WO2010108587A1 - Kupfer-zink-legierung - Google Patents

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WO2010108587A1 PCT/EP2010/001369 EP2010001369W WO2010108587A1 WO 2010108587 A1 WO2010108587 A1 WO 2010108587A1 EP 2010001369 W EP2010001369 W EP 2010001369W WO 2010108587 A1 WO2010108587 A1 WO 2010108587A1
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Norbert Gaag
Jürgen GEISE
Friedrich Gebhard
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Diehl Metall Stiftung & Co. Kg
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025—Synchro rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
    • F16D2200/0026—Non-ferro

Definitions

  • the invention relates to a copper-zinc alloy for the production of semi-finished products with a high coefficient of friction, in particular synchronizer rings.
  • Such a copper-zinc alloy is known from DE 37 35 783 C1.
  • synchronizer rings produced using the known copper-zinc alloy scatter relatively strongly in their wear values. As a result, it is difficult to determine their life.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • it is intended to specify a copper-zinc alloy whose wear values are characterized by the lowest possible scattering.
  • the proposed addition of Ti causes an increase in the wear value and at the same time contributes to a particularly small fluctuation in the wear values.
  • the service life in particular a synchronizer ring produced from the proposed copper-zinc alloy, can be predetermined with improved accuracy.
  • the content of Ti is 0.001 to 0.008%.
  • a fluctuation range in the wear values can be kept particularly low with the proposed content of Ti.
  • % means% by weight.
  • the reference alloy No. 2431 has the following composition: Cu 55%, Ni 7%, Al 3.8%, Si 2.3%, Fe 0.7%, balance Zn and unavoidable impurities.
  • the experimental alloys shown in the table include as alloying element Sn (alloys Nos. 2432-2436), Ti (alloys Nos. 2437-2442 & 2449) and Cr (alloys Nos. 2443-2448).
  • Sn alloying element
  • Ti alloying element
  • Cr alloying element
  • Most of the trial alloys tested have improved wear resistance compared to reference alloy No. 2431.
  • Sn and Cr shows a relatively large range of variation in the wear values.
  • Ti shows a content of 0.02% to 0.008% results in

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Zink-Legierung zur Herstellung von Halbzeugen mit einem hohen Reibungsbeiwert, insbesondere Synchronringen, mit folgenden Bestandteilen: 50 bis 65% Cu, 1 bis 6% AI, 0,5 bis 5% Si, 5 bis 8% Ni, 0 bis 1% Fe, 0 bis 2% Pb, Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei 0,001 bis 0,01 % Ti zugesetzt sind.

Description

Kupfer-Zink-Legierung
Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Zink-Legierung zur Herstellung von Halbzeugen mit einem hohen Reibungsbeiwert, insbesondere Synchronringen.
Eine solche Kupfer-Zink-Legierung ist aus der DE 37 35 783 C1 bekannt. - In der Praxis hat es sich gezeigt, dass unter Verwendung der bekannten Kupfer-Zink- Legierung hergestellte Synchronringe in ihren Verschleißwerten relativ stark streuen. Infolgedessen ist es schwierig, deren Lebensdauer zu bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Kupfer-Zink-Legierung angegeben werden, deren Verschleißwerte sich durch eine möglichst geringe Streuung auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, zusätzlich 0,001 bis 0,01% Ti zuzusetzen. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der vorgeschlagene Zusatz an Ti eine Erhöhung des Verschleißwerts bewirkt und gleichzeitig zu einer besonders geringen Schwankung in den Verschleißwerten beiträgt. Damit lässt sich die Lebensdauer, insbesondere eines aus der vorgeschlagenen Kupfer-Zink-Legierung hergestellten Synchronrings, mit verbesserter Genauigkeit vorherbestimmen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Gehalt an Ti 0,001 bis 0,008% beträgt. Mit dem vorgeschlagenen Gehalt an Ti kann insbesondere eine Schwankungsbreite in den Verschleißwerten besonders gering gehalten werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Legierung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 8. Legierungen mit den dort erwähnten Merkmalen zeichnen sich vor allem durch eine Verbesserung im Verschleißwert und/oder eine Verringerung der Schwankungsbreite des Verschleißwerts aus.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter "%" Gewichts-% verstanden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung der vorgeschlagenen Kupfer-Zink-Legierung zur Herstellung von Synchronringen vorgesehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
In der folgenden Tabelle ist der Verschleißwiderstand verschiedener Versuchslegierungen (= Leg.) wiedergegeben. Unter dem Verschleißwiderstand wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine prozentuale Angabe des
Verschleißwerts der jeweiligen Versuchslegierung gegenüber der mit der Nr. 2431 (= 488 Referenz) bezeichneten Versuchs- bzw. Referenzlegierung verstanden. Die Referenzlegierung Nr. 2431 weist die folgende Zusammensetzung auf: Cu 55%, Ni 7%, AI 3,8%, Si 2,3%, Fe 0,7%, Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigen.
Die Messung des Verschleißwiderstands ist auf der Grundlage der folgenden Parameter erfolgt:
Rauigkeit des Laufrings: 2,14 - 2,93 μm
Belastung: 52 N/mm2
Umdrehung/Minute: 900 Ölsorte: Spirax/Fususöl = 3:1 Strecke: 2500 m Temperatur. 95°C
Figure imgf000004_0001
Die aus der Tabelle ersichtlichen Versuchslegierungen umfassen als Legierungselement Sn (Legierungen Nr. 2432-2436), Ti (Legierungen Nr. 2437- 2442 & 2449) sowie Cr (Legierungen Nr. 2443-2448). Die meisten der untersuchten Versuchslegierungen weisen im Vergleich zur Referenzlegierung Nr. 2431 einen verbesserten Verschleißwiderstand auf. Insbesondere bei der Verwendung von Sn und Cr zeigt sich allerdings eine relativ große Schwankungsbreite in den Verschleißwerten. Insbesondere bei der Verwendung von Ti mit einem Gehalt von 0,02% bis 0,008% ergibt sich im
Vergleich zur Referenzlegierung eine Verbesserung im Verschleißwiderstand und gleichzeitig eine besonders geringe Schwankungsbreite des Verschleißwiderstands von ± 13%, wie aus einem Vergleich der Verschleißwiderstandsserien 1 und 2 ersichtlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kupfer-Zink-Legierung zur Herstellung von Halbzeugen mit einem hohen Reibungsbeiwert, insbesondere Synchronringen, mit folgenden Bestandteilen:
50 bis 65% Cu, 1 bis 6% AI, 0,5 bis 5% Si, 5 bis 8% Ni, 0 bis 1% Fe,
0 bis 2% Pb, Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen,
dadurch gekennzeichnet, dass
0,001 bis 0,01% Ti zugesetzt sind.
2. Kupfer-Zink-Legierung nach Anspruch 1 , wobei der Gehalt an Ti 0,001 bis 0,008% beträgt.
3. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Cu 55 bis 60%, vorzugsweise 56 bis 59%, beträgt.
4. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt AI 3 bis 5% AI, vorzugsweise 3,5 bis 4,5%, beträgt.
5. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Si 1 bis 3%, vorzugsweise 1 bis 2%, beträgt.
6. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Ni 5,5 bis 7%, vorzugsweise 5,5 bis 6,5%, beträgt.
7. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Fe 0 bis 1%, vorzugsweise 0,6 bis 0,8%, beträgt.
8. Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehalt an Pb 0 bis 1 % beträgt.
9. Verwendung der Kupfer-Zink-Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen zur Herstellung von Synchronringen.
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