ES2198785T5 - Material compuesto estratificado para elementos de friccion y procedimiento para su obtencion. - Google Patents

Material compuesto estratificado para elementos de friccion y procedimiento para su obtencion. Download PDF

Info

Publication number
ES2198785T5
ES2198785T5 ES98964365T ES98964365T ES2198785T5 ES 2198785 T5 ES2198785 T5 ES 2198785T5 ES 98964365 T ES98964365 T ES 98964365T ES 98964365 T ES98964365 T ES 98964365T ES 2198785 T5 ES2198785 T5 ES 2198785T5
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
composite material
alloy
copper
bearing
bearing alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES98964365T
Other languages
English (en)
Other versions
ES2198785T3 (es
Inventor
Gerd Andler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7854543&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2198785(T5) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Federal Mogul Wiesbaden GmbH filed Critical Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Publication of ES2198785T3 publication Critical patent/ES2198785T3/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2198785T5 publication Critical patent/ES2198785T5/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
    • B22D19/085—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal of anti-frictional metal
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/10—Alloys based on copper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/912—Metallic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12757—Fe
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12785—Group IIB metal-base component
    • Y10T428/12792—Zn-base component
    • Y10T428/12799—Next to Fe-base component [e.g., galvanized]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Material compuesto estratificado para elementos de fricción, tales como semicojinetes o casquillos para cojinete, con un material de soporte de acero y con una aleación para cojinetes sobrecolada, que está exenta de plomo y que está basada en cobre-cinc, caracterizado porque el material compuesto estratificado se obtiene por medio de un proceso continuo de colada en banda, porque la aleación para cojinetes presenta una configuración estructural heterogénea, estando presente entre la aleación para cojinetes (3, 3'') y el material de soporte (1, 1'') una zona de unión metalúrgica (2, 2''), que presenta desde un 80 hasta un 95 % de hierro, las impurezas usuales y estando constituido el resto por cobre y que está cristalizada en forma cúbica, presentando la estructura heterogénea fases a y ß y estando presentes las fases a y ß, en estado colado, tras el enfriamiento, en la relación comprendida entre 1, 5 y 3, 0, porque el material compuesto estratificado se somete a un tratamiento térmico, tras elenfriamiento de la aleación para cojinetes sobrecolada, porque la relación entre las fases a y ß aumenta hasta 6 después del proceso de recocido y porque la aleación para cojinetes presenta la siguiente composición: cobre 55 - 63 % aluminio 1, 5 - 2, 5 % hierro 0, 5 - 0, 8 % manganeso 1, 8 - 2, 2 % níquel 0, 7 - 1 % estaño 0 - 0, 1 % zinc resto

Description

Material compuesto estratificado para elementos de fricción y procedimiento para su obtención.
La invención se refiere a un material compuesto estratificado según las características de la parte introductoria de las reivindicaciones 1 o 2.
En general, los cojinetes de soporte sirven para la absorción y para la transmisión de fuerzas y, concretamente, tanto de las fuerzas axiales como también de las fuerzas radiales entre componentes que se mueven relativamente entre sí. Esto significa que son necesarios cojinetes para casi todos los movimientos giratorios y para casi todos los movimientos oscilantes, rotatorios. Por lo tanto, los cojinetes constituyen un elemento mecánico imprescindible en todas las máquinas y equipos y, por lo tanto, especialmente en los motores de combustión interna.
Si se consideran en los modernos motores de combustión interna los puntos de cojinete más importantes, que se presentan en los mismos (cojinete principal, cojinete de la biela, casquillo para el pasador del pistón, casquillo para el árbol de levas, etc.), se tendrá una buena visión de conjunto del gran número de propiedades, a menudo contradictorias, que debe cumplir el material para los cojinetes.
Según el tipo del cojinete y del tipo de motor, no sólo hay que tener en cuenta diferentes particularidades de la construcción, sino que e presentan, también, solicitaciones muy diversas (fuerzas de gases, fuerzas de masas, velocidades de fricción). En el transcurso del tiempo se han revelado como especialmente adecuados los materiales compuestos, constituidos por varias capas, para el complejo perfil de requisitos que resulta de tales solicitaciones (tales como la elevada resistencia a la fatiga, la elevada resistencia al desgaste por rozamiento, la insensibilidad al gripado, la elevada resistencia a la corrosión, la elevada resistencia a la cavitación, etc.). Así, por ejemplo, actualmente pertenecen al estado de la técnica los materiales compuestos con dos o bien con tres capas. En este caso, un cuerpo de apoyo de acero proporciona al cojinete de fricción la resistencia mecánica necesaria y un correcto asiento fijo en la carcasa. El metal del cojinete, aplicado por medio de plaqueado por laminación, colada en banda o sinterización, cumple a este respecto las propiedades ya mencionadas, completando el sistema compuesto adicionalmente, además, una capa de fricción que se aplica, la mayoría de las veces, de manera galvánica, con capa intermedia, que sirve como barrera contra la difusión.
Si se consideran las tendencias del desarrollo en el campo de los motores Diesel del futuro, se ponen de manifiesto, en primer lugar, dos condiciones marco, principales: la reducción al mínimo del consumo de combustible y la reducción de las emisiones de substancias nocivas.
Frente a los motores Diesel usuales, esto se consigue por medio de la inyección directa, es decir, por medio del aumento de la presión de la combustión y por medio de la turbocompresión. Por este motivo, se plantean las máximas exigencias a las nuevas generaciones de motores, especialmente a los materiales para los cojinetes. Evidentemente, la tendencia está dirigida hacia materiales cada vez con mayor capacidad de carga, lo cual ha conducido ya en el caso de los cojinetes de la biela a nuevos materiales compuestos estratificados. De este modo el cojinete fabricado mediante bombardeo catódico se ha convertido, en este campo, en un componente fijo en el mercado (la capa de rodadura está constituida por una capa de fricción aplicada superficialmente mediante pulverización catódica). Con este tipo de cojinete se pueden realizar, sin problemas, las máximas cargas.
Sin embargo, los requisitos exigidos en otros campos a los materiales para cojinetes, tales como, por ejemplo, el alojamiento del pasador del pistón, se han acrecentado de tal manera, que únicamente pueden ser dominados por los materiales para los casquillos tradicionales, empleados en los mismos, a base de acero/bronce al plomo, mediante el amento del diámetro del pasador del pistón y por medio de una carga específica, reducida de esta manera. Sin embargo, este desarrollo está dirigido hacia una dirección falsa, ya que, de este modo, se acrecientan las masas oscilantes y, por lo tanto, la altura de construcción del motor, lo cual se opone a una reducción del peso, que es buscada de manera general. Otro problema que se presenta debido al empleo de las aleaciones de bronce al plomo, consiste en su deficiente resistencia a la corrosión.
De este modo, se pone claramente de manifiesto que, por ejemplo, únicamente pueden cumplirse las futuras necesidades del mercado en el campo de los materiales para los casquillos, por medio de un nuevo sistema de material compuesto que debe ser desarrollado. A este sistema se plantean los siguientes requisitos técnicos y económicos: el material compuesto debe poder resistir cargas máximas, debe tener una elevada resistencia a la corrosión a temperaturas de hasta 200ºC en un medio ambiente agresivo (material fuertemente solicitado por parte de los aditivos del aceite, residuos de la combustión en el aceite y fuerte contaminación del aceite como consecuencia de los prolongados intervalos de mantenimiento) y debe poder ser fabricado de manera económica.
En la publicación EP 0 681 114 se ha descrito un material compuesto estratificado, que está constituido por acero con un material para cojinetes de fricción, constituido por una aleación de forja de cobre-zinc, como la que encuentra aplicación como material para casquillos de cojinetes o bien como material para discos de arranque. La obtención de este material compuesto se lleva a cabo por medio de plaqueado por laminación. Un tratamiento térmico, que se lleva a cabo después del plaqueado, aumenta la resistencia de unión entre el acero y el metal para los cojinetes, como consecuencia de los procesos de difusión.
Este sistema compuesto está constituido, en el caso de la obtención, en contra de lo que ocurre en el caso del procedimiento descrito en esta solicitud, por un procedimiento de plaqueado por laminación. En este caso se presenta, como consecuencia de la presión de la laminación, una adhesión mecánica como consecuencia del dentado de las superficies de los dos materiales. Ciertamente, un recocido por difusión, realizado a continuación, refuerza esta unión, pero, sin embargo, no conduce a un enlace por unión positiva, así como tampoco conduce a una unión metalúrgica, como ocurre en el caso de la fundición, es decir, en el caso de un contacto entre una fase líquida y una fase sólida.
Además, se ha observado que también el proceso, descrito en la publicación EP 0 681 114, es más costoso, en lo que se refiere a los costes de obtención, que la fundición, que se ha sido comparada con el mismo, puesto que antes de que el material compuesto sea fabricado por medio del plaqueado por laminación, debe producirse la banda de CuZn31Si por medio de un proceso de colada independiente. Solamente en una etapa de trabajo posterior se puede formar el material compuesto por medio del plaqueado del material compuesto. Sin embargo, durante la colada del acero puede ser fabricado el material compuesto en una etapa de trabajo.
La publicación DE-OS 25 48 941 describe un procedimiento para la formación de objetos metálicos, en forma de barra, según el cual son aplicadas varias capas del mismo material. Por lo tanto, se han previsto varias cubas de colada. La capa, que se forma sobre la banda, respectivamente en el punto de colada, es retirada de manera continua y es refrigerada en cada caso. Con esta finalidad, se han previsto instalaciones de refrigeración correspondientes por debajo de la banda.
Se conoce por la publicación DE-PS 10 63 343 un procedimiento para la colada en banda de bronce al plomo, según el cual se calienta la banda de acero a una temperatura de aproximadamente 1.100ºC, para evitar una distorsión de la banda. Como paso previo se configurará la banda para dar un perfil en forma de U con los bordes doblados. Tras la colada y el enfriamiento de la banda, con relación a la cual, sin embargo, no se han dado explicaciones, la banda es fresada hasta el espesor deseado y, a continuación, se bobina.
Se conoce por la publicación DE 44 37 565 A1 un procedimiento para la obtención de un material compuesto, colado, de acero, No se trata de un procedimiento continuo para colada en banda, sino que se trata de un procedimiento de colada estacionario o bien por centrifugación, según el cual se revisten los semicojinetes ya conformados. Esta aleación para cojinetes, a base de cobre, contiene níquel y silicio en una relación determinada de manera, que se reprimen las fases frágiles de siliciuro de hierro en la zona de unión. El elemento de fricción, que debe ser revestido, se somete a un calentamiento previo, eligiéndose la temperatura de para el calentamiento previo en función del espesor del acero. Este procedimiento es adecuado, únicamente, para cojinetes de gran tamaño y, por lo tanto, para piezas caras. Este procedimiento conocido no puede ser empleado para la obtención en serie, como se requiere en el caso de los cojinetes con dimensiones más pequeñas, con espesores del acero por debajo de 10 mm.
La tarea de la invención consiste en proporcionar un material compuesto estratificado, que sea adecuado para los puntos de soporte, en el que se de una fricción mixta, que sea resistente a la corrosión y se pueda ser conformado en frío y que resiste cargas máximas.
La tarea se resuelve por medio de las características de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2.
La obtención del material compuesto estratificado, según la invención, para elementos de fricción, tales como semicojinetes o casquillos para cojinetes, según el cual se aplica sobre un material de soporte, especialmente de acero, una aleación para cojinetes por medio de un procedimiento continuo de colada en banda sobre el material de soporte, se lleva a cabo por medio de un procedimiento en el que el material de soporte se somete a un calentamiento previo a una temperatura comprendida entre 1.000ºC y 1.100ºC, y se sobrecuela con una aleación para cojinetes, exenta de plomo, que se forma de manera heterogénea, a base de cobre-cinc o de cobre-aluminio, con una temperatura comprendida entre 1.000ºC y 1.250ºC, enfriándose el material compuesto estratificado, en el transcurso de 2 a 4 minutos, desde la temperatura de colada de la aleación para cojinetes hasta por debajo de 100ºC.
De manera preferente, se enfriará el material compuesto estratificado, en el transcurso de los primeros 30 segundos, desde la temperatura de colada de la aleación para cojinetes hasta su temperatura de solidificación.
Se ha puesto de manifiesto que pueden ser cumplidos los requisitos exigidos al material compuesto estratificado por medio de las aleaciones de cobre de elevada resistencia. A éstas pertenecen el latón especial o el bronce al aluminio que, además de ofrecer una elevada capacidad de carga, ofrecen a ventaja, con respecto a la compatibilidad con el medio ambiente, de que no contienen plomo. En principio, puede partirse, en este grupo de materiales, de dos morfologías de estructura diferente: sistemas de aleación, que se solidifican de manera homogénea (por ejemplo, CuA18 o bien CuZn31Si) y sistemas de aleación, que forman una estructura heterogénea (por ejemplo, CuAl10Fe o bien CuZn40A1).
Los materiales "homogéneos" están constituidos por un cristal mixto \alpha y poseen, además de buenas propiedades de fricción, también una buena capacidad de conformación en frío. Por el contrario, las aleaciones "heterogéneas" tienen mayores resistencias al desgaste por rozamiento, favorecidas por su constitución estructural polifásica, pero tienen una peor capacidad de conformación en frío.
\newpage
Los materiales compuestos con aleaciones para cojinetes a base de cobre-zinc o cobre-aluminio únicamente podían ser fabricados hasta ahora por medio de los procedimientos de colada por centrifugación. Hasta el presente no han encontrado aplicación los procedimientos continuos de colada en banda, puesto que se formaban fases frágiles, en el momento de la colada del material de substrato, en la región de la zona de unión, que no permitían la conformación del material compuesto. Sin embargo, esto es imprescindible para la obtención económica, por ejemplo, de los cojinetes de fricción o de los casquillos. De manera sorprende se ha comprobado, que estos materiales compuestos pueden ser conformados, por ejemplo, sin que se desprenda el metal para cojinete sobrecolado, del material de substrato, cuando se respeten los parámetros del procedimiento precedentemente citados. Mediante la conducción del proceso durante la colada del acero es posible conseguir un material compuesto, que permite, en conjunto, una conformación del 25% como mínimo.
La zona de unión, en la transición con respecto al acero, tiene una ductilidad suficiente, es decir, que se evitó la formación de fases frágiles en la transición acero/metal para cojinetes. De este modo quedaban cumplidas las condiciones previas para un procesamiento ulterior del compuesto estratificado como banda por medio de procesos de conformación tales como la laminación o el curvado por medio de rodillos, por ejemplo para la obtención de un casquillo.
Cuando la aleación para cojinetes sea una aleación de cobre-aluminio, se llevará a cabo, después de la aplicación de la aleación para cojinetes y después del proceso de enfriamiento, de manera preferente un tratamiento de recocido a 600ºC hasta 750ºC durante un período de tiempo comprendido entre 4 y 10 horas. En el caso de una aleación de cobre-zinc, ventajosamente se someterá a un recocido al material compuesto estratificado, de manera correspondiente, a una temperatura comprendida entre 400ºC y 550ºC, durante un periodo de tiempo comprendido entre 4 y 10 horas.
De manera preferente, la aleación para cojinetes se fundirá con un espesor D_{L}, que presente, con respecto al espesor D_{T}, del material de soporte, una relación D_{L}/D_{T} = 1 a 2. La configuración de la zona de unión puede ser influenciada por medio de la relación entre los espesores.
El material compuesto estratificado para los semicojinetes o para los casquillos de los cojinetes es una aleación para cojinetes exenta de plomo, que está basada en cobre-cinc o en cobre-aluminio y que tiene una constitución estructural heterogénea, estando presente una zona de unión metalúrgica entre la aleación para cojinetes y el material de soporte, que presenta entre un 80 y un 95% de hierro, las impurezas usuales y el resto está constituido por cobre, la cual presenta una forma cristalina cúbica.
La determinación de los componentes de la aleación de la capa de unión se lleva a cabo, de manera ventajosa, por medio de un análisis radiológico de energía dispersiva (EDX) por medio de la microscopía electrónica de barrido. Se entiende por una zona de unión metalúrgica aquella zona de unión, que se forma como capa intermedia, claramente reconocible, como consecuencia de los procesos de difusión de, por ejemplo, los elementos de la aleación sobrecolada en el material de soporte sólido. En la mayoría de los casos se representa esta zona de unión como cristal mixto o como fase intermetálica de ambos materiales.
El elevado contenido en hierro procede del material de soporte de acero, mientras que el contenido en cobre es proporcionado por la aleación para cojinetes. Además de estos dos componentes, que determinan la estructura de la zona de unión metalúrgica, pueden estar contenidas, también, pequeñas cantidades de los restantes componentes de la aleación. Esta zona de unión metalúrgica garantiza una elevada adhesión y una elevada capacidad de carga del conjunto del material compuesto estratificado.
De manera preferente, el espesor de la zona de unión se encuentra en el intervalo comprendido entre 5 y 50 \mum.
La estructura heterogénea de la aleación para cojinetes sería desfavorable desde el punto de vista de la aptitud a la conformación en frío del material, Sin embargo, se ha comprobado, de manera sorprendente, que la estructura heterogénea no es desfavorable cuando esté presente una relación equilibrada entre las fases \alpha y \beta.
Las fases \beta se forman a temperaturas elevadas y deben transformarse, para garantizar una buena capacidad de conformación, entre otras cosas, en la fase \alpha. Por otro lado, deben estar presentes también contenidos suficientes de la fase \beta, para obtener la heterogeneidad de la configuración estructural, puesto que ésta influye ventajosamente sobre la resistencia al desgaste por rozamiento.
La transformación de la fase \beta puede ser controlada por medio del enfriamiento tras la sobrecolada, siendo deseable, desde el punto de vista económico, un enfriamiento tan rápido como sea posible. Se ha puesto de manifiesto que un enfriamiento hasta 100ºC en el transcurso de 2 a 4 minutos es adecuado para establecer una relación entre las fases \alpha y \beta comprendida entre 1,5 y 3,0. El material compuesto estratificado con una relación entre \alpha y \beta de este tipo reúne buenas propiedades tribológicas con una buena aptitud a la conformación así como con buenas propiedades contra la corrosión y elevada capacidad de carga.
Por medio del proceso de recocido, subsiguiente puede aumentarse adicionalmente la relación entre las fases \alpha y \beta hasta 6 inclusive, lo cual tiene un efecto favorable sobre las propiedades de conformación.
\newpage
De manera preferente, se empleará el material compuesto estratificado para elementos de fricción, tales como los cojinetes de fricción o los casquillos, con un espesor del material de soporte por debajo de 10 mm.
La aleación de cobre-zinc presenta la siguiente composición:
cobre 55 - 63%
aluminio 1,5 - 2,5%
hierro 0,5 - 0,8%
manganeso 1,8 - 2,2%
níquel 0,7 - 1%
estaño 0 - 0,1%
cinc resto.
La composición de la aleación de cobre-aluminio es la siguiente:
aluminio 7,5 - 11%
hierro 0,5 - 3%
manganeso 0,5 - 2%
níquel 1,0 - 3,5%
cinc 0 - 0,5%
cobre resto.
De manera adicional, el material compuesto estratificado puede presentar, además, una capa ternaria, constituida, por ejemplo, por PbSnCu o de un recubrimiento flash de estaño como capa de entrada.
A modo de ejemplo se explican a continuación formas de realización, con mayor detalle, por medio de los dibujos. En este caso:
la figura 1 muestra una micrografía de una aleación para cojinetes de CuAl9Ni3Fe en el estado colado sobre un material de soporte de acero.
las figuras 2a y 2b muestran dos micrografías de un material compuesto estratificado con una aleación para cojinetes de CuZn40Al en el estado colado y
la figura 3 muestra un diagrama de barras relativo a la resistencia de la unión de los materiales compuestos CuAl9Ni3Fe2 y respectivamente CuZn40Al2, sobre acero en estado colado y respectivamente después del tratamiento térmico, en comparación directa con los materiales compuestos estratificados tradicionales.
Ejemplo 1 CuAl9Ni3Fe
-
Banda de acero de 1,6 mm.
-
Plaqueado por colada de la banda de acero.
Temperatura para el calentamiento previo del material de soporte 1.100ºC.
Temperatura de fusión de la aleación para cojinetes 1.200ºC.
-
Enfriamiento en un periodo de tiempo de 30 segundos hasta la temperatura de solidificación, enfriamiento hasta 100ºC en el transcurso de otros 2,5 minutos.
-
Fresado de la superficie metálica del cojinete 5 - 15% del espesor del metal del cojinete.
-
Tratamiento térmico a 650ºC, mantenido durante 6 horas.
-
Proceso de conformación 25%.
En la figura 1 puede verse una micrografía de este material compuesto estratificado en el estado colado. Sobre el material de soporte de acero 1 se encuentra una delgada zona de unión 2, que está constituida en un 88% por hierro y en un 6% por cobre, estando constituido el contenido en componentes restantes por los otros componentes de la aleación.
Sobre la zona de unión 2 se encuentra la aleación para cojinetes 3, que presenta una estructura dendrítica heterogénea, representando las superficies claras la fase \alpha Las fases \alpha y \beta están presentes en la relación de 2,6 en la aleación para cojinetes 3.
Ejemplo 2 CuZn40Al2
-
Banda de acero de 1,6 mm.
-
Plaqueado por colada de la banda de acero.
Temperatura para el calentamiento previo del material 1.100ºC. Temperatura de fusión de la aleación para cojinetes 1.200ºC.
-
Enfriamiento en el transcurso de 30 segundos hasta la temperatura de solidificación, enfriamiento hasta 100ºC en el transcurso de otros 2,5 minutos.
-
Fresado de la superficie metálica del cojinete 5 - 15% del espesor del metal del cojinete.
-
Tratamiento térmico a 500ºC, mantenido durante 4 horas.
-
Proceso de conformación 25%.
En las figuras 2a y 2b se han representado micrografías del material compuesto estratificado con la aleación para cojinetes constituida por CuZn40Al2 en el estado colado. Entre la capa de soporte de acero 1' y el material del cojinete 3' se encuentra, igualmente, una zona de unión 2', que está constituida por un 81% de hierro y por un 8% de cobre, estando constituidos los restantes componentes por los otros componentes de la aleación.
También, en este material se muestra una estructura heterogénea.
En la figura 3 se ha representado la resistencia de la unión en N/mm^{2} para materiales compuestos fabricados según los ejemplos de realización 1 y respectivamente 2, en comparación con materiales compuestos estratificados usuales. La zona gris caracteriza la dispersión del valor medido. En este caso se ha ensayado tanto el estado colado para el CuAl9Ni3Fe2 y respectivamente para el CuZn40Al2, así como, también, el estado después de un recocido. Puede verse claramente, que los dos nuevos materiales compuestos tienen una adherencia mayor que la de los conocidos materiales compuestos de acero, tal como CuA18 y respectivamente el CuPb10Sn10. Un tratamiento térmico, realizado para establecer la configuración estructural buscada para una conformación ulterior, no tiene un efecto negativo sobre la adherencia (la adherencia se mejora, incluso, todavía más en el caso del CuZn40Al2 sobre acero).

Claims (4)

1. Material compuesto estratificado para elementos de fricción, tales como semicojinetes o casquillos para cojinete, con un material de soporte de acero y con una aleación para cojinetes sobrecolada, que está exenta de plomo y que está basada en cobre-cinc, caracterizado porque el material compuesto estratificado se obtiene por medio de un proceso continuo de colada en banda, porque la aleación para cojinetes presenta una configuración estructural heterogénea, estando presente entre la aleación para cojinetes (3, 3') y el material de soporte (1, 1') una zona de unión metalúrgica (2, 2'), que presenta desde un 80 hasta un 95% de hierro, las impurezas usuales y estando constituido el resto por cobre y que está cristalizada en forma cúbica, presentando la estructura heterogénea fases \alpha y \beta y estando presentes las fases \alpha y \beta, en estado colado, tras el enfriamiento, en la relación comprendida entre 1,5 y 3,0, porque el material compuesto estratificado se somete a un tratamiento térmico, tras el enfriamiento de la aleación para cojinetes sobrecolada, porque la relación entre las fases \alpha y \beta aumenta hasta 6 después del proceso de recocido y porque la aleación para cojinetes presenta la siguiente composición:
cobre 55 - 63% aluminio 1,5 - 2,5% hierro 0,5 - 0,8% manganeso 1,8 - 2,2% níquel 0,7 - 1% estaño 0 - 0,1% zinc resto.
2. Material compuesto estratificado para elementos de fricción, tales como los semicojinetes o los casquillos de cojinetes, con un material de soporte de acero y con una aleación para cojinetes sobrecolada, que está basada en cubre-aluminio caracterizado porque la aleación para cojinetes está exenta de plomo y presenta una estructura heterogénea, estando presente entre la aleación para cojinetes (3, 3') y el material de soporte (1, 1') una zona de unión metalúrgica (2, 2'), que está constituido en un 80 hasta un 95% por hierro, por las impurezas usuales y estando constituido el resto por cobre y que está cristalizada en una forma cúbica, presentando la estructura heterogénea fases \alpha y \beta y estando presentes las fases \alpha y \beta, en estado sobrecolado, tras el enfriamiento, en una relación comprendida entre 1,5 y 3,0, porque el material compuesto estratificado se somete a un proceso de recocido tras el enfriamiento de la aleación para cojinetes, sobrecoalda, porque la relación entre las fases \alpha y \beta aumenta hasta 6 tras el proceso de recocido, porque la aleación presenta la siguiente composición:
cobre resto aluminio 7,5 - 11% hierro 0,5 - 3% manganeso 0,5 - 2% níquel 1,0 - 3,5% cinc 0 - 0,5%.
3. Material compuesto estratificado, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de unión presenta un espesor comprendido entre 5 y 50 \mu.
4. Material compuesto estratificado, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se ha aplicado sobre la aleación para cojinetes, sobrecolada, una capa ternaria o un recubrimiento flash de estaño, como capa de entrada.
ES98964365T 1998-01-14 1998-11-24 Material compuesto estratificado para elementos de friccion y procedimiento para su obtencion. Expired - Lifetime ES2198785T5 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19801074A DE19801074C2 (de) 1998-01-14 1998-01-14 Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes für Gleitelemente
DE19801074 1998-01-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2198785T3 ES2198785T3 (es) 2004-02-01
ES2198785T5 true ES2198785T5 (es) 2008-02-01

Family

ID=7854543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES98964365T Expired - Lifetime ES2198785T5 (es) 1998-01-14 1998-11-24 Material compuesto estratificado para elementos de friccion y procedimiento para su obtencion.

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6273972B1 (es)
EP (1) EP0966333B2 (es)
JP (1) JP2001516285A (es)
KR (1) KR100538977B1 (es)
CN (1) CN1094079C (es)
AT (2) AT411229B (es)
BR (1) BR9808259A (es)
CZ (1) CZ295510B6 (es)
DE (3) DE19861160C5 (es)
ES (1) ES2198785T5 (es)
PL (1) PL187646B1 (es)
RU (1) RU2218277C2 (es)
SK (1) SK284335B6 (es)
TR (1) TR199902050T1 (es)
WO (1) WO1999036210A1 (es)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19950445C2 (de) * 1999-10-19 2002-09-19 Zollern Bhw Gleitlager Gmbh & Gleitlagerelement
EP1334285A4 (en) * 2000-11-15 2006-07-05 Federal Mogul Corp BEARING ALLOY BASED ON NONGALVANIZED ALUMINUM WITH PERFORMANCE IMPROVED INTERMEDIATE LAYER
US6833339B2 (en) * 2000-11-15 2004-12-21 Federal-Mogul World Wide, Inc. Non-plated aluminum based bearing alloy with performance-enhanced interlayer
JP4282284B2 (ja) 2001-08-22 2009-06-17 株式会社小松製作所 履帯
DE10144126C1 (de) * 2001-09-08 2003-01-30 Ks Gleitlager Gmbh Pleuellagerschale- oder -buchse oder Hauptlagerschale
US6787100B2 (en) * 2001-10-17 2004-09-07 Federal-Mogul World Wide, Inc. Multiple layer powder metal bearings
DE10159949C1 (de) 2001-12-06 2003-05-22 Wieland Werke Ag Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Legierung mit definierten Deckschichten als Lagerwerkstoff zur Herstellung von verschleißfesten Gleitlagern
EP1537348B1 (de) 2002-09-06 2006-02-01 Federal-Mogul Wiesbaden GmbH & Co.KG Kolbenbolzenbuchse
DE10306542B3 (de) * 2003-02-13 2004-06-24 Sms Demag Ag Gleitstein für Gelenkspindeln
DE10329276B4 (de) * 2003-06-30 2007-07-19 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gleitlagerbuchse und Verfahren zur Herstellung einer Gleitlagerbuchse
DE10333591B4 (de) * 2003-07-24 2005-10-13 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Fließer zum Aufbringen einer Flüssigkeit, insbesondere einer Metallschmelze auf ein Substrat
DE10333590B4 (de) * 2003-07-24 2005-10-13 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gießkammer für ein Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Verbundwerkstoffes
DE10333589B9 (de) * 2003-07-24 2010-06-10 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Verbundwerkstoffes für die Gleitlagerherstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10343618B3 (de) * 2003-09-20 2004-11-04 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
DE10355547A1 (de) * 2003-11-21 2005-06-23 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff mit aufgesputterter Gleitschicht
DE10360818A1 (de) * 2003-12-23 2005-07-21 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
US7050880B2 (en) * 2003-12-30 2006-05-23 Sc Solutions Chemical-mechanical planarization controller
DE102004013548A1 (de) * 2004-03-19 2005-10-06 Ks Gleitlager Gmbh Kolbenbolzenbuchse
AT501701B1 (de) * 2004-06-02 2007-01-15 Miba Gleitlager Gmbh Verfahren zum herstellen eines schichtverbundwerkstoffes
AT501676B1 (de) 2004-06-02 2007-01-15 Miba Gleitlager Gmbh Verfahren zum herstellen eines schichtverbundwerkstoffes
AT414128B (de) 2004-08-03 2006-09-15 Miba Gleitlager Gmbh Aluminiumlegierung für tribologisch beanspruchte flächen
DE102004038191A1 (de) * 2004-08-06 2006-03-16 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
CA2514491C (en) * 2004-09-17 2012-07-03 Sulzer Metco Ag A spray powder
DE102004045110B3 (de) * 2004-09-17 2006-01-19 Daimlerchrysler Ag Hochverschleißfeste und dauerfeste Lagerbeschichtung für Kurbelwellen- und Pleuellager
RU2295423C2 (ru) * 2005-05-03 2007-03-20 Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук Способ получения антифрикционного слоя подшипника скольжения
DE102005023309B4 (de) * 2005-05-13 2009-10-01 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
DE102005063325B4 (de) * 2005-05-13 2008-01-10 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
DE102005023307B4 (de) * 2005-05-13 2009-05-07 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
DE102005063324B4 (de) * 2005-05-13 2008-02-28 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh & Co. Kg Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren
DE102006023397B4 (de) * 2006-05-17 2015-02-05 Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland Gleitlager, Verfahren zur Herstellung sowie Verwendung eines derartigen Gleitlagers
DE102006023384A1 (de) * 2006-05-17 2007-11-22 Sms Demag Ag Verwendung eines Gleitlagers
DE102007029470A1 (de) * 2007-06-26 2009-01-02 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung von Gleitlagern sowie mit diesem Verfahren herstellbare Gleitlager
CN101876326B (zh) * 2009-11-16 2012-07-25 武汉理工大学 电扇复合材料轴承套及其制备方法
RU2468265C2 (ru) * 2010-07-26 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики им. Х.И. Амирханова Дагестанского научного центра РАН Способ получения биметаллических подшипников скольжения
CN101954474B (zh) * 2010-08-06 2012-06-13 西安理工大学 铜铅合金/钢双金属层状复合材料的制备方法
CN107848257B (zh) 2015-08-13 2020-05-05 米巴滑动轴承奥地利有限公司 多层滑动轴承元件
CN105127369A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 安庆银泰轴承有限公司 一种空调轴承内套的铸造工艺
CN106224370A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 诸暨市三传动科技有限公司 一种钢挂铜双金属项圈轴承
AT518876B1 (de) * 2016-12-07 2018-02-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtgleitlagerelementes
CN106887547B (zh) * 2017-02-28 2019-05-14 广东润盛科技材料有限公司 铝锰合金动力电池壳体及其制备方法
US11466728B2 (en) 2018-03-21 2022-10-11 Tenneco Inc. Bearing and method of manufacturing permitting high temperature heat treatment
DE102020002524A1 (de) 2020-04-25 2021-10-28 Wieland-Werke Aktiengesellschaft Mangan- und aluminiumhaltige Kupfer-Zink-Legierung

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE17660C (de) J. GALLAUDAT in Lausanne Maschinentheiler für Kugellöcher
DE1714C (de) 1877-07-13 1900-01-01 A. CRIENITZ in Wünschendorf b. Weida Maschine zur Anfertigung von Papiersäcken
SU13058A1 (ru) * 1926-08-31 1930-03-31 Акц. общ. Металлбанк и Металлургическое общ. Подшипникова латунь
DE1063343B (de) * 1956-01-21 1959-08-13 Glyco Metall Werke Verfahren und Vorrichtung beim ununterbrochenen Angiessen von Metallegierungen, insbesondere Bleibronze, an Stahlbaender
DE1187805B (de) * 1960-03-24 1965-02-25 Dr Eugen Vaders Doppelmetall-Lagerschale
DE1842279U (de) * 1961-09-28 1961-11-23 Schmalbach Ag J A Eindruckdeckel.
CH604960A5 (es) * 1974-11-01 1978-09-15 Erik Allan Olsson
DE3906402C2 (de) * 1987-09-03 1994-05-05 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff für Gleitlagerelemente, z.B. Radialgleitlager bzw. Axialgleitlager
IT1215841B (it) * 1988-02-10 1990-02-22 Emilio Ghisoni Revolver a canna ribassata.
DE3813802A1 (de) * 1988-04-23 1989-11-09 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff oder schichtwerkstueck mit einer auf einer traegerschicht angebrachten funktionsschicht, insbesondere gleitschicht mit der struktur einer festen, aber schmelzbaren dispersion
JP2866384B2 (ja) * 1988-11-04 1999-03-08 オイレス工業株式会社 耐摩耗性を有する摺動部材用アルミニウム青銅鋳物
DE3938234A1 (de) * 1988-11-19 1990-05-31 Glyco Metall Werke Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schichtwerkstoffes fuer gleitelemente
DE4004703C2 (de) * 1989-03-01 1994-01-27 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff für Gleitlagerelemente mit Antifriktionsschicht aus einem Lagerwerkstoff auf Aluminium-Basis
JPH04504229A (ja) * 1989-11-17 1992-07-30 グリコ・アクチェンゲゼルシャフト 滑り要素の層材料の製造方法及びその装置
DE4103117C2 (de) * 1990-02-03 1993-11-04 Glyco Metall Werke Verfahren zur herstellung von gleitelementen mit einer gleitschicht aus ternaerer oder binaerer weissmetall-lagerlegierung
JPH0694036A (ja) * 1992-09-11 1994-04-05 Daido Metal Co Ltd 耐フレッチング特性に優れた多層すべり軸受
JP2679920B2 (ja) * 1992-09-28 1997-11-19 大同メタル工業株式会社 非焼付性に優れたオーバーレイを有するすべり軸受材料
DE4240157A1 (de) * 1992-11-30 1994-06-01 Chuetsu Metal Works Synchronisierring mit einer Spritzbeschichtung aus einem verschleißbeständigen Messingmaterial
DE4316755A1 (de) * 1993-05-19 1994-11-24 Metallgesellschaft Ag Zink-Aluminium-Gußlegierung
JP2693369B2 (ja) * 1993-12-28 1997-12-24 大同メタル工業株式会社 多層構造エンドベアリング及びその製造方法
DE4411762A1 (de) * 1994-04-06 1995-10-12 Kolbenschmidt Ag Gleitlagerwerkstoff
DE4437565A1 (de) 1994-10-20 1996-04-25 Fuerstlich Hohenzollernsche We Lagerwerkstoff aus einer Legierung auf Kupfer-Basis und Verfahren zur Herstellung eines Stahlverbundgußwerkstoffes umfassend einen solchen Lagerwerkstoff
DE4442186C2 (de) * 1994-11-26 1999-03-04 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19654953A1 (de) * 1996-06-01 1998-03-26 Glyco Metall Werke Schichtwerkstoff für Gleitelemente

Also Published As

Publication number Publication date
SK118399A3 (en) 2000-05-16
EP0966333B2 (de) 2007-08-29
ATE238863T1 (de) 2003-05-15
ES2198785T3 (es) 2004-02-01
DE19861160C1 (de) 2001-12-06
CN1094079C (zh) 2002-11-13
EP0966333B1 (de) 2003-05-02
ATA901798A (de) 2003-04-15
PL335583A1 (en) 2000-05-08
CZ302099A3 (cs) 2000-07-12
WO1999036210A1 (de) 1999-07-22
BR9808259A (pt) 2000-05-16
EP0966333A1 (de) 1999-12-29
DE19801074C2 (de) 2002-01-31
TR199902050T1 (xx) 2004-12-21
AT411229B (de) 2003-11-25
KR100538977B1 (ko) 2005-12-26
SK284335B6 (sk) 2005-02-04
CZ295510B6 (cs) 2005-08-17
RU2218277C2 (ru) 2003-12-10
CN1250401A (zh) 2000-04-12
DE59808162D1 (de) 2003-06-05
KR20000076043A (ko) 2000-12-26
PL187646B1 (pl) 2004-08-31
US6273972B1 (en) 2001-08-14
DE19801074A1 (de) 1999-07-22
DE19861160C5 (de) 2005-05-25
JP2001516285A (ja) 2001-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2198785T5 (es) Material compuesto estratificado para elementos de friccion y procedimiento para su obtencion.
EP2640538B1 (en) Wear resistant lead free alloy sliding element and method of making
US4452866A (en) Aluminum-based alloy bearing
JP3249774B2 (ja) 摺動部材
EP2133580B1 (en) Slide bearing
US4189525A (en) Bearing metal for large engines
CN106574659B (zh) 滑动轴承复合材料
US4170469A (en) Aluminum base bearing alloy and a composite bearing made of the alloy with a steel backing plate
EP2669399B1 (de) Lagerteil, sowie thermisches Spritzverfahren
US5116692A (en) Multi-layer type sliding bearing of aluminum alloy and method of producing the same
JP2007501919A (ja) 軸受け用積層複合体材料、その製造および用途
US20130188898A1 (en) Solid bronze bearing with hardness gradient
JP2004277883A (ja) 熱間加工アルミニウム合金、その合金から作られた基層と軸受素子
GB2263950A (en) Bearings.
JPH11257355A (ja) 摺動部材
US6783869B2 (en) Aluminium alloy for an anti-friction element
KR100413721B1 (ko) 다층재료
KR20050002596A (ko) 슬라이딩 부재
JP2002310158A (ja) 複層摺動材料
JPS626624B2 (es)
US5766777A (en) Composite copper alloy bearing
JPS6136062B2 (es)
KR19980078028A (ko) 구리계 슬라이딩베이링재료 및 내연기관용 슬라이딩베어링