DE3530454A1

DE3530454A1 - Verfahren zum herstellen eines verbundgleitmaterials

Info

Publication number: DE3530454A1
Application number: DE19853530454
Authority: DE
Inventors: Sanae Nagoya Mori
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1986-03-13
Also published as: JPS6160215A; JPH0420684B2; GB2165593A; GB2165593B; GB8520770D0; US4738011A; DE3530454C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, das für den bzw. einen Gleitteil oder den bzw, einen Drehteil von verschiedenen industriellen Maschinen und Kraftfahrzeugen etc. verwendbar ist.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Bimetallstreifens (der hier als Verbundgleitmaterial bezeichnet wird), welcher zum Herstellen eines flachen bzw. ebenen Lagers o. dgl. für Kraftfahrzeuge notwendig ist, ist in der japanischen Patentveröffentlichung 27 197/1973 beschrieben (als Stand der Technik zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, das in einer solchen Benutzung angewandt werden soll). Diese Druckschrift beschreibt und zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, und zwar umfaßt dieses beschriebene Verfahren die Schritte des Gießens oder Einführens bzw. Einsetzens eines Barrens für den Gleitteil, der aus einer Legierung aus Aluminium und Zinn ausgebildet ist, in ein Schutzmaterial vom Hülsentyp, das aus reinem Aluminium ausgebildet ist, wonach beide gleichzeitig extrudiert werden, sowie außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, in dem ein Stahlmaterial an das Schutzmaterial des Verbundgleitmaterials, das in diesem Fall als ein Klebemittel dient, druckgebunden wird.

Die konventionellen Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, welche die oben beschriebenen Verfahren umfassen, haben insbesondere die folgenden Nachteile:

0 Das Verbundgleitmaterial, das extrudiert worden ist, ist vollständig von dem Schutzmaterial aus reinem Aluminium eingehüllt, und um dieses Gleitmaterial zu einem endgültig fertiggestellten Verbundgleitmaterialprodukt auszubilden,

ist der Verfahrensschritt des Schneidens bzw. Wegschneidens des Aluminiumschutzmaterials zum Zwecke des Freilegens des Gleitteils, der mittels des Schutzmaterials bedeckt ist, erforderlich, Diese Tatsache führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten« Weiterhin hat das durch die Extrusion erhaltene Gleitmaterial im Falle der Herstellung des Verbundgleitmaterials durch Extrudieren eines ebenen Barrengrundmaterials und eines ebenen Schutzmaterials, die lediglich parallel zueinander und in Kontakt miteinander angeordnet sind, die Neigung, an den Endteilen entlang der Grenzfläche aufzureißen, aufzuspringen, rissig zu werden, sich zu spalten o, dgl.

Kurz zusammengefaßt soll demgemäß mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials zur Verfügung gestellt werden, in dem die oben beschriebenen Nachteile der konventionellen Verfahren ausgeschaltet sind.

Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, das einen Gleitteil mit einer Gleitoberfläche hat, zur Verfügung gestellt, wobei dieses Verfahren gemäß der Erfindung folgende Verfahrensschritte umfaßt: Herstellen eines Grundmaterialbarrens für den Gleitteil; Bedecken von wenigstens 1/2 der äußeren Umfangsoberflache des Grundmaterialbarrens mit einem Schutzmaterial, während man eine bzw. die Barrenoberfläche, welche die Gleitoberfläche eines bzw. des Verbundgleitmaterials werden soll, als freiliegenden Teil übrig läßt, der nicht durch das Schutzteil bedeckt ist; und gleichzeitiges Extrudieren des Grundmaterialbarrens und des Schutzmaterials. Das Verbundgleitmaterial gemäß der Erfindung kann mittels Walzen dünner gemacht werden, sofern es die jeweilige Gelegenheit erfordert. Außerdem ist es möglich,, das Gleitmaterial vor oder nach der Extrusion einer wärmebehandlung zu unterwerfen, wenn das notwendig ist.

Es ist außerdem möglich, eine abgewandelte Form dieses Verbundgleitmaterials dadurch herzustellen, daß man ein hartes Trägermaterial, wie beispielsweise Stahl/mit dem Schutzmaterial, das als eine Klebe- bzw. Haftschicht verwendet wird, durch Druckbindung verbindet.

Da in dem Verfahren nach der Erfindung die Oberfläche eines bzw, des Grundmaterialsbarrens, welche der Gleitoberfläche eines bzw, des Verbundgleitmaterials entspricht, nicht mit-

^⁰ tels eines Schutzmaterials bedeckt sondern vielmehr freiliegend gelassen wird, beinhaltet dieses Verfahren keinen Schritt des Schneidens bzw. Wegschneidens des Aluminiumschutzmaterials, wie er bei den Verbundgleitmaterialien erforderlich ist, die nach konventionellen Verfahren erhal-

^ ten werden. Außerdem verhindert das Schutzmaterial, welches mehr als 1/2 der äußeren Umfangsoberflache des Barrenmaterials, das den Gleitteil bildet, bedeckt, das Auftreten von Aufreißen, Aufspringen, Rissigwerden o. dgl. am Ende bzw. an den seitlichen Enden entlang der Grenzfläche zwischen dem Grundmaterialbarren und dem Schutzmaterial.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien nachfolgend anhand

p tr

einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Figuren 1-A, 1-B, 1-C, Schnittansichten einer ersten 1-D und 1-E Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung;

Figuren 2 und 3 Schnittansichten einer zweiten

und dritten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

die jeweils Abwandlungen des Bedeckungsverfahrens sind, das in Figur 1-B anhand der ersten Ausführungsform gezeigt ist;

Figuren 4-A, 4-B, 4-C, 4-D und 4-E

Schnittansichten eines Barrens, welche Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulichen;

Figuren 5 und

Figuren 7-A und 7-B

Schnittansichten eines Barrens, welche das Bedeckungsverfahren gemäß einer fünften und sechsten Ausführungsform zeigen, die jeweils Abwandlungen des Bedeckungsverfahrens sind, das in Figur 4-B anhand der vierten Ausführungsform gezeigt ist; und

Schnittansichten eines Barrens, die eine siebente Ausführungsform des Verfahrens veranschaulichen, welche Abwandlungen der in den Figuren 4-A und 4-B anhand der vierten Ausführungsform dargestellten Verfahrensschritte umfaßt.

Es seien nun die bevorzugten Ausführungsformen der Erfin-30 dung beschrieben:

Zunächst sei auf die Figuren 1-A, 1-B, 1-C, 1-D und 1-E Bezug genommen, die das Herstellungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen, worin ein Grundmaterial-35 zaggel bzw, -barren 1 für einen Gleitteil,der aus Aluminiumlegierung ausgebildet ist, durch Gießen oder Sintern her-

gestellt wird. Die Breite W des Barrens beträgt etwa 150 bis 250 mm, und seine Länge ist 150 bis 300 mm. Die seitlichen Endteile haben halbkreisförmige Querschnitte mit einem Radius R von etwa 20 bis 50 mm, und die Dicke t des Barrens ist 40 bis 100 mm. Ein Schutzteil 2, das aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung ausgebildet ist, wird durch Extrusion, Pressen, Ziehpressen, Strangpressen o, dgl. oder Gießen um einen Teil des Barrens herum vorgesehen, welcher sich über die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche erstreckt und einen Teil von jedem der halbkreisförmigen seitlichen Enden umfaßt, welcher in den Bereich fällt, der durch jeden der Umfangswinkel A definiert ist, der von der Horizontallinie, die durch die Mitte O der Radien der halbkreisförmigen Endteile hindurchgeht und den Radius R, der durch das äußerste Ende des Schutzteils 2 gezogen ist, eingeschlossen wird, und dieser Winkel ist nicht größer als 90 Grad. Sowohl der Barren 1 als auch das Schutzmaterial 2 werden gleichzeitig extrudiert (mit einem Extrusionsverhältnis von 10 zu 50mal, d. h. die Flächenreduktion ist 1/10 bis 1/50), so daß man ein Verbundgleitmaterial 3 {extrudiertes Produkt) von 2 bis 5 mm Dicke und von 150 bis 200 mm Breite erhält. Die Dicke t¹ des unteren Teils bzw. Bodenteils des Schutzmaterials ist 10 bis 20 mm, und jeder der inneren seitlichen Endteile desselben hat ungefähr die gleiche Konfiguration,,wie diejenige des Barrens ist, während der äußere Endteil eine bogenförmige Konfiguration mit einem Radius R' von 20 bis 60 mm hat, wobei die exzentrische Mitte O¹ desselben in der vertikalen Abwärtsrichtung in einem Abstand h von 5 bis 15 mm von der Mitte O angeordnet ist. Bezüglich des Barrens und des Schutzmaterials wird, wenn notwendig, eine Wärmebehandlung vor oder nach der Extrusion ausgeführt (bei einer Temperatur, die nicht höher als die Temperatur des Verfestigungsbeginns der Aluminiumlegierung ist). Das Bezugszeichen 4 ist derjenigen Oberfläche des Gleitteils zugeordnet, die als Gleitoberfläche bezeichnet wird.

Das Produkt 3 wird als nächstes gewalzt, damit man eine dünne Platte erhält, welche die bzw. eine erforderliche Dicke hat, und das dünne Schutzmaterial 2 aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung wird dann auf einem harten Trägerteil 5 angeordnet, das als Stützmetall dient und beispielsweise eine Stahlplatte ist. Schließlich werden beide unter Druck aneinander gebunden, so daß man ein Verbundgleitmaterial 6 erhält. Beide Enden des extrudierten Produkts sind vor dem Druckbinden bzw. -verbinden weggeschnitten worden. Die speziellen Zusammensetzungen sowohl des Gleitmaterials (Lagermaterial) und des Materials für die Klebstoffschicht (welches dem oben beschriebenen Schutzmaterial entspricht), die beim Herstellen des Verbundgleitmaterials verwendet werden, sind in der Beschreibung der US-Patentschrift 4 361 629 und der britischen Patentschrift 2 080 337 beschrieben. Das heißt, es sind dies Zusammensetzungen des Gleitmaterials, die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben sind.

Die Bedingungen für die Wärmebehandlung, die vor und/oder nach der Extrusion entsprechend den Notwendigkeiten eines bestimmten Produkts ausgeführt wird, sind die gleichen, wie sie in der oben erwähnten US-Patentschrift 4 361 629 beschrieben sind,

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, die sich von der ersten Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 2 unterscheidet. Im einzelnen ist hier genau die Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil mit dem Schutzmaterial 2 bedeckt, und die anderen Herstellungsprozesse bzw. -Verfahrensschritte sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.

Tabelle 1

Probe Nr.	Bestandteile (Gewichts%)	Al	Cu	Si	Zn	Sn	Pb	Graphit	MOS 2	PbO	PbF 2	WS₂	Polyimid
1	Zusätze	Rest	0,8	3,0	3,5	0,07	1,0	-	-	-	-	-	-
2	Il	0 ,6	2,9	-	0,35	5,0	-	-	-	-	-	-
3	Il	0 ,6	2,9	-	0,7	10,0	-	-	-	-	-	-
4	Il	0 ,6	2 ,9	-	1,0	14, 0	-	-	-	-	-	-
5	Il	0 ,6	2,9	-	-	-	5, 0	-	-	-	-	-
6	Il	3,0	10,0	-	-	-	5_f 0	-	-	-	-	-
7	Il	0 ,6	2,9	-	-	-	-	5,0	-	-	-	-
8	Il	0,6	2,9	-	-	-	-	-	15,0	-	-	-
9	Il	0,6	2,9	-	-	-	-	-	-	10,0	-	-
10	Il	-	-	-	ι,ο	18,8	-	-	-	-	-	-
11	Il	0,6	2,9	-	ι,ο	14,0	-	-	20,0	-	-	-
12	Il	0,6	2, 9	-	-	-	-	-	20,0	-	-	-
13	Il	0, 6	2,9	-	0,7	10,0	-	-	15,0	-	10,C	-

-Fortsetzung-

cn -ρ-

Tabelle 1

-Fortsetzung-

14	Il	0,6	2,9	-	-	-	-	-	20,0	5,0	10,0	-
15	Il	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5,0

Die dritte Ausführungsform, die in Figur 3 gezeigt ist, unterscheidet sich ihrerseits von der zweiten Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 2, Hier erstreckt sich nämlich das Schutzteil 2 über ein wenig mehr als 1/2 der äußeren ümfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil, während die anderen Herstellungsprozesse- bzw. Verfahrensschritte die gleichen wie in der zweiten und infolgedessen auch in der ersten Ausführungsform sind.

Die Figuren 4-A, 4-B, 4-C, 4-D und 4-E zeigen Herstellungsprozesse bzw. -verfahrensschritte gemäß einer vierten Ausführungsform. Ein Grundmaterialbarren für den Gleitteil 7, der einen angenähert rechteckigen Querschnitt hat, ist aus Aluminiumbasislegierung durch Gießen oder Sintern ausgebildet und mittels eines Schutzxnaterials 8 von 10 bis 20 mm Dicke t¹ aus reiner Aluminiumlegierung bedeckt, das durch Extrusion oder Gießen über ein wenig mehr als 1/2 der äußeren Ümfangsoberfläche des Barrens 7 ausgebildet ist.

Ein Verbundgleitmaterial 9 (extrudiertes Produkt) wird dadurch erzeugt, daß sowohl der Barren 7 als auch das Schutzmaterial 8 gleichzeitig extrudiert werden.

Sofern es gelegentlich bzw. aufgrund bestimmter Gegebenheiten erforderlich ist., können der Barren 7 und das Schutzmaterial 8 vor und/oder nach der Extrusion einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, wie es bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Fall ist. Weiter wird das extrudierte Produkt nötigenfalls zu einer dünnen Platte gewalzt, wobei die Seite des Schutzteils 8 aus reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung, mit dem harten Trägerteil 5, das als Stützmetall dient und beispielsweise eine Stahlplatte ist, überlappt und an dieses Trägerteil 5 druckgebunden ist, so daß auf diese Weise ein Verbundgleitmaterial 10 erzeugt wird. Beide Enden des extrudierten Produkts werden vor der Extrusion weggeschnitten.

Es sei nun auf Figur 5 Bezug genommen., die eine fünfte Ausführungsform zeigt, wobei die Herstellungsprozesse bzw. -Verfahrensschritte die· gleichen wie diejenigen der vierten Ausführungsform sind, jedoch mit Ausnahme der Konfiguration und der Abmessung des Schutzmaterials 8. In näheren Einzelheiten heißt das, daß genau 1/2 der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens aus Aluminiumlegierung für den Gleitteil mittels des Schutzmaterials 8 bedeckt ist.

Die in Figur 6 gezeigte sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur in der Konfiguration und in der Abmessung des Schutzmaterials 8. Genauer gesagt,ist das Schutzteil 8 ein wenig größer als 1/2 der äußeren ümfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens für den Gleitteil 7, während die anderen Herstellungsschritte die gleichen wie in der fünften und demgemäß auch in der vierten Ausführungsform sind.

Die Figuren 7-A und 7-B zeigen den Formungsprozeß bzw. den Beschichtungsprozeß einer siebenten Ausführungsform, welche Abwandlungen des Formungsprozesses bzw. des Beschichtungsprozesses sind, die in den Figuren 4-A und 4-B, welche sich auf die vierte Ausführungsform beziehen, gezeigt sind. Zwei Gleitmaterialien 7-A und 7-B aus Aluminiumlegierung von überragenden Gleiteigenschaften, die unterschiedliche Zusammensetzungen haben, werden teilweise mittels des Schutzmaterials 8 bedeckt. Die anderen Herstellungsschritte sind die gleichen wie in der vierten Ausführungsform.

Wenn ein Verbundgleitmaterial in der Form eines Bimetalls oder Trimetalls durch Extrusion mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt wird, ist die Oberfläche des Grundmaterialbarrens, welche die Gleitoberfläche des Verbundmaterials werden soll, während der Extrusion freigelegt bzw, exponiert. Da die Gleitoberfläche des Verbundgleitmaterials stets freiliegt., wird es möglich, den Schritt

des Schneidens bzw. Wegschneidens, der nach dem Stande der Technik zum Zwecke des Entfernens des Schutzmaterials, da& nach dem Stande der Technik als temporäre Oberflächenschicht wirkt, notwendig ist, wegzulassen,

Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung kein überschüssiges Schutzmaterial aus reiner Aluminiumlegierung notwendig. Mit anderen Worten bedeutet das, daß es möglich wird, Materialkosten einzusparen.
10

Die oben beschriebenen Vorteile führen zu einer Verkürzung der Herstellungszeit und zu einer Verminderung der Herstellungskosten .

Wie aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, wird durch das Verfahren zum Herstellen von Verbundgleitmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung das angestrebte Ziel erreicht, und dieses Verfahren hat einen außerordentlich vorteilhaften praktischen Wert.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er sich aus den gesamten Unterlagen ergibt, in vielfältiger Weise abwandeln und verwirklichen.

Claims

KRAUS · WEiSERT & PARTNER PATENTANWÄLTE O O J U 4 5 4 UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. DIPL.-ING. ANNEKÄTE WEISERT · DIPI PHYS. JOHANNES SPIES THOMAS-WIMMER-RINS 15 ■ D - BOOO MÜNCHEN 22 · TELEFON 088/22 73 77 TELEGRAMM KRAUSPATENT · TELEX 5-212156 kpat d · TELEFAX (O89) 22 79 94 5103 JS/ge DAiDO Metal company ltd, Nagoya/JAPAN Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials, K das einen Gleitteil hat, der mit einer Gleitoberfläche ♦ versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: 5

Herstellen eines Grundmaterialbarrens (1; 7) für den Gleitteil;

Bedecken von wenigstens der Hälfte der äußeren Umfangsoberfläche des Grundmaterialbarrens (1; 7) mittels eines Schutzmaterials (2; 8)* wobei eine bzw, die Oberfläche, welche die Gleitoberfläche des Verbundgleitmaterials (6; 10) werden soll, als ein freiliegender Teil, der nicht mittels des Schutzmaterials (2; 8) bedeckt ist, frei- bzw. übriggelassen wird; und

gleichzeitiges Extrudieren sowohl des Grundmaterialbarrens (1; 7) als auch des Schutzmaterial (2; 8),

2. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundgleitmaterial (6; 10) aus wenigstens einer Schicht von Aluminiumlagermaterial ausgebildet ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmaterial (2; 8) von reinem Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Verbundgleitmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzmaterials (2; 8) als eine haftende Schicht dient und an ein hartes Trägerteil (5), wie beispielsweise Stahl, druckgebunden wird.