2-8

En rekke jernlegeringer .som del A og forskjellige lagermaterialer ifolge oppfinnelsen, bestående av forskjellige grunnmasse-materialer og legeringer av molybden eller wolfram som del B, ble fremstilt og undersokt i slitasjemåleapparatet vist på Fig. 1 idet det ble anvendt i det vesentlige samme fremgangsmåte som angitt i eksempel 9. Bensin ble anvendt som omgivende medium i eksemplene 2-6, n-octan i eksempel 7 og hexanol i eksempel 8. A number of iron alloys as part A and different bearing materials according to the invention, consisting of different base materials and alloys of molybdenum or tungsten as part B, were produced and examined in the wear measuring apparatus shown in Fig. 1, using essentially the same method as stated in example 9. Petrol was used as ambient medium in examples 2-6, n-octane in example 7 and hexanol in example 8.

Den. legering som ble anvendt som del A og dens'Vickers-hardhetstall (V.H.). og lagermaterialet som ble anvendt som del B, er gjengitt i tabell I-A og resultatene i tabell I-B„ It. alloy used as part A and its Vickers hardness number (V.H.). and the stock material used as part B is reproduced in Table I-A and the results in Table I-B„

Eksempel 9 Example 9

Fig. 2 viser et apparat som ble anvendt for å undersoke virkningen av visse lagertyper beregnet for kommersiell anvendelse.. Ved det på tegningen skjematisk viste apparat bevirker friksjon mellom akselen 61 og det lager 62 som skal undersokes, at et tverr-stykke 63 roterer ved anvendelse av en belastning 6M-. Ved rota-sjonen av tverrstykket påfbres en kraft på en vridningsmomentover-forer 65 via. momentarmen 66. Den tangensialkraft som virker på grenseflaten mellom lageret og akselen, beregnes ut fra vridnings-momentet som skrives ned av en ikke vist kartskriver, og friksjons-koef f isienten fåes ved å dividere tangensialkraften med den anvendte belastning. Overforeren kalibreres for hvert for.sok. Prosessfluidumet innfores i iagersystemet gjennom åpningen 67. Fig. 2 shows an apparatus which was used to examine the effect of certain bearing types intended for commercial use. In the apparatus shown schematically in the drawing, friction between the shaft 61 and the bearing 62 to be examined causes a cross-piece 63 to rotate at application of a load 6M-. During the rotation of the cross piece, a force is applied to a torque converter 65 via. torque arm 66. The tangential force acting on the interface between the bearing and the axle is calculated from the twisting torque which is written down by a chart recorder (not shown), and the friction coefficient is obtained by dividing the tangential force by the applied load. The transmitter is calibrated for each for.sock. The process fluid is introduced into the reservoir system through the opening 67.

Ved undersøkelsen okes bensinstrommen til 0^536 kg, pr. time ved 'ingen belastning, og derefter okes akselens omdreining til den onskede hastighet. -.Belastningen påføres i trinn av 9,07 kg, og apparatet anvendes i 30 minutter, til 1 time yf or hvert trinn. During the survey, the petrol flow is increased to 0^536 kg, per hour at no load, and then the shaft revolution is increased to the desired speed. - The load is applied in steps of 9.07 kg, and the device is used for 30 minutes to 1 hour before each step.

Det ble fremstilt et lagermateriale .ved å sammenpresse kobber-pulver med en partikkelstorrelse av -100 mesh med 28 volum- av en legering bestående av % atomprosent kobolt, 22 atomprosent molybden og 22 atomprosent silicium med en partikkelstorrelse av ~-100<*>mesh +200 mesh; .Efter oppvarming av det sammensatte materiale til 850° C i hydrogen ble råemner smidde i luft til en diameter av 3,175 cm. Efter varmebehandling i hydrogen i 3-^<*>timer ved 856°C for å fremme binding mellom kobber og legeringen ble akseltapper grovmaskinert under anvendelse, av carbidverktby til innen 0,25^ mm av sluttoler-ansene og så slipt til sluttdiameteren av 1,905 cm for bærélagrene. A bearing material was produced by compressing copper powder with a particle size of -100 mesh by 28 volume of an alloy consisting of % atomic percent cobalt, 22 atomic percent molybdenum and 22 atomic percent silicon with a particle size of ~-100<*>mesh +200 mesh; .After heating the composite material to 850° C in hydrogen, blanks were forged in air to a diameter of 3.175 cm. After heat treatment in hydrogen for 3-^<*>hrs at 856°C to promote bonding between copper and the alloy, axle journals were rough machined in use, by carbide workshop to within 0.25^ mm of the final tolerances and then ground to the final diameter of 1.905 cm for the bearing bearings.

Som kontroll A ble bærélagrene fremstilt ved å stope den" ovenfor angitte kobolt-molybden-siliciumrlegering alene. As control A, the support bearings were prepared by doping the above-mentioned cobalt-molybdenum-silicon alloy alone.

Som kontroll B ble bærelageret fremstilt fra bronse SAE 660 inneholdende 90 atomprosent kobber, h atomprosent tinn, h atomprosent sink og "2 atomprosent-bly..... As control B, the bearing was made from bronze SAE 660 containing 90 atomic percent copper, h atomic percent tin, h atomic percent zinc and "2 atomic percent lead.....

Lagrene ble alle undersokt i det på Fig. 2 viste apparat under anvendelse av bensin som fluidum og en aksel av herdet SAE 52100 stål- inneholdende 93,2 atomprosent jern, h;h atomprosent carbon, 1,5 atomprosent krom, 0,6 atomprosent silicium og 0,3 atomprosent mangan. Akselen roterte med en hastighet av 1200 omdreininger pr. minutt. Resultatene ved forskjellige belastninger er gjengitt i den folgende tabell: The bearings were all examined in the apparatus shown in Fig. 2 using gasoline as fluid and a shaft of hardened SAE 52100 steel containing 93.2 atomic percent iron, h;h atomic percent carbon, 1.5 atomic percent chromium, 0.6 atomic percent silicon and 0.3 atomic percent manganese. The shaft rotated at a speed of 1200 revolutions per minute. minute. The results for different loads are shown in the following table:

Eksempel 10 Example 10

En 2-taktsmot'of"ble modifisert som vist på Fig. 3 for å A 2-stroke engine was modified as shown in Fig. 3 to

kunne drives uten tilsetning av olje til brenselsystemet. Den opp-rinnelige motor var en 2-takts, 2,5 hestekrefters motor modell D-+02 fremstilt av Outboard Marine Corp. Galesburg, 111. Klaringene efter modifisering av lagrene-,--stemplet, .og stempelringene var de hoyest tillatelige innenfor produsentens spesifikasjoner. Dessuten ble det i hylselagrene laget spor for å lede bensinen til lagergrenseflåtene. could be operated without the addition of oil to the fuel system. The outboard motor was a 2-stroke, 2.5 horsepower model D-+02 motor manufactured by Outboard Marine Corp. Galesburg, 111. The clearances after modification of the bearings, piston, .and piston rings were the highest allowable within the manufacturer's specifications. In addition, grooves were made in the sleeve bearings to guide the fuel to the bearing limit floats.

Hylselagrene 21 og 22 som ble anvendt som magnetiske plate-lagre og akséllagre, ble fremstilt av lagermaterialer av kobber og 28 volum- av den i eksempel 1 anvendte legering inneholdende 56 atomprosent kobolt, 22 atomprosent molybden og 22 atomprosent silicium. Disse lågere ble forseglet ved begge ender for å hindre bensin fra The sleeve bearings 21 and 22, which were used as magnetic plate bearings and axle bearings, were produced from bearing materials of copper and 28 volumes of the alloy used in example 1 containing 56 atomic percent cobalt, 22 atomic percent molybdenum and 22 atomic percent silicon. These bearings were sealed at both ends to prevent petrol from escaping

å stromme direkte inn i aluminiumveivkassen. Et herdet lavlegert stål innenfor definisjonen for delen A ifolge norsk patent nr. 127977 ble anvendt som veivaksel 2^-. Stemplet 29 ble belagt med en blanding av kobber og 25 volum- av legeringen ifolge eksempel 1 ved plasmasproyting til en tykkelse av 0,1(D1-0,127 mm. Den anvendte partikkelstorrelse i disse belegg var -100 mesh +200 mesh. Et bånd av dette belegg ble anbragt på toppen og bunnen av stemplet, selv om det foretrekkes å belegge hele stemplet. Stempelringene 28 som gled mot sylinderveggene av stopejern, var stope jernringer fra produsenten og var ved plasmasproyting belagt med legeringen ifolge eksempel 1. to flow directly into the aluminum crankcase. A hardened low-alloy steel within the definition for part A according to Norwegian patent no. 127977 was used as crankshaft 2^-. The stamp 29 was coated with a mixture of copper and 25 volumes of the alloy according to example 1 by plasma spraying to a thickness of 0.1(D1-0.127 mm. The particle size used in these coatings was -100 mesh +200 mesh. A band of this coating was placed on the top and bottom of the piston, although it is preferred to coat the entire piston. The piston rings 28 which slid against the cylinder walls of stop iron were stop iron rings from the manufacturer and were coated by plasma spraying with the alloy according to example 1.

Selv om brenselpumpen ble drevet elektrisk, kan den drives Although the fuel pump was electrically operated, it can be operated

som en brenselpumpe av den positive fortrerignings-membrantype som vist . på Fig. 3. Strommen av brensel (bensin) er angitt ved de stiplede linjer. Brensel fra tanken 31 ble suget' inn i brenselpumpen 30. Derfra ble det pumpet inn i lageret 22, fjernet gjennom en åpning på den motsatte side og fort inn i stopejernsylinderen 32 gjennom åpningen 33 og andre lignende motstående åpninger som ikke er vist. Brenslet som strommet inn gjennom åpningen 33, smorte lagrene 26 og as a fuel pump of the positive front rigging diaphragm type as shown . in Fig. 3. The flow of fuel (gasoline) is indicated by the dashed lines. Fuel from the tank 31 was sucked into the fuel pump 30. From there it was pumped into the bearing 22, removed through an opening on the opposite side and quickly into the stopper cylinder 32 through the opening 33 and other similar opposite openings not shown. The fuel flowing in through the opening 33 lubricated the bearings 26 and

27 på folgende måte. En hul tapp 25 ble stengt ved en ende for å hindre brensel fra å passere gjennom denne og ut gjennom ekshaust-åpningen 3^ Når tappen 25 passerte over åpningen 33, ble bensin sproytet inn i denne og strommet mot ekshaustenden. Da denne ende var blokkert og lagrene 26 og 27 var forsynt med åpninger, strommet denne bensin-'i-nn-^i -disse lagre for å smore dem. Ved bunnen av 27 in the following way. A hollow pin 25 was closed at one end to prevent fuel from passing through this and out through the exhaust opening 3^ When the pin 25 passed over the opening 33, petrol was sprayed into it and flowed towards the exhaust end. When this end was blocked and the bearings 26 and 27 were provided with openings, this gasoline flowed into these bearings to lubricate them. At the bottom of

lageret 27 og ved toppen av lageret 26 var det åpninger (ikke vist) for stromning av bensindamp inn i veivkassen 36 for derved å gi the bearing 27 and at the top of the bearing 26 there were openings (not shown) for the flow of petrol vapor into the crankcase 36 to thereby give

ytterligere smoring av lagrene 26 og 27. Brensel kan også pumpes fra pumpen 30 inn i lageret 21. Det strommer derefter nedad dette lager som angitt, og gjennom en åpning 35 i veivakselen 2h for å smore lageret 23. Dette var et rullelager med en ytre bana av en legering inneholdende 77 atomprosent kobolt, 19 atomprosent molybden og h atomprosent silicium. Veivakselen tjente som innvendig bane, og produsentens nåler av 52100 stål inneholdende 93,2 atomprosent Fe, hth atomprosent C, 1,<*>+ atomprosent Cr, 0,6 atomprosent Si og 0,3 atomprosent Mn ble anvendt som rulleelementer. further lubrication of the bearings 26 and 27. Fuel can also be pumped from the pump 30 into the bearing 21. It then flows down this bearing as indicated, and through an opening 35 in the crankshaft 2h to lubricate the bearing 23. This was a roller bearing with an outer path of an alloy containing 77 atomic percent cobalt, 19 atomic percent molybdenum and h atomic percent silicon. The crankshaft served as the inner race, and manufacturer's needles of 52100 steel containing 93.2 atomic percent Fe, hth atomic percent C, 1.<*>+ atomic percent Cr, 0.6 atomic percent Si, and 0.3 atomic percent Mn were used as rolling elements.

Brenslet ble fra lageret 23 sprøytet inn i veivakselkammeret 36. Brensel ble også pumpet inn i forgasseren 37. Skjeventilen 38 på forgasseren ble lukket når veivkassen 36 sto under trykk og åpnet når veivkassen sto under et lavt trykk, dvs. når stemplet 39 var i sin høyeste stilling. Det var åpninger (ikke vist) for å lede blandingen av bensin og luft inn i f or brenning skammer et ^-0. Brensel-strommen gjennom forgasseren 37 ble regulert av den luftmengde som ble suget inn i motoren. Denne luftmengde ble på sin side regulert av en regulator. The fuel was injected from the bearing 23 into the crankshaft chamber 36. Fuel was also pumped into the carburettor 37. The poppet valve 38 on the carburettor was closed when the crankcase 36 was under pressure and opened when the crankcase was under a low pressure, i.e. when the piston 39 was in its highest position. There were openings (not shown) to direct the mixture of gasoline and air into the combustion chamber a ^-0. The fuel flow through the carburettor 37 was regulated by the amount of air sucked into the engine. This amount of air was in turn regulated by a regulator.

Det viste seg at for å oppnå en jevn motorgang var det ønskelig at minst 50% av brenslet passerte den vanlige forbrenningsvei, dvs. gjennom forgasseren og inn i forbrenningskammeret når stemplet gikk opp. Nåleventiler regulerte bensinstrommen gjennom forgasseren 37 til lagrene 21, 22 og 23. It turned out that in order to achieve a smooth engine run, it was desirable that at least 50% of the fuel passed through the normal combustion path, i.e. through the carburettor and into the combustion chamber when the piston went up. Needle valves regulated the flow of petrol through carburettor 37 to bearings 21, 22 and 23.

Ved forsoket ble pumpen 30 startet for å gi brensel adgang til alle lageroverflater like for motoren ble startet. Lagrene ble således ikke anvendt torre. Motoren fikk så lope i 50 timer under anvendelse av i handelen tilgjengelig bensin som ikke inneholdt olje. Brenslet ble tilfort motoren i en mengde av 0,95 kg/time. Luft-strømmen var 8,62 kg/time, og dette ga et forhold mellom luft og brensel av ca. 9 : 1. Motorhastigheten var 2^50 omdreininger pr. minutt., Motoren ble ikke belastet. Under drift var det ingen synlig rok i ekshausten, men dette forekom ved drift av den umodifiserte 2-takts-motor som ble drevet med den av produsenten anbefalte blanding av brensel og olje. Med unntagelse av en tynn, sotaktig avsetning som dekket stemplet og sylinderveggene, var det ingen avsetninger i motoren. Dimensjonene til de viktigste friksjonsslitedeler ble målt for og efter forsoket for å bestemme slitasjen. During the trial, the pump 30 was started to give fuel access to all bearing surfaces just before the engine was started. The stocks were thus not used dry. The engine was then allowed to run for 50 hours using commercially available petrol that did not contain oil. The fuel was supplied to the engine in a quantity of 0.95 kg/hour. The air flow was 8.62 kg/hour, and this gave a ratio between air and fuel of approx. 9 : 1. The engine speed was 2^50 revolutions per minute., The engine was not loaded. During operation there was no visible smoke in the exhaust, but this occurred when operating the unmodified 2-stroke engine which was operated with the mixture of fuel and oil recommended by the manufacturer. With the exception of a thin, soot-like deposit covering the piston and cylinder walls, there were no deposits in the engine. The dimensions of the most important friction wear parts were measured before and after the test to determine the wear.

Resultatene er gjengitt i tabell IIT. The results are reproduced in table IIT.

Dersom motorkonstruksjonen er slik at olje må være tilstede for å sikre smoring av visse overflater, er det ved anvendelse av de ovennevnte smoremiddelproduserende overflater mulig sterkt å ned-sette den oljemengde som må tilfores. Den ovenfor beskrevne 2-taktsmotor er for eksempel blitt drevet uten tilfor sel av brensel gjennom sylinderveggen ved istedenfor den rene bensin å anvende en blanding av 1 del SAE 30 olje i 500 deler bensin. Med de vanlige glideoverflater i forbrenningskammeret er det nodvendig med et forhold av 1 del standardolje i 16 deler bensin. If the engine construction is such that oil must be present to ensure lubrication of certain surfaces, by using the above-mentioned lubricant-producing surfaces, it is possible to greatly reduce the amount of oil that must be supplied. The 2-stroke engine described above has, for example, been driven without the supply of fuel through the cylinder wall by using a mixture of 1 part SAE 30 oil in 500 parts petrol instead of pure petrol. With the usual sliding surfaces in the combustion chamber, a ratio of 1 part standard oil to 16 parts petrol is necessary.

Ved forsok på å drive en fullstendig umodifisert 2-taktsmotor med en lignende konstruksjon i 32 timer med en blanding av bensin og olje i et forhold av 16 : 1 ble ekshauståpningene nesten fullstendig stengt av tunge carbonavsetninger. Ved ytterligere drift av denne motor ville det ha vært nodvendig å demontere og rense åpninger, stempel og sylinder. When attempting to run a completely unmodified 2-stroke engine of similar construction for 32 hours with a mixture of gasoline and oil in a ratio of 16:1, the exhaust ports were almost completely blocked by heavy carbon deposits. In the event of further operation of this engine, it would have been necessary to dismantle and clean the openings, piston and cylinder.

Eksempel 11 Example 11

En av de mest lovende sluttanvendelser for lagermaterialet ifolge oppfinnelsen er som pakninger i roterende motorer. En rekke forsok for å bedomme egenskapene til lagermaterialet ifolge oppfinnelsen som pakninger - i. den i.U.S. patent nr. 3359953 beskrevne motor (Wankelmotoren)' ble.' satt' i, gang.;.' For dette forsok ble det anvendt en Gast-luftmotor," soinvist' på Fig.. h. Denne motor drives vanligvis med pressluf t'./sonf in4iseres~ gjennom innlopet. For disse forsok ble imidlertid motoren-drevet'; av lagermåleapparatet ifolge Fig. 2. Lagermåleapparatets motor ble, koblet til luftmotorens om-dreiningsaksel med en kobling som gjorde at luftmotoren roterte. One of the most promising end uses for the bearing material according to the invention is as gaskets in rotary engines. A series of experiments to assess the properties of the bearing material according to the invention as gaskets - i. the i.U.S. patent no. 3359953 described engine (the Wankel engine)' was.' initiated.;.' For this experiment, a Gast air motor was used, shown in Fig. h. This motor is usually driven with compressed air introduced through the inlet. For these experiments, however, the motor was driven by the bearing measuring apparatus according to Fig. 2. The bearing gauge motor was connected to the air motor's rotary shaft with a coupling which caused the air motor to rotate.

Ved det forste forsok ble skovler 51 fremstilt av et lagermateriale av kobber og 30 volum- av legeringen ifolge eksempel 1 sammenlignet med hårde krompletterte skovler. Forsoket ble utfort ved værelsetemperatur. Motoren ble drevet med 1200 omdreininger pr. minutt mens 0,0+5 kg i handelen tilgjengelig bensin ble.spylt gjennom In the first trial, vanes 51 were produced from a stock material of copper and 30 volumes of the alloy according to example 1 compared to hard chrome-plated vanes. The experiment was carried out at room temperature. The engine was operated at 1200 rpm. minute while 0.0+5 kg of commercially available petrol was flushed through

motoren pr. time sammen med 0,^5 kg nitrogen pr. time. Denne lave bensinmengde ble anvendt for nær å efterligne mengden av uforbrent brensel i en motor. Ved et forsok. som varte i 3,5 timer, odela de krompletterte skovler stopejernskassen, og det ble dannet tilstrekkelig slitasjeavfall til at utlopsåpningen ble stengt. Ved et forsok av samme varighet kunne.det ikke måles noen slitasje av skovlene eller kassen ved anvendelse av skovler fremstilt av lagermaterialet beskrevet i eksempel 9. Derefter ble forsoket med skovlene av dette lagermateriale gjentatt, med den unntagelse at kassen ble oppvarmet til 150°C som var den hoyeste overflatetemperatur som ble nådd i Wankel-motoren med aluminiumblokk. Heller ikke denne gang forekom det noen målbar slitasje av skovlene av lagermaterialeteller av kassen. Efter forsoket var alle innvendige overflater bel.agt med et stoff med en viskositet tilsvarende i handelen tilgjengelig SAE 20-30 olje,og dette ble tatt som tegn på at det ved kontinuerlig kontakt med bensin ble dannet et smoremiddel in situ. the engine per hour together with 0.5 kg of nitrogen per hour. This low amount of fuel was used to closely mimic the amount of unburned fuel in an engine. At an attempt. lasting 3.5 hours, the chrome-plated vanes split the stop iron case, and sufficient wear debris was formed to close the outlet opening. In a trial of the same duration, no wear could be measured on the vanes or the case when using vanes made from the bearing material described in example 9. The trial was then repeated with the vanes made of this bearing material, with the exception that the case was heated to 150°C which was the highest surface temperature reached in the aluminum block Wankel engine. This time too, there was no measurable wear of the vanes of the bearing material or of the box. After the test, all internal surfaces were coated with a substance with a viscosity equivalent to commercially available SAE 20-30 oil, and this was taken as a sign that continuous contact with petrol formed a lubricant in situ.

Eksempel 12 Example 12

For å vise anvendelse av lagermaterialet ifolge oppfinnelsen for en bensinpumpe ble skovlene i en Gast-luftmotor byttet ut med skovler fremstilt fra det i eksempel 11 angitte lagermateriale. Motoren ble av lagerproveapparatet ifolge Fig. 2 drevet som en pumpe med 1200 omdreininger pr. minutt. Bensin ble pumpet i en mengde av , 113,56 liter/time i et lukket kretslop i 5,25 timer med et reservoir på 3,76 liter. Det ble ikke målt noen slitasje av skovlene, og vekttapet pr„ skovle var gjennomsnittlig 1 mg. In order to demonstrate the use of the bearing material according to the invention for a petrol pump, the vanes in a Gast air engine were replaced with vanes made from the bearing material specified in example 11. According to Fig. 2, the engine was driven as a pump with 1,200 revolutions per minute by the bearing test apparatus. minute. Gasoline was pumped at a rate of , 113.56 liters/hour in a closed circuit run for 5.25 hours with a reservoir of 3.76 liters. No wear of the vanes was measured, and the weight loss per vane averaged 1 mg.

Claims

1. Bearing material comprising an alloy containing at least 6 atomic percent molybdenum and/or tungsten and where at least 10 volume percent of the alloy is made up of an intermetallic compound of molybdenum bg/or tungsten with a Vickers hardness number of 550-1800, characterized; vé d that the property consists of a mixture of the alloy and a base material with a lower Vickers hardness number than the alloy which makes up 10-90 percent by volume of the bearing material.

2. Bearing material according to claim 1, characterized in that the alloy essentially consists of 6-85 atomic percent molybdenum, 4-56 atomic percent silicon and the rest iron, cobalt or nickel.

3. Bearing material according to claim 2, characterized in that the alloy essentially consists of 19-25 atomic percent molybdenum, 4-22 atomic percent silicon and 53-77 atomic percent cobalt.

4. Bearing material according to claims 1-3, characterized in that the base material consists of a) copper, nickel, aluminium, lead, tin, cadmium or iron, b) alloys of the metals in group (a), c) chromium or molybdenum or d) polyimides, aromatic polyamides, aromatic polyketones, polybenzimidazoles, polybenzotriazoles, atomic polythiazoles or phenol-formaldehyde resins.

5. Bearing material according to claim 4, characterized in that the base material is copper.

6. Bearing material according to claim 4, characterized in that the base material is a copper alloy.

7. Bearing material according to claim 4, characterized by that the base material is nickel.

8. Bearing material according to claim 4, characterized in that the base material is a polyamide of pyromellitic acid dianhydride and 4,4'-oxydianiline.