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Die
Erfindung betrifft ein Mehrstoffgleitlager bzw. ein mehrschichtiges
Gleitlager, umfassend eine Stahlstütze und eine Lagerlegierungsschicht
auf Aluminiumbasis, die auf dem Wege über eine aus einer Aluminiumlegierung
hergestellten Zwischenschicht an die Stahlstütze gebunden ist, sowie ein
Herstellungsverfahren hierfür.
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Gleitlager
aus Aluminiumlegierungen haben ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich
der Anpassungsfähigkeit
und der Verschleißbeständigkeit,
und sie werden in weitem Umfang für Hochleistungsmotoren von
Kraftfahrzeugen und für
allgemeine technische Maschinen verwendet. Im Allgemeinen weisen
Gleitlager aus Aluminiumlegierungen eine dreischichtige bzw. Dreistoff-Struktur
auf, bei der eine Schicht aus einer Aluminiumlagerlegierung auf
dem Wege über
eine Zwischenschicht an eine Stahlstützschicht gebunden ist. Die Zwischenschicht
ist herkömmlicherweise
aus einem vergleichsweise weichen Material, nämlich reinem Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung, hergestellt worden. Um dem derzeitigen
Trend nach Hochleistungsmotoren zu genügen, sollen Aluminiumlagerlegierungen
eine weiterverbesserte Ermüdungs-
und Verschleißbeständigkeit
haben. Eine Lösung
für dieses
Erfordernis hat darin bestanden, die Aluminiumlagerlegierungen durch
Zugabe von Legierungselementen von Cu, Zn, Mg, Si usw. zu verfestigen.
Mit einer solchen Verfestigung der Aluminiumlagerlegierungen wurde
auch versucht, der Zwischenschicht durch Zugabe von Ver festigungselementen,
wie Mn, eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit
zu verleihen.
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Aluminiumlagerlegierungen
mit Verfestigungsadditivelementen von Cu, Zn, Mg, Si usw. werden
auch in der Weise verarbeitet, dass eine Schicht aus einer Aluminiumlagerlegierung
auf dem Wege über
eine Aluminiumlegierungs-Zwischenschicht
durch Walzen gebunden wird. Danach wird die Schichtstruktur einer
Glühbehandlung
bzw. einer Mischkristallbehandlung durch Erhitzen auf eine Temperatur
von nicht niedriger als 400°C,
gefolgt von einem raschen Abkühlen,
unterworfen. Beim Erhitzen auf die Temperatur der Mischkristall-Behandlungstemperatur
von nicht niedriger als 400°C
wird aber eine intermetallische Al-Fe-Verbindung an der Grenzfläche zwischen
der Stahlstützschicht
und der Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung erzeugt. Da die
intermetallische Al-Fe-Verbindung ziemlich brüchig ist, besteht die Gefahr,
dass die Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung von der Stahlschicht
bei Betriebsbedingungen, denen Motorenlager bei variierender Last
ausgesetzt sind, delaminiert wird.
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Gemäß der
JP-A-61-272358 wird
zur Vermeidung des Auftretens von brüchigen intermetallischen Verbindungen
an der Grenzfläche
zwischen der Stahlstützschicht
und der Zwischenschicht ein Erhitzen auf die Temperatur der Mischkristallbildung
mit höherer
Erhitzungsgeschwindigkeit durchgeführt, wobei die angestrebte
Temperatur vollständig über einen
kurzen Zeitraum gehalten wird, so dass sie, nachdem einmal diese Temperatur
erreicht worden ist, nicht mehr ansteigt. Ein derartiges Verfahren
ist aber für
die Praxis nicht geeignet, da es eine strikte Temperaturkontrolle
erfordert.
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Andererseits
ist es notwendig, die Mischkristallbehandlung bei einer Temperatur,
die so hoch wie möglich
ist, durchzuführen,
um die Festigkeit der Aluminiumlagerlegierungen zu verbessern. Aus
diesem Grunde wird eine Zwischenschicht aus einer Aluminiumlegierung
angestrebt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, das Auftreten von brüchigen intermetallischen Verbindungen
an der Grenz- bzw. Zwischenfläche
zwischen der Stahlstütze
und der Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung zu verhindern,
wodurch eine hohe Temperatur der Mischkristallbehandlung realisiert
wird, um die Aluminiumlagerlegierung hinsichtlich der Festigkeit
zu verbessern, so dass ein Mehrstoffgleitlager mit ausgezeichneter
Ermüdungsbeständigkeit
erhalten werden kann. Durch die Erfindung soll auch ein Herstellungsverfahren hierfür bereitgestellt
werden.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrstoffgleitlager bzw. mehrschichtiges
Gleitlager, umfassend eine Stahlstützschicht, eine Zwischenschicht,
hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, und eine Schicht aus einer
Lagerlegierung auf Aluminiumbasis, umfassend ein oder mehrere Elemente,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Cu, Zn, Mg und Si, wobei die Schicht
aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis an die Stahlstützschicht
auf dem Wege über
die Zwischenschicht gebunden ist und danach einer Mischkristallbehandlung
bei einer Temperatur von nicht niedriger als 400°C unterworfen worden ist. Die
Zwischenschicht umfasst eine an die Stahlstützschicht angrenzende Unterschicht
bzw. Subschicht und mindestens eine andere Unterschicht bzw. Subschicht
als die an die Stahlstützschicht
angrenzende Unterschicht bzw. Subschicht, wobei die an die Stahlstützschicht
angrenzende Unterschicht bzw. Subschicht aus, auf das Gewicht bezogen,
2% bis 8% Si und zum Rest aus Al und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen
besteht und die mindestens eine andere Unterschicht als die an die
Stahlstützschicht
angrenzende Unterschicht aus, auf das Gewicht bezogen, mindestens
einem Element, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Mn,
mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Cu, mehr als 0% bis nicht mehr
als 2% Mg, mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Fe und zum Rest aus
Al und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht.
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Beim
Erhitzen des Mehrstoffgleitlagers auf eine Temperatur von nicht
niedriger als 400°C
während
der Mischkristallbehandlung ist es möglich, wirksam das Auftreten
der brüchigen
intermetallischen Al-Fe-Verbindung zu verhindern, wodurch die Bindungsfestigkeit
zwischen der Zwischenschicht und der Stahlstützschicht erhöht wird.
Während
der Mischkristallbehandlung lösen
sich in der mindestens einen anderen Unterschicht als der an die
Stahlstützschicht
angrenzenden Unterschicht (d.h. mindestens die eine Unterschicht
der Zwischenschicht, die an der Seite der Schicht aus der Lagerlegierung
auf Aluminiumbasis existiert) die Elemente Cu, Zn, Mg und/oder Si
in der Aluminiummatrix auf, so dass die Lagerlegierung auf Aluminiumbasis
durch rasches Abkühlen
nach dem vorgenannten Erhitzen gehärtet und verfestigt wird, wodurch
die Ermüdungsbeständigkeit
des Mehrstoffgleitlagers verbessert wird.
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Während der
Mischkristallbehandlung fällt – obgleich
eine intermetallische Al-Fe-Si-Verbindung bevorzugt gegenüber einer
intermetallischen Al-Fe-Verbindung an der an die Stahlstütze angrenzenden
Seite der Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung ausfällt – die intermetallische
Al-Fe-Si-Verbindung
bei einer Temperatur nur oberhalb 400°C bis oberhalb 550°C nicht aus.
Es ist daher möglich,
das Auftreten der brüchigen intermetallischen
Al-Fe-Verbindung wirksam zu verhindern, um die Mischkristallbehandlung
durchzuführen.
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Die
Zwischenschicht kann zwei Funktionen oder Vorteile haben. Es handelt
sich einerseits um einen Effekt der Verhinderung des Auftretens
der intermetallischen Al-Fe-Verbindung
während
der Mischkristallbehandlung und ande rerseits um einen Verfestigungseffekt
bei der Kombination mit einer Vielzahl von Unterschichten während der
Verfestigung der Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis durch
die Mischkristallbehandlung. Auf diese Weise ist es möglich, ein
Mehrstoffgleitlager mit ausgezeichneter Ermüdungsbeständigkeit herzustellen.
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Nachstehend
werden die Gründe
für die
kritische Wichtigkeit der additiven Legierungselemente in der Aluminiumlegierung
der Zwischenschicht beschrieben.
- (1) Si (2
bis 8 Gew.-%)
Si löst
sich in der Aluminiummatrix auf und kristallisiert in Form von äußerst harten
Si-Teilchen, wodurch die Härte
der Legierung erhöht
wird. Beim Erhitzen des mehrschichtigen Materials auf eine Temperatur
von nicht niedriger als 400°C
bei der Mischkristallbehandlung wird die intermetallische Al-Fe-Verbindung
wegen des Vorhandenseins von Si nicht in der Zwischenschicht ausgefällt. Bei
Si-Mengen von weniger als 2 Gew.-% können die obigen Effekte nicht
erhalten werden. Wenn andererseits die Si-Menge über 8 Gew.% hinausgeht, dann
wird die plastische Verarbeitbarkeit wie die Duktilität erheblich
verschlechtert. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Si 6 bis 8
Gew.-%.
- (2) Mn oder Mg (in einer Menge von mehr als 0 bis nicht mehr
als 2 Gew.-%):
Mn oder Mg löst
sich in der Aluminiummatrix auf oder kristallisiert als intermetallische
Verbindung, wodurch die Festigkeit der Legierung erhöht wird.
Bei Mengen von mehr als 2 Gew.-% wird allerdings die Legierung zu
hart, wodurch die plastische Verarbeitbarkeit der Legierung verschlechtert
wird. Vorzugsweise beträgt der
Gehalt an Mn oder Mg 0,7 bis 1,5 Gew.-%.
- (3) Cu (mehr als 0% bis nicht mehr als 2 Gew.-%):
Cu löst sich
in der Aluminiummatrix auf, wodurch die Festigkeit der Legierung
mit Einschluss der Ermüdungsfestigkeit
erhöht
wird. Wenn der Gehalt an Cu über
2 Gew.-% hinausgeht, dann wird die Legierung zu hart, wodurch die
plastische Verarbeitbarkeit der Legierung verschlechtert wird. Vorzugsweise
beträgt der
Gehalt an Cu 0,7 bis 1,7 Gew.-%.
- (4) Fe (mehr als 0% bis nicht mehr als 2 Gew.-%):
Fe löst sich
in der Aluminiummatrix auf oder kristallisiert, um sich als intermetallische
Verbindung zu dispergieren, wodurch die Festigkeit der Legierung
in erheblichem Maße
erhöht
wird. Bei Fe-Gehalten von mehr als 2 Gew.-% verschlechtert die erhöhte Kristallisation
von intermetallischen Eisenverbindungen in erheblichem Ausmaß die plastische
Verarbeitbarkeit der Legierung. Vorzugsweise beträgt der Gehalt
an Fe 0,07 bis 1 Gew.-%.
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Die
Lagerlegierung auf Aluminiumbasis umfasst vorzugsweise ein oder
mehrere Elemente, ausgewählt
aus den folgenden Gruppen von Elementen (1) bis (5).
- (1) 3 bis 20 Gew.-% Sn:
Sn verbessert
die Oberflächeneigenschaften
des Lagers einschließlich
der Beständigkeit
gegenüber
fressendem Verschleiß,
der Anpassungsfähigkeit
und der Einbettungsfähigkeit.
Bei Sn-Mengen von weniger als 3 Gew.-% kann ein derartiger Verbesserungseffekt
nicht erhalten werden. Wenn andererseits der Sn-Gehalt über 20 Gew.-%
hinausgeht, dann werden die mechanischen Eigenschaften der Lagerlegierung auf
Aluminiumbasis verschlechtert, wodurch die Legierung bei scharfen
Bedingungen, beispielsweise in Hochleistungsmotoren, unbeständig wird.
Vorzugsweise beträgt
der Sn-Gehalt 6
bis 15 Gew.-%.
- (2) Mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cu, Zn, Mg und Si, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von
0,1 bis 7 Gew.-%:
Diese fakultativen Elemente verbessern die
Festigkeit der Aluminiummatrix, und sie können zwangsweise aufgelöst werden,
indem die Lagerlegierung auf Aluminiumbasis der Mischkristallbehandlung
unterworfen wird. Es ist auch mög lich,
die feinen intermetallischen Verbindungen aus der Matrix durch rasches
Abkühlen bei
der Mischkristallbehandlung auszufällen. Si löst sich in der Aluminiummatrix
auf. Kristallisiertes elementares Silicium ist mikroskopisch in
der Legierung dispergiert, wodurch die Ermüdungsbeständigkeit der Legierung verbessert
wird und zu Verbesserungen der Beständigkeit gegenüber fressendem
Verschleiß und der
Verschleißbeständigkeit
beigetragen wird. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren Elemente weniger
als 0,1 Gew.% betragen, dann können
derartige Effekte oder Vorteile nicht erhalten werden. Wenn die
Mengen des einen oder der mehreren Elemente über 7 Gew.-% hinausgehen, dann
werden die ausgefällten
intermetallischen Verbindungen grob. Die Mengen des einen oder der
mehreren Elemente betragen vorzugsweise insgesamt 0,5 bis 6 Gew.-%.
- (3) Mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni und W, in einer Menge oder einer Gesamtmenge
von 0,01 bis 3 Gew.-%:
Diese fakultativen Elemente lösen sich
in der Aluminiummatrix auf oder sie kristallisieren elementar oder als
intermetallische Verbindungen, wodurch die Festigkeit der Legierung
verbessert wird. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren Elemente
weniger als 0,01 Gew.-% betragen, dann kann ein derartiger Effekt nicht
erwartet werden. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren Elemente über 3 Gew.-%
hinausgehen, dann werden die intermetallischen Verbindungen zu grob,
wodurch die physikalischen Eigenschaften der Lagerlegierung und
die plastische Verarbeitbarkeit, beispielsweise beim Walzen, verschlechtert werden.
Die Mengen des einen oder der mehreren Elemente sind insgesamt vorzugsweise
0,2 bis 2 Gew.-%.
- (4) Mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus B (Bor), Ti und Zr, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von
0,01 bis 2 Gew.-%:
Diese fakultativen Elemente lösen sich
in der Aluminiummatrix auf, wodurch die Ermüdungsfestigkeit der Lagerlegierung
verbessert wird. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren Elemente
weniger als 0,01 Gew.-% betragen, dann kann ein derartiger Effekt
nicht erwartet werden. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren
Elemente über
2 Gew.-% hinausgehen, dann werden die intermetallischen Verbindungen brüchig. Die
Mengen des einen oder der mehreren Elemente sind insgesamt vorzugsweise
0,02 bis 5 Gew.-%.
- (5) Mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Pb, Bi und In, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von nicht
mehr als 3 Gew.-%:
Diese Additivelemente verbessern die spanende
Bearbeitbarkeit und die Beständigkeit
gegenüber
fressendem Verschleiß der
Lagerlegierung. Wenn die Mengen des einen oder der mehreren Elemente über 3 Gew.-%
hinausgehen, dann wird es schwierig, die Elemente in der Aluminiummatrix
gleichförmig
zu verteilen, und die Festigkeit der Lagerlegierung wird verschlechtert.
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Das
erfindungsgemäße Mehrstoffgleitlager
wird durch ein Verfahren hergestellt, das die folgenden Stufen umfasst:
Bindung
der Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung an die Lagerlegierungsschicht
auf Aluminiumbasis;
Bindung der Lagerlegierungsschicht auf
Aluminiumbasis an die Stahlstützschicht
auf dem Wege über
die Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung; und
Unterwerfen
des so erhaltenen Mehrstoffmaterials einer Mischkristallbehandlung
eines Erhitzens auf eine Temperatur von 460°C bis 520°C über einen Zeitraum von 10 bis
30 Minuten, gefolgt von einer raschen Abkühlung zur Verfestigung der
Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis.
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Die
Erfindung wird anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen
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1 einen Querschnitt einer
Ausführungsform
eines Mehrstoffgleitlagers; und
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2 eine ähnliche Zeichnung wie 1, die eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Mehrstoffgleitlagers
darstellt.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine
Ausführungsform
eines Mehrstoffgleitlagers beschrieben. Eine Querschnittsansicht
des Mehrstoffgleitlagers 1 ist in 1 gezeigt. Das Mehrstoffgleitlager 1 ist
so gebaut, dass eine Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis 4 über eine
Zwischenschicht aus einer Aluminiumlegierung 3 an eine
Stahlstützschicht 2 bzw.
eine Stahlstütze 2 gebunden
ist. Die Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung 3 besteht
aus zwei Schichten, nämlich
eine untere Schicht 5, die an der Seite der Stahlstützschicht 2 vorliegt,
und eine obere Schicht 6 an der Seite der Lagerlegierungsschicht
auf Aluminiumbasis 4.
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Die
Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis 4 hat, auf das
Gewicht bezogen, folgende Zusammensetzung:
- (1)
3% bis 20% Sn und/oder
- (2) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Cu, Zn, Mg und Si, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von
0,1% bis 7% und/oder
- (3) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Mn, V, Mo, Cr, Co, Fe, Ni und W, in einer Menge oder einer Gesamtmenge
von 0,01% bis 3% und/oder
- (4) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus B (Bor), Ti und Zr, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von
0,01% bis 2% und/oder
- (5) mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Pb, Bi und In, in einer Menge oder einer Gesamtmenge von nicht
mehr als 3%.
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In
den zwei Unterschichten 5 und 6 der Zwischenschicht
aus der Aluminiumlegierung 3 besteht die untere Schicht 5 aus
2 bis 8 Gew.-% Si und zum Rest aus Al und erschmelzungsbedingten
Verunreinigungen, während
die obere Schicht 6, auf das Gewicht bezogen, aus mindestens
einem Element, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Mn,
mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Cu, mehr als 0% bis nicht mehr
als 2% Mg, mehr als 0% bis nicht mehr als 2% Fe und zum Rest aus
Al und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht.
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Im
Folgenden wird nun ein Herstellungsverfahren für das in 1 gezeigte Mehrstoffgleitlager 1 beschrieben.
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Durch übliches
Gießen
und Walzen wird eine Platte aus einer Lagerlegierung auf Aluminiumbasis
hergestellt, aus der die Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis 4 hergestellt
wird.
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Eine
Platte aus einer Aluminiumlegierung, aus der die untere Schicht 5 der
Zwischenschicht aus der Aluminiumlegierung 3 hergestellt
wird, wird durch übliches
Gießen
und Walzen erzeugt. Eine weitere Platte aus einer Aluminiumlegierung,
aus der die obere Schicht 6 aus der Zwischenschicht aus
der Aluminiumlegierung 3 hergestellt wird, wird gleichfalls
durch übliches
Gießen
und Walzen erzeugt. Die zwei Platten aus den Aluminiumlegierungen
werden durch Verwalzen miteinander verbunden, wodurch die laminierte
Platte aus den Aluminiumlegierungen für die Zwischenschicht erzeugt
wird.
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Die
Platte aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis und die laminierte
Platte aus den Aluminiumlegierungen werden durch Verwalzen miteinander
verbunden, wodurch eine mehrschichtige Platte aus Aluminiumlegierungen
erzeugt wird.
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Die
mehrschichtige Platte aus Aluminiumlegierungen wird auf einen kohlenstoffarmen
Stahlstreifen, der als Stahlstütze
fungiert, aufgelegt, und die Schichten werden miteinander durch
Walzen verbunden, wodurch ein Bimetallmaterial hergestellt wird,
bei dem die Platte aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis an den
Streifen aus kohlenstoffarmem Stahl über die laminierte Platte aus
der Aluminiumlegierung als Zwischenschicht gebunden ist.
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Nachstehend
werden die Platte aus der Lagerlegierungsplatte auf Aluminiumbasis,
die laminierte Platte aus Aluminiumlegierungen für die Zwischenschicht und der
Streifen aus kohlenstoffarmem Stahl als Lagerlegierungsschicht auf
Aluminiumbasis 4, als Zwischenschicht aus den Aluminiumlegierungen 3 und
als Stahlstützschicht
bzw, Stahlstütze 2 bezeichnet.
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Nachdem
das Bimetall auf die oben beschriebene Weise hergestellt worden
ist, wird es bei einer Temperatur von etwa 350°C 3 Stunden lang geglüht und nachfolgend
einer Mischkristallbehandlung bei einer Temperatur von 460°C bis 520°C über einen
Zeitraum von 10 bis 30 Minuten unterworfen, wodurch in der Lagerlegierungsschicht
auf Aluminiumbasis 4 die Elemente Cu, Zn, Mg und/oder Si
in der Aluminiummatrix aufgelöst werden.
Im Temperaturbereich der Mischkristallbehandlung wird aufgrund des
oben erwähnten Si-Effekts
verhindert, dass in der unteren Schicht 5 der Zwischenschicht
aus den Aluminiumlegierungen 3 eine intermetallische Al-Fe-Verbindung
auftritt.
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Das
Bimetallmaterial wird nach dem Erhitzen bei der Mischkristallbehandlung
rasch abgekühlt,
wodurch die Lagerlegierungsschicht auf Aluminiumbasis 4 verfestigt
wird. Danach wird das Bimetallmaterial zu halbkreisförmiger Gestalt
oder zu zylindrischer Gestalt verformt, so dass ein Mehrstoffgleitlager
hergestellt wird. Das Bimetallmaterial kann gegebenenfalls nach
der Mischkristallbehandlung durch Erhitzen und rasches Abkühlen einer
künstlichen
Alterungsbehandlung, beispielsweise bei einer Temperatur von 150°C bis 200°C, 20 Stunden
lang unterworfen werden.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ist es möglich,
das Auftreten einer brüchigen
intermetallischen Al-Fe-Verbindung in der unteren Schicht 5 an
der Grenzfläche
zwischen der Stahlstütze 2 und
der Zwischenschicht aus den Aluminiumlegierungen 3 während der
Mischkristallbehandlung zu verhindern. Es besteht daher kein Risiko,
dass die Zwischenschicht aus den Aluminiumlegierungen 3 sich
von der Stahlstütze 2 delaminiert.
Deswegen kann das erfindungsgemäße Mehrstoffgleitlager
dauerhaft in Hochleistungsmotoren eingesetzt werden.
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Die 2 zeigt eine Alternative
der ersten Ausführungsform
der 1, die sich von
der ersten Ausführungsform
dahingehend unterscheidet, dass die Zwischenschicht aus Aluminiumlegierungen 7 eine
dreischichtige Struktur hat, welche aus einer unteren Schicht 8,
die an die Stahlstütze 2 angrenzt,
einer Mittelschicht 9, die an die untere Schicht 8 gebunden
ist und die an der anderen Seite der Lagerlegierungsschicht auf
Aluminiumbasis 4 als die untere Schicht 8 gebunden
ist, und einer oberen Schicht 10, die an die Mittelschicht 9 gebunden
ist, besteht.
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Die
oberen und die unteren Schichten 8 und 10 bestehen
aus einer Aluminiumlegierung mit der gleichen chemischen Zusammensetzung
wie diejenige der unteren Schicht 5 der ersten Ausführungsform,
und die Mittelschicht 9 besteht aus einer weiteren Aluminiumlegierung
mit der gleichen chemischen Zusammensetzung wie diejenige der oberen
Schicht 6 der ersten Ausführungsform.
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Nachfolgend
werden Versuchsergebnisse beschrieben.
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Die
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden,
um festzustellen, ob bei erfindungsgemäßen Probekörpern
2 und
5 und
Vergleichsprobekörpern
1,
3,
4 und
6 bis
13 eine
brüchige
intermetallische Al-Fe-Verbindung
an der Grenzfläche
zwischen der Zwischenschicht und der Stahlstütze gebildet wird, wenn entsprechende
Mehrstoffgleitlager-Probekörper
auf verschiedene Temperaturen der Mischkristallbehandlung erhitzt
werden. Die Probekörper
1 und
11 bis
13 enthalten
eine Zwischenschicht mit einschichtiger Struktur. Die chemischen
Zusammensetzungen beider Schichten aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis
sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Probekörper
3,
4,
6 und
7 enthalten
eine Zwischenschicht mit Doppelschichtstruktur. Die chemischen Zusammensetzungen
beider Schichten aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erfindungsgemäßen Probekörper
2 und
5 enthalten
eine Zwischenschicht mit Dreischichtstruktur. Die chemische Zusammensetzung
beider Schichten aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis ist in
Tabelle 2 gezeigt. Tabelle
1
(Chemische
Zusammensetzung (Gew.-%)) Tabelle
2
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Aus
Tabelle 1 wird ersichtlich, dass bei den erfindungsgemäßen Probekörpern selbst
beim Erhitzen auf eine hohe Temperatur von 520°C keinerlei Al-Fe-Verbindung
beobachtet wurde. Das Material besitzt daher einen hohen Verhinderungseffekt
des Auftretens der Al-Fe-Verbindung. Wenn daher beispielsweise die
Temperatur der Mischkristallbehandlung auf 480°C festgelegt wird, dann besteht
selbst dann, wenn die tatsächliche
Behandlungstemperatur über
480°C hinausgeht,
kein Risiko, dass eine Al-Fe-Verbindung erzeugt wird. Aus diesem
Grunde ist es daher nicht erforderlich, die Temperatur genau zu
kontrollieren, wenn erfindungsgemäß die Mischkristallbehandlung
durchgeführt
wird.
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Die
folgende Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse eines Zugversucht der Schicht
aus der Lagerlegierung und eines Ermüdungsversuchs von Gleitlagern
gemäß der Erfindung
und gemäß den Vergleichsprobekörpern, die in
Tabelle 1 gezeigt sind.
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Die
Tabelle 4 zeigt die Bedingungen des Ermüdungstests. Tabelle
3
Tabelle
4
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Aus
Tabelle 3 wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Probekörper hohe
spezifische Lasten haben, ohne dass eine Ermüdung auftritt und dass sie
eine ausgezeichnete Ermüdungbeständigkeit
haben; dies deswegen, weil die erfindungsgemäßen Probekörper einer Mischkristallbehandlung
bei hoher Temperatur unterworfen worden waren, so dass die Schichten
aus der Lagerlegierung verfestigt worden sind.
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Aus
dem Obigen wird ersichtlich, dass erfindungsgemäß ein Mehrstoffgleitlager bereitgestellt
wird, bei dem eine gute Bindungsfestigkeit zwischen der Schicht
aus der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis und der Stahlstütze gewährleistet
ist. Es wird weiterhin ersichtlich, dass die Lagerlegierung auf
Aluminiumbasis verfestigt worden ist, so dass das Lager eine ausgezeichnete
Ermüdungsbeständigkeit
hat.
