DE1063005B - Process for the production of composite materials for the production of simple bearings - Google Patents
Process for the production of composite materials for the production of simple bearingsInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen für die Herstellung von einfachen Lagern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen für die Herstellung von einfachen Lagern, die eine Stahlunterlage aufweisen, auf die als Lagerschicht eine Aluminiumlegierung unter hinreichendem Druck fest aufgewalzt ist, wobei eine wesentliche Herabminderung der Dicke der Aluminiumlegierung bewirkt wird.Process for the manufacture of composites for the manufacture of simple bearings The invention relates to a method for producing Composite materials for the manufacture of simple bearings that have a steel base have, on which an aluminum alloy under sufficient as a bearing layer Pressure is firmly rolled, with a substantial reduction in the thickness of the aluminum alloy is effected.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zwei verschiedene Aluminiumlegierungen, die direkt auf diese Weise nicht miteinander verbunden werden können, durch Walzen miteinander zu verbinden, - indem man eine Zwischenschicht aus einer Aluminiumfolie verwendet, um eine Verbindung zwischen den beiden Legierungen zu bilden.It has already been proposed to use two different aluminum alloys, which cannot be connected to each other directly in this way, by rolling to connect with each other - by making an intermediate layer of an aluminum foil used to form a bond between the two alloys.
Für eine befriedigende Verbindung einer Aluminiumlegierung durch Walzen, entweder mit einer anderen Aluminiumlegierung, wie in dem erwähnten Vorschlag, oder bei der Herstellung eines Verbundstoffes gemäß vorliegender Erfindung, muß die Aluminiumlegierung dehnbar sein, und dieser Faktor schloß bisher die Verwendung solcher Verbundstoffe aus Aluminiumlegierungen aus, die einen hohen Zinngehalt, z. B. von 10% oder mehr Zinn, enthalten, denen im allgemeinen eine ausreichende Duktilität fehlt.For a satisfactory connection of an aluminum alloy by rolling, either with another aluminum alloy, as in the mentioned proposal, or in making a composite according to the present invention, the aluminum alloy must be stretchable, and this factor has heretofore precluded the use of such composites made of aluminum alloys that have a high tin content, e.g. B. of 10% or more Tin, which generally lack sufficient ductility.
Lagermetalle aus Aluminium mit mehr als 100/o Sn sind an sich bekannt. Es wurde in der britischen Patentschrift 666 087 auch bereits vorgeschlagen, solche hochzinnhaltigen Aluminiumlegierungen einer Vorbehandlung zu unterwerfen, um ihre Duktilität zu erhöhen. Hierzu werden die Legierungen in gegossenem Zustande kalt geschmiedet, gepreßt oder gewalzt und anschließend oberhalb 225° C zwecks Rekristallisation und gleichmäßiger Verteilung des Zinns behandelt.Bearing metals made of aluminum with more than 100% Sn are known per se. It has also already been proposed in British Patent 666 087, such to subject high-tin-containing aluminum alloys to a pretreatment in order to achieve their To increase ductility. For this purpose, the alloys are cold in the cast state forged, pressed or rolled and then above 225 ° C for recrystallization and evenly distributing the tin.
Solche vorbehandelten hochzinnhaltigen Aluminiumlegierungen besitzen wohl sehr gute Laufeigenschaften, insbesondere wenn der Zinngehalt 15 0/o oder mehr beträgt, aber sie sind mechanisch weich, so daß die Legierung fest mit einer tragenden Unterlage aus festerem Material, z. B. Stahl, verbunden werden muß. Obgleich die vorbehandelte hochzinnhaltige Aluminiumlegierung hinreichend dehnbar ist für eine Verbindung mit der Unterlage durch Aufwalzen, ist es dennoch nicht möglich, sie direkt auf eine Stahlunterlage aufzuwalzen, da das spröde Aluminiumoxyd, das einen Überzug auf der Aluminiumlegierung bildet, nicht zerstört wird, so daß das darunterliegende reine Metall nicht für ein Verschweißen mit der Stahlunterlage freigelegt wird.Have such pretreated high tin content aluminum alloys probably very good running properties, especially if the tin content is 15% or more amounts, but they are mechanically soft, so that the alloy is strong with a load-bearing Base made of stronger material, e.g. B. steel, must be connected. Although the pretreated high tin content aluminum alloy is sufficiently ductile for a It is still not possible to connect it to the base by rolling it roll it directly onto a steel base, since the brittle aluminum oxide is the one The coating on the aluminum alloy is not destroyed, so that the underlying pure metal is not exposed for welding to the steel backing.
Für eine gute und feste Verbindung ist es wesentlich, daß in dem Moment des Aufwalzens die Oberfläche der Aluminiumlegierung und die gegenüberliegende Stahloberfläche sauber sind. Wegen des relativ niedrigen Schmelzpunktes des zinnreichen Bestandteiles der hochzinnhaltigen Aluminiumlegierung muß die Temperatur, bei der das Aufwalzen durchgeführt wird, unter 230° C gehalten werden, um zu vermeiden, daß der zinnreiche Bestandteil schmilzt und aus der Aluminiummatrize herausgequetscht wird. Auch würde bei einer solchen Temperatur der Stahl selbst in praktisch nicht oxydierender oder reduzierender Atmosphäre immer einen Oxydoberflächenfilm aufweisen, der ein festes Verbinden verhindert.For a good and firm connection it is essential that in the moment of rolling on the surface of the aluminum alloy and the opposite steel surface are clean. Because of the relatively low melting point of the tin-rich component the high tin content aluminum alloy must be the temperature at which the rolling is carried out to be kept below 230 ° C in order to avoid the tin-rich Component melts and is squeezed out of the aluminum die. Also would at such a temperature the steel itself in practically non-oxidizing or reducing atmosphere always have an oxide surface film that is a solid Connect prevented.
Die Erfindung hat zum Ziel, die erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden und ein verbessertes und wirksames Verfahren für die Herstellung von Verbundstoffen für die Herstellung von Lagern zu schaffen, die eine Schicht aus einer hochzinnhaltigen Aluminiumlegierung enthalten, die durch Aufwalzen unter hohem Druck und bei einer Temperatur unterhalb 230° C fest an eine Stahlunterlage gebunden ist.The invention aims to overcome the difficulties mentioned and an improved and efficient method for the manufacture of composites for the manufacture of bearings to create a layer of a high tin content Contain aluminum alloy, which by rolling under high pressure and at a Temperature below 230 ° C is firmly bound to a steel base.
Die Erfindung zur Herstellung- von Verbundstoffen für die Herstellung von Lagern besteht nun darin, daß auf einer Stahlunterlage zunächst eine Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ohne oder mit einem geringen Zinngehalt aufgebracht wird, die eine chemisch reine Oberfläche bildet und dann eine Aluminiumlegierung mit mindestens 10'0/o Zinn, die zwecks Erhöhung ihrer Duktilität vorbehandelt wurde, bei Raumtemperatur oder bei einer Temperatur unter 230' C aufgewalzt wird. Das Aufwalzen wird vorzugsweise unter einem hinreichenden Druck ausgeführt, so daß er eine wenigstens 20p/oige Herabminderung der Dicke der hochzinnhaltigen Aluminiumlegierung bewirkt.The invention for making composites for making of bearings now consists in first placing an intermediate layer on a steel base made of aluminum or an aluminum alloy with little or no tin content is applied, which forms a chemically pure surface and then an aluminum alloy with at least 10% tin, which has been pretreated to increase its ductility, is rolled on at room temperature or at a temperature below 230 ° C. The rolling up is preferably carried out under sufficient pressure so that it has at least one 20p / o Reducing the thickness of the high tin content aluminum alloy causes.
Nach einer Ausführungsform kann die Zwischenschicht auf die Unterlage bei Temperaturen oberhalb 230° C aufgewalzt werden.According to one embodiment, the intermediate layer can be applied to the base be rolled on at temperatures above 230 ° C.
Nach einer anderen Ausführungsform kann die Zwischenschicht aus reinem Aluminium auf die Stahlunterlage durch elektrolytische Abscheidung aus einer Salzschmelze aufgebracht werden.According to another embodiment, the intermediate layer can be made of pure Aluminum on the steel base by electrolytic deposition from a molten salt be applied.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Zwischenschicht durch Tauchen, Übergießen, Angießen oder ein ähnliches Verfahren aufgebracht werden. Jedes geeignete Verfahren dieser Art kann angewandt werden, das eine zusammenhängende feste Oberflächenschicht mit einer Zwischenschicht einer metallischen Verbindung ergibt, die so dünn ist, daß sie die Festigkeit der Verbindung wenig oder gar nicht beeinträchtigt. Geeignete Aluminiumlegierungen sind Aluminium-Silicium und Aluminium-Beryllium. Nach dem Überziehen wird der Streifen abgekühlt und vorbereitet für das Aufbringen -der hochzinnhaltigen Legierungsschicht und das feste Verbinden durch Aufwalzen gereinigt.According to a further embodiment, the intermediate layer can through Dipping, pouring over, pouring on or a similar process can be applied. Each Appropriate procedures of this kind can be applied, which is a coherent one solid surface layer with an intermediate layer of a metallic compound results, which is so thin that it has little or no strength of the connection impaired. Suitable aluminum alloys are aluminum-silicon and aluminum-beryllium. After coating, the strip is cooled and prepared for application -the high-tin alloy layer and the firm connection by rolling cleaned.
Vorzugsweise werden vordem Aufbringen der hochzinnhaltigen Aluminiumlegierungsschicht beide gegenüberliegenden Aluminiumlegierungsflächen gereinigt. Beide Streifen werden durch 5 Minuten langes Eintauchen in eine Lösung von Trinatriumphosphat bei 65° C gereinigt, gespült, schnell in konzentrierte Salpetersäure getaucht, erneut gespült und bei etwa 40° C getrocknet. Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung bricht das stärke Aufwalzen die beiden Aluminiumoxydüberzüge auf den gegenüberliegenden Flächen auf, so daß die darunterliegenden reinen Metalle freigelegt werden, wobei die Temperatur, bei der das Walzen erfolgt, unterhalb derjenigen gehalten wird, bei der der zinnreiche Bestandteil der hochzinnhaltigen Aluminiumlegierung zu schmelzen vermag und herausgedrückt wird.Preferably, prior to the application of the high tin content aluminum alloy layer both opposing aluminum alloy surfaces cleaned. Both strips will be by immersion in a solution of trisodium phosphate at 65 ° for 5 minutes C cleaned, rinsed, quickly dipped in concentrated nitric acid, rinsed again and dried at about 40 ° C. In the method of the present invention the thick rolling breaks the two aluminum oxide coatings on the opposite one Surfaces so that the underlying pure metals are exposed, with the temperature at which the rolling takes place is kept below that, in which the tin-rich component of the high-tin content aluminum alloy is melted capable of being pushed out.
Bei Durchführung der Erfindung gemäß einer Ausführungsform wird ein Flußstahlstreifen von der Dicke von etwa 2,54 mm in einer Atmosphäre von gespaltenem Ammoniak praktisch frei von Wasserdampf in Berührung mit einem Streifen aus technisch reinem Aluminium von etwa 0,1 mm Dicke und der gleichen Länge wie der Flußstahlstreifen auf eine Temperatur von 500° C erhitzt. Nach 15 Minuten Erhitzen werden der Stahl und der Aluminiumstreifen mit aufeinanderliegenden Kanten aus dem Ofen herausgeführt und zwischen Walzen auf etwa 250° C erhitzt. Die Bodenwalze wird angetrieben und ist vorzugsweise mit einem Material überzogen, daß die Reibung erhöht, z. B. mit Schmirgelpulver. Die obere Walze wird vorzugsweise nicht angetrieben und ist vorzugsweise mit einem Material überzogen, das die Reibung vermindert, z. B. mit Graphit.In carrying out the invention in accordance with one embodiment, a Mild steel strips about 2.54 mm thick in an atmosphere of cracked Ammonia practically free of water vapor in contact with a strip of technically pure aluminum about 0.1 mm thick and the same length as the mild steel strip heated to a temperature of 500 ° C. After 15 minutes of heating the steel will be and the aluminum strip is led out of the furnace with the edges lying on top of one another and heated between rollers to about 250 ° C. The bottom roller is driven and is preferably coated with a material that increases friction, e.g. B. with Emery powder. The top roller is preferably not driven, and is preferably coated with a material that reduces friction, e.g. B. with graphite.
Nach einer Abänderungsform wird ein Flußstahlstreifen durch Schleifen, Läppen oder Ätzen, z. B. durch anodische Behandlung in 5%iger Salzsäure bei etwa 10 A/dm2 gereinigt. Er wird dann in ein Bad, das 900/o Zinkchlorid und 100/o Ammoniumchlorid enthält bei 400° C, um einen Flußüberzug auf dem Streifen zu erzeugen, und dann bei 675° C etwa 15 Sekunden in ein Bad aus Aluminium mit 1/2 0/o Beryllium eingetaucht. Er wird dann herausgenommen und ablaufen gelassen, so daß auf der Oberfläche eine Aluminiumlegierungsschicht mit einer Dicke von etwa 0,05 mm verbleibt. Falls notwendig, kann das Abkühlen durch Besprühen oder Eintauchen in Wasser, Öl oder anderen Mitteln beschleunigt werden.According to one form of modification, a mild steel strip is made by grinding, Lapping or etching, e.g. B. by anodic treatment in 5% hydrochloric acid at about 10 A / dm2 cleaned. He is then placed in a bath containing 900% zinc chloride and 100% ammonium chloride contains at 400 ° C to create a flux coating on the strip, and then immersed in a bath of aluminum with 1/2% beryllium at 675 ° C. for about 15 seconds. It is then removed and allowed to drain, leaving a Aluminum alloy layer with a thickness of about 0.05 mm remains. If required, can be cooled by spraying or immersion in water, oil or other means be accelerated.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird der Flußstahlstreifen bei 180° C in ein Bad mit 800/o Aluminiumchlorid und 200/o Natriumchlorid eingetaucht und bei etwa 1,5 A/dm2 kathodisch behandelt, bis 0,05 mm Aluminium niedergeschlagen sind. Er wird dann herausgenommen und abgekühlt.According to a further embodiment, the mild steel strip is at Immersed 180 ° C in a bath with 800 / o aluminum chloride and 200 / o sodium chloride and cathodically treated at about 1.5 A / dm2 until 0.05 mm aluminum deposited are. It is then removed and allowed to cool.
Bei allen Ausführungsformen wird der überzogene Stahlstreifen nachher auf etwa 220° C in Berührung mit einem Streifen aus Aluminium mit 10 bis 500/o Zinn erhitzt. Nach 15 Minuten Erhitzen werden die beiden Streifen aus dem Ofen genommen und sofort durch auf etwa 220° C erhitzte Walzen geleitet, die so eingestellt sind, daß sie eine Reduktion des Aluminiumstreifens um etwa 500/o hervorrufen. Eine mit Flanschen versehene, Kanten entfernende Walze, z. B. nach der britischen Patentschrift 706149, kann verwendet werden.In all embodiments, the coated steel strip is subsequently heated to about 220 ° C. in contact with a strip of aluminum with 10 to 500% tin. After 15 minutes of heating, the two strips are removed from the oven and immediately passed through rollers heated to about 220 ° C., which are set so that they cause the aluminum strip to be reduced by about 500%. A flanged edge removing roller, e.g. British Patent 706149 can be used.
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