DE830269C - Multi-layer warehouse - Google Patents

Description

Mehrschichtenlager Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung voii Lagert. besonders Hochleistungslagern für Kurbelwellenzapfen oder Pleuel- oder Schubstangen von Verbrennungskraftmaschinen. Hauptgegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines Lagers mit höherer Ermüdungs- und Korrosionsfestigkeit als die der bekannten Lager.Multilayer Bearings The present invention relates to manufacturing voii stored. especially high-performance bearings for crankshaft journals or connecting rods or Push rods of internal combustion engines. The main object of the invention is Manufacture a bearing with higher fatigue and corrosion resistance than that of known bearings.

1?in Lager mit befriedigenden Eigenschaften ist in der amerikanischen Patentschrift 2 316 119 beschriehen. 1? s besteht aus einem Stahlstützkörper, einer gut w@irmeleitfähigen Schicht eines Nichteisentnetalls mit einem mittleren Elastizitätsmodul, z. 1i. aus Kupfer. Silber oder deren Legierungen, und einer dünnen Oberflächenschicht aus einem 1_agermetall von etwa 0,025 bis 0,05 min (0,00l bis 0,0O2") Dicke. die die Gleitfläche darstellt. Diese 1_ager habet sich im allgemeinen gut bewährt, sie versagen aber bei starken Drucken.1? In bearings with satisfactory properties is described in American patent specification 2,316,119. 1? It consists of a steel support body, a highly thermally conductive layer of a non-ferrous metal with a medium modulus of elasticity, e.g. 1i. made of copper. Silver or its alloys, and a thin surface layer of a 1_ bearing metal about 0.025 to 0.05 min (0.001 to 0.0O2 ") thick, which represents the sliding surface. These bearings have generally proven themselves well, but they fail strong printing.

[in allgemeinen wurden bei diesen Lagern als Zwischenschicht Kupfer-Blei-Legierungen und als I.atifschic1it hochziiluhaltige Legierungen verwendet. Zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit der Lauffläche wurden Bleilegierungen an Stelle von Zinnlegierungen verwendet. Blei hat aber -den Nachteil, daß es bei heißen Schmierölen korrodiert, weshalb dem Blei zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit wenigstens 5010 Zinn zulegiert wurde. Aber auch Laufschichten aus Blei-Zinn-Legierungen korrodieren nach einer gewissen Zeit, weil das Zinn bei der Gebrauchstemperatur in die Kupfer-Blei-Zwischenschicht diffundiert. Diese Diffusion verursacht bei derartigen Lagern, die sich sonst bewährt haben, viele Störungen.In general, copper-lead alloys were used as the intermediate layer in these bearings and high-content alloys were used as the intermediate layer. To improve the fatigue strength of the tread, lead alloys were used instead of tin alloys. However, lead has the disadvantage that it corrodes in hot lubricating oils, which is why at least 5010 tin was added to the lead to increase its resistance to corrosion. But running layers made of lead-tin alloys also corrode after a certain time, because the tin diffuses into the copper-lead intermediate layer at the service temperature. This diffusion causes many disturbances in bearings of this type, which have otherwise proven themselves.

Gemäß vorliegender Erfindung ist es jedoch möglich, diese Diffusion zu steuern, und damit ein Lager herzustellen, das den bisher bekannten Lagern hinsichtlich der Lebensdauer selbst bei ungünstigen Betriebsbedingungen überlegen ist.According to the present invention, however, it is possible to use this diffusion to control, and thus to produce a camp that the previously known bearings with regard to the service life is superior even under unfavorable operating conditions.

Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens wird nachstehend eingehend beschrieben und durch die Zeichnung noch weiter erläutert. Die Zeichnung stellt als Beispiel den Schnitt durch eine halbzylindrische Lagerschale dar, wie sie nach der Erfindung ausgebildet werden kann.Implementation of the inventive concept is detailed below described and further explained by the drawing. The drawing represents as an example the section through a semi-cylindrical Bearing shell shows how it can be formed according to the invention.

Wie festgestellt wurde, läßt sich bei Verwendung einer Zwischenschicht, wie sie oben erwähnt wurde, und die aus Silber, Kupfer oder deren Legierungen besteht, die Diffusion von Zinn aus der Gleitfläche in diese Zwischenschicht durch eine besondere Zwischenschicht (Sperrschicht) regeln. Diese Sperrschicht besteht aus Nickel, Kobalt oder Eisen in einer Dicke von o,ooi bis 0,0025 mm (o,00005 bis o,oooi"). Entsprechend der Zeichnung besteht die Lagerschale gemäß vorliegender Erfindung aus einer Stahlstützschale i, einer verhältnismäßig dicken Zwischenschicht 2, einer Diffusionssperrschiclit 3 in der angegebenen Dicke und einer Laufschicht 4. Bei einem derartigen Lager kann die Zwischenschicht 2 aus einer Legierung aus 75% Kupfer, 24% Blei und o,5% Zinn bestehen, die mit der Stahloberfläche der Stützschale fest verbunden ist. Die Laufschicht 4 besteht aus einer etwa 0,025 mm (o,ooi") dicken galvanisch niedergeschlagenen Schicht aus einer Legierung aus etwa 55% Blei, 12% Zinn und 3% Kupfer. Um die Diffusion des Zinns aus dieser galvanischen Schicht 4 zu regeln, wird auf die Zwischenschicht 2 eine Diffusionssperrschicht 3 ebenfalls galvanisch aufgebracht, die aus Nickel bestehen kann, das in einer Stärke von o,ooi bis 0,0025 mm (0,0005 bis o,ooo i "), gegebenenfalls auch mehr, niedergeschlagen wird. Um das Haften dieser Sperrschicht auf der Zwischenschicht zu erhöhen, kann außerdem zwischen diese Schichten noch eine Silberschicht eingeschaltet werden, die zwar vermutlich die Diffusion nicht beeinflußt, die Festigkeit des Lagerkörpers jedoch verbessert. Bei einem derartigen Lager wird die Diffusion des Zinns in die ZNvischenschicht verringert, so daß der Zinngehalt in der Laufschicht nicht unter 5% absinkt. Selbst wenn die Schicht ,4 im Laufe der Zeit abgetragen wird, ist noch ein guter Lauf des Zapfens auf der Diffusionssperrschicht gewährleistet. Hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit hat das Lager gemäß der Erfindung eine längere Lebensdauer als die obenerwähnten bekannten Dreischichtenlager. Auch die Korrosionsfestigkeit ist bedeutend höher. Für die Diffusionssperrschicht kann, wie erwähnt, Nickel, Kobalt oder Eisen verwendet werden oder auch, falls dies wirtschaftlich tragbar ist, Legierungen aus diesen Metallen.As has been established, when using an intermediate layer, as mentioned above, and which consists of silver, copper or their alloys, the diffusion of tin from the sliding surface into this intermediate layer can be controlled by a special intermediate layer (barrier layer). This barrier layer consists of nickel, cobalt or iron with a thickness of o, ooi to 0.0025 mm (o, 00005 to o, oooi "). According to the drawing, the bearing shell according to the present invention consists of a steel support shell i, a relatively thick intermediate layer 2, a diffusion barrier layer 3 in the specified thickness and a running layer 4. In such a bearing, the intermediate layer 2 can consist of an alloy of 75% copper, 24% lead and 0.5% tin, which is firmly connected to the steel surface of the support shell The running layer 4 consists of an approximately 0.025 mm (o, ooi ") thick galvanically deposited layer made of an alloy of approximately 55% lead, 12% tin and 3% copper. In order to regulate the diffusion of the tin from this galvanic layer 4, a diffusion barrier layer 3 is also galvanically applied to the intermediate layer 2, which can consist of nickel, which is in a thickness of o, ooi to 0.0025 mm (0.0005 to o In order to increase the adhesion of this barrier layer to the intermediate layer, a silver layer can also be inserted between these layers, which presumably does not affect diffusion, but improves the strength of the bearing body. With such a bearing, the diffusion of tin into the intermediate layer is reduced so that the tin content in the running layer does not fall below 5% Even if layer 4 is worn away over time, the pin will still run smoothly on the diffusion barrier layer With regard to fatigue strength, the bearing according to the invention has a longer life than the known ones mentioned above Three-shift warehouse. The corrosion resistance is also significantly higher. As mentioned, nickel, cobalt or iron can be used for the diffusion barrier layer or, if this is economically viable, alloys made from these metals.

In einigen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Zwischenschicht aus reinem Kupfer zu verwenden. In diesem Fall kann als Sperrschicht _\ ickel in einer Dicke von weniger als 0,0025 mm (o,oooi") verwendet werden, um die Diffusion des Zinns aus der Laufschicht zu verhindern. Ebenso kann auch Silber als Zwischenschicht verwendet werden, falls dies wirtschaftlich zu vertreten ist.In some cases it has been found useful to use an intermediate layer of pure copper. In this case, nickel less than 0.0025 mm (o, ooo ”) thick can be used as the barrier layer to prevent diffusion of the tin from the overlay. Similarly, silver can be used as an intermediate layer if this is the case is economically justifiable.

Durch das Lager gemäß vorliegender Erfindung werden nicht nur die oben beschriebenen guten Eigenschaften der Dreischichtenlager verbessert, sondern es werden zugleich auch die Nachteile vermieden, die die Dreischichtenlager bei hohen Betriebstemperaturen zeigen. Nach einer, gewissen Zeit wird bei den 1)reischichtenlagern, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, der Zinngehalt der Laufschicht durch Eindiffundieren in die Zwischenschicht verringert, wodurch die Schicht bleireicher und dann durch das Scliniiei-öl korrodiert wird. Ein weiterer Nachteil dieser Zinndiffusion ist die Bildung unerwünschter iriterinetallischer Verbindungen von Kupfer und Zinn an der Oberfläche der Zwischenschicht. Diese intermetallischen Verbindungen sind hart und spröde, was zur Folge hat, daß die Oberfläche durch Reibung oder Korrosion stark abgenutzt wird, wodurch die Brauchbarkeit des Lagers in Frage gestellt wird.By the bearing according to the present invention not only the The good properties of the three-layer bearings described above are improved, rather it also avoids the disadvantages that the three-shift warehouse with show high operating temperatures. After a certain period of time, the 1) multi-layer camps, exposed to high temperatures, the tin content of the running layer by diffusing in reduced into the intermediate layer, making the layer richer in lead and then through the Scliniiei oil is corroded. Another disadvantage of this tin diffusion is the formation of undesirable iron-metallic compounds of copper and tin the surface of the intermediate layer. These intermetallic compounds are hard and brittle, with the result that the surface is strong due to friction or corrosion wears out, thereby calling into question the usefulness of the bearing.

Es ist klar, daß auch noch andere Ausführungsformen als die vorstehend beschriebene im Rahmen der Erfindung möglich sind.It is clear that other embodiments than the above described are possible within the scope of the invention.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Me'hrschichtenlager, bestehend aus einem Stahlstützkörper, einer Zwischenschicht eines Metalls mit Hoher Wärmeleitfähigkeit und einem mittleren Elastizitätsmodul, wie Kupfer, Silber oder deren Legierungen, und einer Laufschicht aus einer zinnhaltigen Lagermetalllegierung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Z-,vischenschicht und der Laufschicht eine die Diffusion des Zinns verhindernde Sperrschicht angeordnet ist. PATENT CLAIMS: i. Multi-layer bearing, consisting of a steel support body, an intermediate layer of a metal with high thermal conductivity and an average modulus of elasticity, such as copper, silver or their alloys, and an overlay made of a tin-containing bearing metal alloy, characterized in that between the Z, mixed layer and the overlay a barrier layer preventing diffusion of the tin is arranged. 2. Lager nach @liisprucli i, dadurch gekennzeichnet, (laß die Sperrschicht aus einem Metall der Eisengruppe in einer Dicke von etwa 0,0025 mm besteht. 2. bearing according to @liisprucli i, characterized in that (Leave the iron-group metal barrier to a thickness of about 0.0025 mm. 3. Lager nach den _\iisprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, (laß die Sperrschicht aus Nickel besteht. 3. bearing according to the _ \ iisprüchen i and 2, characterized, (let the barrier layer is made of nickel. Lager nach den :\iisprücheii i bis 3, dadurch gekennzeichnet, (litt!) die Sperrschicht auf der Zwischenschicht gäl\-aniscli niedergeschlagen ist. Bearing according to: \ iisprücheii i to 3, characterized (suffered!) The barrier layer is deposited on the intermediate layer gäl \ -aniscli. 5. Lager nach den ,liisprüchen i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer Legierung aus 7 5 0/0 Kupfer, 24% Blei und o,5% Zinn besteht. 5. Bearing according to liisprüchen i to .4, characterized in that that the intermediate layer is made of an alloy of 7 5 0/0 copper, 24% lead and 0.5% Tin is made. 6. Lager nach den :lrisprüclien i bis 5, dadurch gekenuzeicluiet, (laß zwischen der Zwischenschicht und der Sperrschicht eine dünne Silberschicht angeordnet ist. Lager nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, (laß die Laufschicht aus einer Lagermetallegierung atis 85% Blei, 12% Zirin und 3% Kupfer besteht. B. Lager nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, (laß die Laufschicht in einer Dicke von weniger als 0,13 mm galvanisch aufgebracht ist. y. Lager nach den Ansprüchen i bis 8, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als Lagerschale.6. Bearing according to: lrisprüclien i to 5, characterized gekenuzeicluiet, (let a thin silver layer is arranged between the intermediate layer and the barrier layer. Bearing according to claims i to 6, characterized, (let the running layer made of a bearing metal alloy atis 85% lead , 12% zirin and 3% copper. B. Bearing according to Claims 1 to 7, characterized in that (let the running layer be galvanically applied in a thickness of less than 0.13 mm. Y. Bearing according to Claims 1 to 8 , characterized by its training as a bearing shell.