RU2186869C1 - Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава - Google Patents
Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186869C1 RU2186869C1 RU2001111414A RU2001111414A RU2186869C1 RU 2186869 C1 RU2186869 C1 RU 2186869C1 RU 2001111414 A RU2001111414 A RU 2001111414A RU 2001111414 A RU2001111414 A RU 2001111414A RU 2186869 C1 RU2186869 C1 RU 2186869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- tin
- lead
- silicon
- aluminum
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению антифрикционных сплавов на основе алюминия, и может быть использовано в производстве подшипников. Сплав на основе алюминия содержит следующие компоненты, мас.%: свинец 1,5-3,5, олово 9,0-12,0, медь 0,5-1,2, цинк 0,2-0,5, кремний 0,7-1,5, титан 0,01-0,2, алюминий - остальное и характеризуется структурой, состоящей из матрицы на основе пересыщенного твердого раствора алюминия с включениями твердых частиц кремния, CuAl2 и включениями мягких оловянно-свинцовых фаз на основе твердого раствора с переменным составом и мягких фаз в виде легкоплавких эвтектик с температурой плавления ниже 170oС. Сплав может дополнительно содержать 0,01-0,1 мас.% висмута и/или 0,005-0,05 мас.% лития. Способ изготовления биметаллической заготовки включает выплавку антифрикционного сплава, его термообработку при 340-360oС в течение 3-4 ч не позднее 6 ч после выплавки сплава, прокатку в две стадии со степенью деформации на первой 48-54% за один проход для плакирования алюминием и на второй стадии 85-90% за 5-6 проходов для получения полосы, подготовку полученной полосы антифрикционного сплава и стальной полосы для совместного деформирования, их совместное деформирование для получения биметаллической заготовки и окончательный отжиг заготовки при 340-360oС в течение 3-4 ч. Техническим результатом изобретения является повышение усталостной прочности и сопротивления задирам. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам антифрикционных сплавов на основе алюминия, а также к способам изменения их физической структуры сочетанием термической обработки и пластической деформации и может быть использовано в производстве подшипников.
Антифрикционные сплавы, используемые, в частности в производстве подшипников, должны обеспечивать следующий комплекс требований: высокую износостойкость в присутствии смазки и при сухом трении, способность поглощать абразивные частицы, высокое сопротивление задирам, а также способность удерживать граничную смазку при повышенных температурах. Эти сплавы также должны отвечать определенному уровню механических свойств и обладать высоким сопротивлением выкрашиванию при переменной и ударной нагрузках, способностью выдерживать небольшие разупрочнения при повышенных температурах. Как правило, всем этим требованиям соответствуют сплавы на основе алюминия, легированные свинцом и/или оловом с небольшими добавками таких элементов, как медь, кремний, цинк и т.п.
Данные сплавы получили широкое распространение и раскрыты во многих патентных документах.
В частности, в патенте DE 19750740 А описан стабильный под нагрузкой и обладающий хорошей деформируемостью сплав, содержащий 10-25% олова и небольшие добавки марганца и кремния в количествах от 0,2 до 2 масс.% и при соотношении марганца к кремнию в интервале между 0,6 и 1,5.
В патенте US 5536587 А приведен состав сплава, содержащего, мас.%: олово 8, кремний 2,5, свинец 2, медь 0,8 и хром 0,2. Олово и кремний содержатся в сплаве в виде частиц со средним размером менее 5 мкм. Сплав получают путем непрерывной отливки полосы из жидкого состояния между валками-кристаллизаторами. Время кристаллизации между валками не превышает 1 секунду. Затем полученную полосу соединяют со стальной полосой для получения биметаллической заготовки.
Из патента GB 2114153 известны сплав и способ получения из него биметаллической заготовки для подшипников. Сплав содержит следующие компоненты, мас. %: свинец - до 3,0, кремний 1-4, цинк 8-12, медь - до 0,5, алюминий - остальное. Способ предусматривает получение сплава указанного состава непрерывной разливкой в виде полосы, холодную прокатку до получения рулонной заготовки толщиной 1,5 мм и совместную прокатку полученной заготовки со стальной заготовкой. Сплав обладает хорошими эксплуатационными свойствами, его состав обеспечивает высокую технологичность, за счет чего возможно исключение операции горячей прокатки.
Наиболее близким сплавом к предложенному является сплав, описанный в патенте RU 2087577. Сплав содержит следующие компоненты, масс.%: свинец 1,5-2,5, олово 9,0-12,0, медь 0,5-1,2, цинк 0,2-0,3, кремний 1,0-3,0, алюминий - остальное, при этом структура сплава представляет собой матрицу на основе алюминия с твердыми включениями частиц кремния и мягкими частицами оловянно-свинцовых фаз, представляющих собой твердый раствор с переменным составом, изменяющимся в интервале, масс.%: свинец 5 олово 95, свинец 50 олово 50.
В этом же патенте описан способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников, включающий получение антифрикционного сплава, его термообработку при 340-360oС в течение 3-4 ч, прокатку сплава в две стадии с промежуточным отжигом между ними при 340-360oС в течение 3-4 ч с суммарной степенью деформации 52-54% на первой стадии и 85-90% - на второй для получения полосы алюминиевого сплава, подготовку полученной полосы и стальной полосы для совместного деформирования, их совместное деформирование с получением биметаллической заготовки и окончательный отжиг при 340-360oС в течение 3-4 ч. Сплав изготавливают путем расплавления алюминия в индукционной печи, введения в расплав меди, цинка, кремния и лигатуры олово - свинец и разливки расплава с его последующей кристаллизацией в форме слитка плавкой исходных компонентов, при этом олово и свинец вводят в расплав в виде лигатуры.
Сплав и биметаллическая заготовка, полученная из него, обладают повышенной износостойкостью при сухом трении.
К недостаткам известного сплава и способа изготовления из него биметаллической заготовки являются недостаточные значения усталостной прочности и сопротивления задирам.
Задачей изобретения является повышение усталостной прочности и сопротивления задирам.
Поставленная задача решается тем, что антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий свинец, олово, медь, цинк и кремний со структурой, состоящей из матрицы на основе твердого раствора алюминия с включениями твердых частиц кремния и включениями мягких оловянно-свинцовых фаз на основе твердого раствора с переменным составом, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, масс. %: свинец 1,5-3,5, олово 9,0-12,0, медь 0,5-1,2, цинк 0,2-0,5, кремний 0,7-1,5, титан 0,01-0,2, алюминий - остальное, и дополнительно содержит мягкие фазы в виде легкоплавких эвтектик с температурой плавления ниже 170oС, при этом твердый раствор в матрице является пересыщенным твердым раствором меди, цинка, кремния и титана в алюминии. Сплав также может дополнительно содержать 0,01-0,1 масс.% висмута. Сплав также может дополнительно содержать 0,005-0,05 масс.% лития. В сплаве образованы эвтектики типов Pb-Sn-Zn, Pb-Sn-Cu, Pb-Sn-Zn-Cu, Pb-Sn-Zn-Bi, Pb-Sn-Zn-Li.
Структура сплава может дополнительно содержать включения твердой фазы СuАl2, выпавшей из пересыщенного твердого раствора матрицы переменного состава в процессе прокатки, изготовления и эксплуатации сплава.
Поставленная задача также решается способом изготовления биметаллической заготовки из антифрикционного сплава, включающем выплавку антифрикционного сплава, его термообработку при 340-360oС в течение 3-4 ч, прокатку в две стадии со степенью деформации: на первой стадии обеспечивающей плакирование с алюминием и на второй стадии 85-90% для получения полосы, подготовку полученной полосы антифрикционного сплава и стальной полосы для совместного деформирования, их совместное деформирование для получения биметаллической заготовки и окончательный отжиг заготовки при 340-360oС в течение 3-4 ч, при этом выплавляют сплав, содержащий, масс.%: свинец 1,5-3,5, олово 9,0-12,0, медь 0,5-1,2, цинк 0,2-0,5, кремний 0,7-1,5, титан 0,01-0,2, при необходимости, висмут 0,01-0,1 и/или литий 0,005-0,05, алюминий - остальное, термообработку выплавленного сплава осуществляют не позднее 6 часов после его выплавки, а прокатку проводят в две стадии, следующие одна непосредственно за другой со степенью деформации на первой стадии 48-54%, причем первую стадию проводят за один проход. Прокатку на второй стадии осуществляют за 5-6 проходов. Структура сплава состоит из матрицы на основе пересыщенного твердого раствора меди, цинка, кремния и титана в алюминии с включениями твердых частиц кремния и частиц мягких фаз, представляющих собой легкоплавкие эвтектики с температурой плавления ниже 170oС и оловянно-свинцовые фазы на основе твердого раствора с переменным составом.
Сплав выплавляют путем расплавления алюминия, введения в расплав меди, цинка, кремния, лигатуры олово-свинец и соли титана с последующей выдержкой расплава при температуре 800-860oС в течение 20-40 мин, затем осуществляют разливку сплава и его кристаллизацию. При необходимости после введения лигатуры олово-свинец, но перед введением солей титана в расплав дополнительно вводят висмут и/или литий в виде лигатур с оловом и/или свинцом.
Сущность изобретения состоит в том, что подбор компонентов в сплаве и их количественные соотношения, а также режимы выплавки самого сплава, подбор степеней деформации и режимов термической обработки при изготовлении биметаллической заготовки из него обеспечивают формирование уникальной структуры сплава. Данная структура сплава представляет собой сильно пересыщенный твердый раствор элементов-упрочнителей в алюминии и включения: 3-4- вида мягких фаз, среди которых обязательны легкоплавкие эвтектики с температурой плавления ниже 170oС и легкоплавкие свинцово-оловянистые фазы на основе их твердого раствора, а также твердые включения кремния и CuAl2.
Присутствие в сплаве легкоплавких эвтектик с температурой плавления ниже 170oС, т. е. с температурой плавления ниже температуры разложения смазки, обеспечивает хорошие противозадирные свойства. Оловянно-свинцовые фазы в виде твердого раствора обеспечивают создание оловянной и свинцовой пленок на поверхности, что благоприятно сказывается на антифрикционных свойствах.
Под воздействием сил трения в процессе эксплуатации сплава происходят постепенный распад пересыщенного твердого раствора и последующее выделение из него упрочняющих фаз, содержащих элементы - упрочнители и образующих выгодный рельеф по правилу Шарпи.
Уменьшение количества кремния в сплаве, увеличение меди, свинца и цинка, а также дополнительное введение титана обеспечивают оптимальное количество твердой фазы без накапливания излишнего количества частиц кремния. Кроме того, уменьшение содержание кремния позволяет провести первую стадию прокатки сплава со степенью 48-52%, а также осуществить вторую стадию прокатки без достаточно трудоемкого промежуточного отжига.
Режимы выплавки сплава таковы, что обеспечивают получение частиц мягкой фазы размером 1-5 мкм и ее равномерное распределение.
Пример реализации изобретения
Для приготовления сплава использовали следующие исходные компоненты: алюминий в чушках марки А7 по ГОСТ 11069-74, медь марки M1 по ГОСТ 859-78, цинк по ГОСТ 3640-75, кремний по ГОСТ 2169-69. Для получения лигатуры использовали олово марки О1 по ГОСТ 5.1027-71 и свинец марки С1 по ГОСТ 3778-74. Титан вводили в сплав в виде его солей гексафтортитана и гексахлортитана. Висмут и литий вводили в сплав в виде тройных лигатур с оловом и свинцом.
Для приготовления сплава использовали следующие исходные компоненты: алюминий в чушках марки А7 по ГОСТ 11069-74, медь марки M1 по ГОСТ 859-78, цинк по ГОСТ 3640-75, кремний по ГОСТ 2169-69. Для получения лигатуры использовали олово марки О1 по ГОСТ 5.1027-71 и свинец марки С1 по ГОСТ 3778-74. Титан вводили в сплав в виде его солей гексафтортитана и гексахлортитана. Висмут и литий вводили в сплав в виде тройных лигатур с оловом и свинцом.
Выплавку сплава осуществляли в индукционной печи. Сначала расплавляли алюминий, затем в него последовательно вводили Сu, лигатуру Cu+Si, Zn, лигатуру Sn-Pb или Sn+Pb+Bi или Sn+Pb+Li. Температуру расплава доводили до 820-860oС, затем в него вводили соли титана и дегазатора, выдерживали при этой температуре в течение 30 мин, после чего разливали в миксер (820oС), затем в металлоприемник разливочной машины (760oС).
Из полученных сплавов изготовляли биметаллические заготовки по следующей схеме:
1. Обрезка или фрезерование боковых кромок.
1. Обрезка или фрезерование боковых кромок.
2. Отжиг полученных в виде слитков сплавов при 340-360oС в течение 3-4 ч не позднее чем через 6 часов после выплавки сплава.
3. Зачистка слитков, удаление фрезеровкой обедненного слоя - не более чем за 30 минут перед первым проходом прокатки.
4. Прокатка слитков, обернутых в фольгу, с обжатием 48-54% до толщины 11 мм.
5. Прокатка слитков до толщины 2,2 мм с суммарной степенью обжатия 85-90% за 5-6 проходов.
6. Подготовка полученной полосы алюминиевого сплава и стальной полосы под последующую прокатку путем зачистки и обезжиривания.
7. Совместная прокатка полос стали и сплава: толщина стальной полосы 2,6 мм, толщина алюминиевой полосы 2,2. Прокатка проводилась с обжатием за 1 проход 52-54%.
8. Отжиг полученного биметалла при 350oС в течение 3-4 ч.
После отжига осуществлялся контроль полученной сталеалюминиевой ленты. После операции контроля проводились формовка и механическая обработка вкладышей на автоматической линии. Замечаний по обработке не было.
В таблице приведен химический состав выплавленных сплавов и получаемые свойства. Как следует из таблицы, сплав обладает более высокими эксплуатационными свойствами, в частности более высокой усталостной прочностью и сопротивлением задирам.
Claims (10)
1. Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий свинец, олово, медь, цинк и кремний со структурой, состоящей из матрицы на основе твердого раствора алюминия с включениями твердых частиц кремния и включениями мягких оловянно-свинцовых фаз на основе твердого раствора с переменным составом, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Свинец - 1,5-3,5
Олово - 9,0-12,0
Медь - 0,5-1,2
Цинк - 0,2-0,5
Кремний - 0,7-1,5
Титан - 0,01-0,2
Алюминий - Остальное
и дополнительно содержит мягкие фазы в виде легкоплавких эвтектик с температурой плавления ниже 170oС, при этом твердый раствор в матрице является пересыщенным твердым раствором меди, цинка, кремния и титана в алюминии.
Свинец - 1,5-3,5
Олово - 9,0-12,0
Медь - 0,5-1,2
Цинк - 0,2-0,5
Кремний - 0,7-1,5
Титан - 0,01-0,2
Алюминий - Остальное
и дополнительно содержит мягкие фазы в виде легкоплавких эвтектик с температурой плавления ниже 170oС, при этом твердый раствор в матрице является пересыщенным твердым раствором меди, цинка, кремния и титана в алюминии.
2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,01-0,1 мас.% висмута.
3. Сплав по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,005-0,05 мас.% лития.
4. Сплав по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что образованы легкоплавкие эвтектики типа Pb-Sn-Zn, Pb-Sn-Cu и Pb-Sn-Zn-Cu, Pb-Sn-Zn-Bi, Pb-Sn-Zn-Li.
5. Сплав по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что структура сплава дополнительно содержит включения твердой фазы AlCu2, выпавшей из пересыщенного твердого раствора матрицы в процессе прокатки, изготовления и эксплуатации сплава.
6. Способ изготовления биметаллической заготовки из антифрикционного сплава, включающий выплавку антифрикционного сплава, его термообработку при 340-360oС в течение 3-4 ч, прокатку в две стадии со степенью деформации на первой стадии, обеспечивающей плакирование заготовки алюминием и на второй стадии 85-90% для получения полосы, подготовку полученной полосы антифрикционного сплава и стальной полосы для совместного деформирования, их совместное деформирование для получения биметаллической заготовки и окончательный отжиг заготовки при 340-360oС в течение 3-4 ч, отличающийся тем, что выплавляют сплав, содержащий, мас.%: свинец 1,5-3,5, олово 9,0-12,0, медь 0,5-1,2, цинк 0,2-0,5, кремний 0,7-1,5, титан 0,01-0,2, при необходимости, висмут 0,01-0,1 и/или литий 0,005-0,05, алюминий остальное, термообработку выплавленного сплава осуществляют не позднее 6 ч после его выплавки, а прокатку проводят в две стадии, следующие одна непосредственно за другой со степенью деформации на первой стадии 48-54%, причем первую стадию проводят за один проход.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что прокатку на второй стадии осуществляют за 5-6 проходов.
8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что структура сплава состоит из матрицы на основе пересыщенного твердого раствора меди, цинка, кремния и титана в алюминии с включениями твердых частиц кремния и частиц мягких фаз, представляющих собой легкоплавкие эвтектики с температурой плавления ниже 170oС и оловянно-свинцовые фазы па основе твердого раствора с переменным составом.
9. Способ по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что сплав выплавляют путем расплавления алюминия, введения в расплав меди, цинка, кремния, лигатуры олово - свинец и соли титана с последующей выдержкой расплава при температуре 800-860oС в течение 20-40 мин, затем осуществляют разливку сплава и его кристаллизацию.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что после введения лигатуры олово-свинец, но перед введением солей титана, в расплав дополнительно вводят Bi и/или Li в виде лигатур с оловом и/или свинцом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001111414A RU2186869C1 (ru) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001111414A RU2186869C1 (ru) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2186869C1 true RU2186869C1 (ru) | 2002-08-10 |
Family
ID=20248992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001111414A RU2186869C1 (ru) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186869C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7572521B2 (en) | 2004-08-03 | 2009-08-11 | Miba Gleitlager Gmbh | Aluminum alloy for surfaces which are subjected to extreme stresses due to friction |
RU2590464C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ") | Способ изготовления биметаллической заготовки из антифрикционного сплава |
-
2001
- 2001-04-27 RU RU2001111414A patent/RU2186869C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7572521B2 (en) | 2004-08-03 | 2009-08-11 | Miba Gleitlager Gmbh | Aluminum alloy for surfaces which are subjected to extreme stresses due to friction |
RU2590464C1 (ru) * | 2015-03-31 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ") | Способ изготовления биметаллической заготовки из антифрикционного сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU683586B2 (en) | Lead-free 6XXX aluminum alloy | |
CA1252649A (en) | Aluminum alloy can stock | |
WO2006016631A1 (ja) | Sn含有銅合金及びその製造方法 | |
GB2027621A (en) | Processes for preparing low earing aluminium alloy strip | |
CN103205608B (zh) | 用于铝蜂窝板芯的稀土铝锰合金箔的制备方法 | |
CN108165832A (zh) | 一种合金化高性能无菌包装材料用双零铝箔及其生产工艺 | |
US4255188A (en) | Free machining steel with bismuth and manganese sulfide | |
JP3886270B2 (ja) | 切削性に優れる高耐食アルミニウム合金 | |
RU2284364C2 (ru) | Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава | |
RU2186869C1 (ru) | Антифрикционный сплав и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава | |
JP2733735B2 (ja) | 銅鉛合金軸受 | |
US4116686A (en) | Copper base alloys possessing improved processability | |
US10364482B2 (en) | Copper-zinc alloy, band material composed thereof, process for producing a semifinished part composed of a copper-zinc alloy and sliding element composed of a copper-zinc alloy | |
RU2087577C1 (ru) | Сплав для подшипников на основе алюминия и способ изготовления биметаллической заготовки для подшипников из этого сплава | |
US6004409A (en) | Production of high quality machinable tolling plate using brazing sheet scrap | |
JPS6365402B2 (ru) | ||
JPS6014828B2 (ja) | 圧延半製品の製法 | |
JP4194927B2 (ja) | 機械構造のための鋼、この鋼から部品を高温成形する方法、および、それで得られる部品 | |
JPH083701A (ja) | 強度と切削性にすぐれた耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法 | |
JPS62235436A (ja) | 軸受用アルミニウム合金押出材の製造方法 | |
US4243437A (en) | Process for forming articles from leaded bronzes | |
KR100834202B1 (ko) | Sn함유 구리합금 및 그 제조방법 | |
RU2590464C1 (ru) | Способ изготовления биметаллической заготовки из антифрикционного сплава | |
EP0039503B1 (en) | Method of processing copper base alloys and cast copper base alloys produced in accordance with this method | |
JP7323668B1 (ja) | 切削加工用アルミニウム合金押出材、ブレージングシート屑のリサイクル方法、及びアルミニウム合金押出材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090428 |