滑动轴承复合材料的制作方法_2

文档序号:8515404阅读:来源:国知局
的10至20%锡
[0024] 重量的L 5至3. 0%硅,
[0025] 重量的0· 2至2. 0%铜,优选重量的(λ 4至L 5铜,
[0026] 重量的0· 2至L 5%猛,优选重量的0· 3至L 0%锰,
[0027] 总计最大为重量的0. 4%并且单独最大为重量的0. 2%的选自钒、铬、锆和钛这组 元素中的至少一种元素,以及
[0028] 其余为铝。
[0029] 通过对合金的选择,可以使滑动轴承复合材料目标明确地调整适配于相应的应用 场合。例如,可以借助增加的含硅量来提高耐磨强度。
[0030] 在一种有益的构造设计中,轴承合金层设计成除了不可避免的杂质以外无铅的铜 合金层。由于不必对轴承合金层进行加工,可以毫无问题地放弃使用铅,因而本发明的滑动 轴承复合材料在毒理学上是无须担心的。与含铅的青铜或者含铅的黄铜合金相比变差的切 削加工性能在本发明的滑动轴承复合材料中并不是缺点。作为本发明的另外的优点,通过 设置两层轴承合金层还扩大了匹配适应范围。
[0031] 本发明的另外的优点在于:功能层可以通过滚压包层法涂覆到轴承合金层上。
[0032] 本发明的滑动轴承复合材料使得这种接合工艺方法的使用以及因此使得连续的 流水作业成为可能,无须对各个已经成型的滑动轴承进行高成本的涂层处理。因此,由本发 明的滑动轴承复合材料制造滑动轴承得以简化并且更加经济。
[0033] 优选的是,支撑层和轴承合金层构成一种双组分复合物,其中,轴承合金层是被铸 到、烧结到或包覆到支撑层上的。
[0034] 由此可以改善生产过程。双组分复合物可以在涂覆于功能层上之前预制成带材。
[0035] 优选轴承合金层具有50至595 μ m的层厚。在此,轴承合金的层厚应该与功能层 的层厚相关联。优选两层轴承合金层总计应该具有200至600 μ m并且特别优选为300至 500 μm的总轴承合金厚度,因为在两层轴承合金层的层厚较大的情况下会再次出现疲劳强 度的降低,并且在层厚较小的情况下嵌入性受到不利影响。
[0036] 在有些情况中可以有益地在功能层上涂覆一层其他的涂层。利用该涂层或磨合层 可以进一步提高特别是由本发明的滑动轴承复合材料构成的滑动轴承的耐磨强度和滑移 性能,因而设置有该涂层的滑动轴承例如可以有利于在滑动速度特别高时的应用,而它们 对于文首述及的应用中大多数来说则是不必要的。具有附加涂层的滑动轴承特别适合于经 常存在混合摩擦情况的应用场合,如其例如在停止-起动-条件中的情况那样,在此对轴承 材料的耐磨性提出了很高要求。
[0037] 优选该涂层为聚合物润滑漆。所说润滑漆应理解为液态的或者粉末状的涂层材 料,该涂层材料含有用于改善表面的滑动能力的填充料,薄薄地涂敷到功能层上并且通过 化学的或物理的过程诸如溶剂蒸发或者借助紫外线辐射的硬化而构造成连续的薄膜。作为 聚合物,优选使用PAI (聚酰胺酰亚胺)、PI (聚酰亚胺)、PBI (聚苯并咪唑)和/或硅树脂。 由聚合物润滑漆构成的涂层的特点在于具备高的热稳定性和介质耐抗性。为了降低磨损, 给合成树脂母体典型地添加填充料如氧化铁或固体润滑剂如二硫化钼、石墨或六角氮化硼 (h-BN)。为了提高耐磨性,也可以使用硬质微粒,如碳化物、氧化物和/或氮化物。
[0038] 滑动层可以以已知方式化学地或电化学地涂覆到功能层上,以便通过由此有针对 性地调节滑移性能。大部分金属涂层通常都是基于铝-锡、铋或锡-铜-组分。然而特别 是该涂层也可以是磷酸盐层。
[0039] 优选地,功能层是被糙化的。通过这种方式提高了功能层与涂层之间的附着作用。 可以通过对功能层的喷砂或磨削实施所述糙化。
[0040] 另外,本发明还涉及如前面探讨的实施方式之任一个的滑动轴承复合材料的应 用,用于制造径向滑动轴承用的滑动轴瓦。由此产生的效果和优点与针对滑动轴承复合材 料所探讨的效果和优点相符。
[0041] 已知的是,轴瓦具有一种半圆形的轮廓。由如前述观点之任一个的滑动轴承复合 材料构成的两个轴瓦在安装时组合成一个径向滑动轴承,该径向滑动轴承全面地环绕对应 转子。在此,优选滑动轴承的第一轴瓦的轴承合金层具有150 μ m至595 μ m的层厚并且第 一轴瓦的功能层具有5 ym至50 ym的层厚。另外,滑动轴承的第二轴瓦的轴承合金层具有 50 μπι至550 μπι的层厚并且第二轴瓦的功能层具有50 μπι至500 μπι的层厚,其中,第一轴 瓦的总轴承合金厚度(即第一轴瓦的功能层和轴承合金层的厚度的总和)与第二轴瓦的总 轴承合金厚度基本上相同并且优选不大于600 μ m、特别优选不大于500 μ m以及完全特别 优选在300 μ m与500 μ m之间。
[0042] 在应用技术上,正如所有与内燃机中的曲轴处于连接的轴承那样,常常具有负载 高的轴承侧和负载低的轴承侧。这一点例如适用于连杆轴承或者曲轴。本发明提出的滑 动轴承构造设计实现了在这种轴承位置内将两个不同的轴瓦按下述方式组合,即,负载高 的轴瓦具有由铝或铝合金构成的较薄的功能层,而同一个径向滑动轴承的负载较低的配对 轴瓦则具有较厚的功能层。原则上,在要求高的疲劳强度的位置较薄的铝基功能层是有益 的,而较厚的铝基功能层具有更好的嵌入特性,以便由此降低整个径向滑动轴承的脏污敏 感性。对于对应转子的支承要求第一和第二轴瓦的总轴承合金厚度基本上相同。在此,成 型钻孔可以用来使成型轮廓并因此使壁厚分布在外周上观察典型地以10 μ m至20 μ m的量 变化。在该变化之内,仍是符合于本文意义下所说基本上相同的总轴承合金厚度。
【附图说明】
[0043] 下文将借助优选的实施例参照附图对本发明加以详细阐述。附图中示出:
[0044]图1为本发明的滑动轴承复合材料的第一实施例;
[0045] 图2为本发明的滑动轴承复合材料的第二实施例;和
[0046] 图3为本发明的滑动轴承的一个实施例。
【具体实施方式】
[0047] 图1中示出了本发明滑动轴承复合材料IO1的第一实施例,其包括一支撑层12、一 涂覆于其上的铜基轴承合金层14以及一铝基功能层16,该功能层涂覆于轴承合金层14上。 未示出的滑动轴瓦作为滑动轴承的组成部分由该滑动轴承复合材料IO1制成。支撑层12与 轴承合金层14构成一个双组分复合物18,该双组分复合物例如通过对轴承合金层的浇铸、 烧结或包覆而制成。然后将该双组分复合物18输送到例如用于连接功能层的包覆站。在 那里优选通过滚压包层法将功能层16涂覆到轴承合金层14上。
[0048] 功能层16以其自由的表面构成由本发明的滑动轴承复合材料10制成的轴承元 件的滑动面19。例如,由这种复合材料可以通过成型加工(弯曲或滚轧)制造出径向轴承 (衬套或轴瓦)或通过冲裁制造出止推盘。支撑层12例如由调质钢C22制成,轴承合金层 14由CuNi2Si类的铜合金制成,以及功能层16由AlSn20类的铝合金制成。
[0049] 支撑层12具有一个层厚Ii1,轴承合金层14具有一个层厚匕和功能层16具有一 个层厚h3。与其余的层结构无关地,针对支撑层12使用一种钢带,该钢带的层厚Ill在成品 复合材料中在900与1300 μ m之间。轴承合金层14的层厚匕和功能层16的层厚h 3取决 于轴瓦的应力等级。优选范围的数据在针对附图所作说明的结尾处列出。在图1示出的实 例中涉及到一种层结构,该层结构特别是为了实现成品轴承元件的提高的匹配适应性和嵌 入性而设计的。
[0050] 在图2中示出了本发明的滑动轴承复合材料20的第二实施例。支撑层22、铜基的 轴承合金层24和铝基的功能层26的排列次序与第一实施例的排列次序相一致。然而厚度 比例在此却有所不同。支撑层由同样的钢带制成并因此具有同样的厚度,而与在第一实施 例中的情况相比,轴承合金层24具有显著更大的层厚h2并且功能层26具有显著更小的层 厚h3。这种层结构特别是为实现成品轴承元件的提高的承载能力和疲劳强度而设计的。
[0051] 另外,在功能层26上涂覆有一涂层或磨合层28,在所示出的实例中为一种聚合物 润滑漆,该聚合物润滑漆构成了由本发明的滑动轴承复合材料20制成的轴承元件的滑动 面30。为使所述聚合物润滑漆更好地附着在功能层26上,该功能层在涂敷润滑漆之前经过 糙化处理。聚合物润滑漆优选具有PAI (聚酰胺酰亚胺)并且包括未示出的填充料。聚合 物润滑漆具有一个层厚h4,该层厚优选在5与20 μ m之间。
[0052] 在图3中示出本发明的径向滑动轴承100,该径向滑动轴承由半圆形的第一滑动 轴瓦110和半圆形的第二滑动轴瓦120以已知方式组合而成。在滑动轴瓦110与120之间 能够看到所谓的分界面102。第一滑动轴瓦110构成例如一个连杆轴承的下部轴瓦,而第二 滑动轴瓦120构成上部轴瓦。
[0053] 第一滑动轴瓦110大致具有根据第一实施例的滑动轴承复合材料10的层结构,其 包括:一个钢制支撑层112 ;-个稍薄的、具有厚度h21的铜基轴承合金层114 ;和一个稍厚 的、具有厚度h31的铝基功能层
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