MATERIAL COMPUESTO PARA COJINETE DESLIZANTE, EMPLEO Y MÉTODO DE PRODUCCIÓN.

Material compuesto para cojinete deslizante con una capa de soporte de una aleacion de cobre que exhibe 0,

5 -5 % en peso de niquel, 0, 2-2, 5 % en peso de silicio, º0, 1 % en peso de plomo, opcionalmente 0, 05 -2 % en peso de manganeso, opcionalmente 0, 05 -0, 4 % en peso de por lo menos un elemento de microaleacion y residuos de cobre y con una capa deslizante aplicada sobre la capa de soporte.

Material compuesto para cojinete deslizante, empleo y metodo de produccion La invencion se refiere a un material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 1. Ademas la invencion se refiere a un empleo y al metodo de produccion. A partir de la DE 44 15 629 C1 se conoce el empleo de una aleacion de cobre-niquel-silicio para la produccion de objetos resistentes al desgaste con propiedades de resistencia para marcha en seco, como por ejemplo embolos de fundicion de maquinas para fundicion a troquel. La aleacion descrita en la DE 44 15 629 C1 consiste en 1 - 4% de niquel, 0.1-1.5% de silicio y residuos de cobre y es empleada como material macizo. La US 2, 137, 282 describe una aleacion de 0, 1 - 30% de niquel, 0, 05 - 3% de silicio y residuos de cobre. Esta aleacion se distingue, despues del correspondiente tratamiento en caliente, por alta dureza y buena conductividad electrica. La US 1, 658, 186 describe una aleacion de cobre-niquel-silicio, donde se discuten detalladamente los siliciuros como particulas que endurecen. Se indican diferentes metodos de tratamiento en caliente para ajustar la dureza. En US 2, 241, 815 se encuentra otra aleacion de cobre-niquel-silicio, donde la fraccion de niquel esta en 0, 5 - 5% y la fraccion de silicio en 0, 1 - 2%. Tambien en la DE 15 58 474 A1 se manifiesta una aleacion de cobre-niquel-silicio con 0.8 - 10% de niquel y 0, 2 - 2% de silicio a la cual, para alcanzar una elevada capacidad de deformacion con un conformado en frio previo tan pequeno como sea posible, se le anade por aleacion 0, 01 - 0, 5% de hierro y 0, 05 - 0, 5% de cromo. La US 2, 185, 958 describe aleaciones de 1% de niquel, 3, 5% de silicio y residuos de cobre asi como 1, 5% de silicio y 1% de niquel asi como residuos de cobre. A partir de la DE 36 42 825 C1 se conoce un material deslizante antifriccion consistente en 4 a 10% de niquel, 1 - 2% de aluminio, 1 -3% de estano y residuos de cobre asi como impurezas comunes, el cual deberia exhibir una elevada estabilidad y larga vida util. A partir de este material deslizante antifriccion se producen conectores de material solido. La GB 2384007 describe un material compuesto para cojinete deslizante con un dorso de acero, sobre el cual se aplica una capa sinterizada de una aleacion de cobre que exhibe una dureza de max. 130 HV. La aleacion de cobre exhibe 1 - 11 % en peso de estano, a 0, 2 % en peso de fosforo, max. 10 % en peso de niquel o plata, max. 25 % en peso de plomo y bismuto. Los semicojinetes exhiben por regla general un dorso de acero, sobre el cual se aplican un material antifriccion y una capa deslizante. Los dorsos de acero exhiben la rigidez y estabilidad necesarias que garantizan el ajuste a presion en el asiento del cojinete. Sin embargo, es una desventaja que las propiedades de amortiguacion de l os semicojinetes y bujes construidos de tal material compuesto no son suficientes para muchos casos de aplicacion. En particular en semicojinetes delgados en combinacion con ejes no suficientemente rigidos, surgen frecuentemente soportes indeseados de los bordes y elevado desgaste del metal antifriccion. La causa para esto es la desfavorable relacion de modulo E y estabilidad del material compuesto de acero, lo cual dificulta o impide un ajuste elastico del asiento en casos criticos de tension. De alli que es objetivo de la invencion poner a disposicion un material compuesto para cojinete deslizante sin dorso de acero, el cual exhiba propiedades de amortiguamiento mejoradas con una estabilidad igual o incluso mayor. Es tambien un objetivo indicar una aplicacion y metodos de produccion. Este objetivo es logrado con un material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 1. Se ha subrayado de modo sorprendente, que cuando se emplea una aleacion de cobre con fracciones de niquelsilicio en la region requerida, puede evitarse un dorso de acero para garantizar un ajuste a presion. La ventaja de estas aleaciones consiste en que ellas se dejan ajustar en un amplio rango respecto a su estructura y con ello a sus propiedades mecanicas. De alli que es posible ajustar la estabilidad y las propiedades mecanicas de modo que la aleacion de cobre adopta la funcion del dorso de acero, que puede omitirse con ello. Simultaneamente estas aleaciones de cobre poseen, aparte de l a estabilidad necesaria, tambien propiedades amortiguadoras sobresalientes.

Debido a la omision del dorso de acero se facilita y con ello se hace mas economica la produccion del elemento del cojinete deslizante a partir de tal material compuesto para cojinete deslizante.

En estas aleaciones se ha comprobado como ventaja particular para el empleo como cojinete deslizante para motores de elevado esfuerzo, la relacion favorable que puede ser ajustada de modulo E y estabilidad.

Otra ventaja consiste en que el coeficiente de expansion termica de las aleaciones de cobre esta en la categoria superior del coeficiente de expansion termica del aluminio, de modo que los semicojinetes del material compuesto acorde con la invencion pueden ser empleados preferiblemente en carcasas de aluminio. Porello a elevadas temperaturas todavia se garantiza un buen ajuste a presion.

El ajuste de la estabilidad de la aleacion de cobre ocurre preferiblemente mediante un tratamiento termico-mecanico, en particular mediante rodillos y calentamiento al rojo.

El metodo de produccion acorde con la invencion del material en banda para el material compuesto para cojinete deslizante provee las siguientes etapas del metodo:

Produccion de material en banda de una aleacion cobre-niquel-silicio con subsiguiente tratamiento termico

mecanico con las siguientes etapas:

primer calentamiento al rojo del material en banda a temperaturas superiores a 500º C durante por lo menos 3 horas, por lo menos un primer enrollado del material en banda, donde se ejecuta un grado de conformado de por lo menos 20 %, por lo menos un segundo calentamiento al rojo a temperaturas superiores a 500º C, y por lo menos un segundo enrollado del material en banda, donde se lleva a cabo un grado de conformado superior a 30 %.

Preferiblemente se ejecuta el segundo calentamiento al rojo continuamente en una instalacion para calentamiento al rojo en banda con una velocidad de avance de la banda de por lo menos 3 m/min, en particular de 3 - 5 m/min a temperaturas>500º C.

Por medio de la segunda etapa de enrollado se ajusta la estabilidad del material en banda, donde se alcanzan preferiblemente valores de estabilidad a la traccion de 550 a 750 MPa.

La estructura despues del tratamiento termico-mecanico se distingue por una estructura matricial en forma de filas, donde dentro de esta estructura en filas estan presentes depositos intermetalicos a base de NiSi finos y homogeneamente distribuidos.

Los valores mencionados de estabilidad a la traccion estan claramente por encima de los del acero del material compuesto de acero, el cual ya a cargas bajas habia sufrido deformacion plastica, lo cual conduce a un aumento del juego del cojinete deslizante producido a partir del material compuesto antifriccion y a una perdida de propiedades de amortiguamiento. La ventaja de la aleacion de cobre acorde con la invencion consiste en que el limite elastico puede ser elevado en tanto que a elevada carga de soporte pueden conservarse las propiedades elasticas.

Por regla general el espesor del material de banda de partida asi como el espesor final estan especificados. De alli que para poder obtener diferentes valores de estabilidad, se ejecuta preferiblemente el primer enrollado con tales grados de conformacion, que en el segundo enrollado se ajustan los valores deseados de estabilidad. Esto significa que por ejemplo para alcanzar un valor elevado de estabilidad, por ejemplo en el primer enrollado se lleva a cabo solo una pequena reduccion del espesor, mientras que para bajos valores de estabilidad ya en el primer enrollado se alcanzan elevados grados de conformacion.

Para la produccion de los elementos de cojinete deslizante, despues se separan del material en banda las partes longitudinales de las placas de la banda y las placas son conformadashastaelementos decojinete deslizante mediante etapas conocidas de co nformado. El pr oceso f inal r epresenta el t rabajo de alisado s uperficial y la aplicacion de la capa deslizante.

La capa deslizante es aplicada por medio de deposicion galvanica, metodo PVD, en particular pulverizacion catodica de metales u otros metodos mencionados en las reivindicaciones, dado el caso despues de la aplicacion de una capa intermedia. Dado el caso, sobre la placa deslizante se aplica aun otra capa de rodaje.

Mediante el... [Seguir leyendo]

1. Material compuesto para cojinete deslizante con una capa de soporte de una aleacion de cobre que exhibe 0, 5 -5 % en peso de niquel, 0, 2-2, 5 % en peso de silicio, º0, 1 % en peso de plomo, opcionalmente 0, 05 -2 % en peso de manganeso, opcionalmente 0, 05 -0, 4 % en peso de por lo menos un elemento de microaleacion y residuos de cobre y con una capa deslizante aplicada sobre la capa de soporte.

2. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la aleacion de cobre exhibe 0, 05 - 2 % en peso de manganeso.

3. Material compuesto para cojinete deslizante segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la relacion en peso de niquel a silicio estan entre 2, 5 y 5.

4. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de soporte exhibe 0, 05 - 0, 4 % en peso de por lo menos un elemento de microaleacion.

5. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 4, caracterizado porque los elementos de microaleacion son cromo, titanio, circonio, zinc y/o magnesio.

6. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa deslizante consiste en una capa galvanica.

7. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 6, caracterizado porque la capa galvanica consiste en aleacion de plomo-estano-cobre, aleacion de estano-cobre, aleacion de bismuto-cobre o de bismuto.

8. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 7, caracterizado porque en las aleaciones de plomo-estano-cobre la fraccion de estano es d.

4. 20 % en peso y la fraccion de cobre es de 1 -10 % en peso.

9. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la fraccion de cobre en las aleaciones de bismuto-cobre esta en 1 -20 % en peso y la fraccion de cobre en las aleaciones de estanocobre esta e.

2. 20 % en peso.

10. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa deslizante consiste en una capa aplicada por un metodo de revestimiento termico.

11. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa deslizante consiste en una capa de plastico.

12. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 11, caracterizado porque la matriz de la capa plastica deslizante consiste en resina resistente a la alta temperatura como PAL.

13. Material compuesto para cojinete deslizante segun las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque la capa plastica deslizante exhibe como materiales de relleno MoS2, nitruro de boro, PTFE y/o grafito.

14. Materialcompuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 13, caracterizado porque la fraccion de materiales de relleno individualmente o en combinacion esta e.

5. 50 % en volumen.

15. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque entre la capa de soporte y la capa deslizante esta dispuesta por lo menos una capa intermedia.

16. M aterial c ompuesto para co jinete deslizante segun l a r eivindicacion 15, caracterizado porque la ca pa intermedia es una capa galvanica.

17. M aterial c ompuesto para co jinete deslizante segun l a r eivindicacion 16, caracterizado porque la ca pa intermedia exhibe niquel o plata.

18. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 16, caracterizado porque estan provistas dos capas intermedias de niquel y estano-niquel.

19. M aterial c ompuesto para co jinete deslizante segun l a r eivindicacion 15, caracterizado porque la ca pa intermedia es una capa de pulverizacion catodica de metales.

20. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque la capa intermedia consiste en una aleacion de niquel, una aleacion de niquel-cromo, una aleacion de niquel-cobre, aleacion de zinc, zinc, cromo, cobre, aleacion de cobre, niquel, aleacion de cromo-niquel o niquel-cromo.

21. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones1 a 5 junto con una de las reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque la capa deslizante consiste en una capa aplicada por medio de un metodo PVD.

22. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 21, caracterizado porque la capa deslizante consiste en una capa de pulverizacion catodica de metales.

23. M aterial co mpuesto par a co jinete des lizante segun l a r eivindicacion 22, caracterizado porque la ca pa d e pulverizacion catodica de metales consiste en un a a leacion a luminio-estano, aleacion al uminio-estano-silicio, aleacion aluminio-estano-cobre, una aleacion aluminio-estano-silicio-cobre o una aleacion aluminio-estano-niquelmanganeso.

24. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 23, caracterizado porque en las aleaciones la fraccion de estano esta e.

8. 40 % en peso, la fraccion de cobre en 0, 5 -4, 0 % en peso, la fraccion de silicio en 0, 02 -5, 0 % en peso, la fraccion de niquel en 0, 02 -2, 0 % en peso y la fraccion de manganeso en 0, 02 -2, 5 % en peso.

25. M aterial c ompuesto para co jinete deslizante segun l a r eivindicacion 22, caracterizado porque la ca pa intermedia consiste en una capa galvanica y la capa deslizante consiste en una capa de pulverizacion catodica de metales.

26. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque sobre la capa deslizante esta provista una capa de rodaje.

27. Material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 26, caracterizado porque la capa de rodaje es una capa de estano, plomo, cobre o indio o una capa plastica.

28. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque el espesor de la capa de soporte es 1, 2 - 4 mm.

29. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque el espesor de la capa intermedia es 1 -12 !m.

30. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el espesor de la capa deslizante e.

4. 30 !m.

31. Material compuesto para cojinete deslizante segun una de las reivindicaciones 26 a 30, caracterizado porque el espesor de la capa de rodaje es 0, 2 a 12 !m.

32. Empleo de un material compuesto para cojinete deslizante segun la reivindicacion 1 para semicojinetes.

33. Metodo para la produccion de material en banda, en particular para elementos de cojinete deslizante, como semicojinetes, con las siguientes etapas del metodo:

- produccion de material en banda de una aleacion de cobre segun la reivindicacion 1,

- tratamiento termico-mecanico del material en banda con las siguientes etapas: -por lo menos un primer calentamiento al rojo del material en banda a una temperatura superior a 500º C durante por lo menos 3 horas -por lo menos un primer enrollado del material en banda, donde se ejecuta un grado de conformacion de por lo menos 20 %.

- Por lo menos un segundo calentamiento al rojo a una temperatura superior a 500º C y -por lo menos un segundo enrollado del material en banda, donde se ejecuta un grado de conformacion superior a 30 %.

34. Metodo segun la reivindicacion 33, caracterizado porque el segundo calentamiento al rojo es ejecutado de modo continuo en una instalacion para calentamiento al rojo en banda con una velocidad de avance de por lo menos 3 m/min a temperaturas >500º C.

35. Metodo para la produccion de elementos de cojinete deslizante, en particular de semicojinetes, caracterizado porque

se produce un material en banda segun las reivindicaciones 33 o 34, las placas son separadas del material en banda, estas placas estan conformadas para dar elementos de cojinete deslizante y porque se aplica una capa deslizante.

36. Metodo segun la reivindicacion 35, caracterizado porque antes de la aplicacion de la capa deslizante se aplica por lo menos una capa intermedia.

37. Metodo segun una de las reivindicaciones 35 o 36, caracterizado porque despues de la aplicacion de la capa deslizante se aplica una capa de rodaje.