[发明专利]具有两个铝层的三材料辊轧包覆滑动轴承

说明书

本发明涉及一种滑动轴承元件，所述滑动轴承元件具有：由钢制成的支撑层；施加在所述支撑层上的2层复合物，所述复合物由具有0.2至0.4mm的层厚度h_S的铝基基底层以及具有0.005至0.1mm的层厚度h_G的铝基滑动层组成，其中所述基底层和所述滑动层通过辊轧包覆接合；本发明还涉及一种由两个此类滑动轴承元件形成的滑动轴承，这些滑动轴承元件重点应用于大功率电机，主要用于连杆轴承、曲轴主轴承和连杆轴套，但是还应用于支承凸轮轴和平衡轴以及传动装置。

本发明涉及一种滑动轴承元件，尤其一种滑动轴承壳，所述滑动轴承元件具有：由钢制成的支撑层；施加在所述支撑层上的2层复合物，所述复合物由铝基基底层以及铝基滑动层组成，本发明还涉及一种由两个此类滑动轴承元件形成的滑动轴承，这些滑动轴承元件重点应用于大功率电机，主要用于连杆轴承、曲轴主轴承和连杆轴套，但是还应用于支承凸轮轴和平衡轴以及传动装置。

铝基轴承金属材料大多数情况下作为实心铝带进行铸造并且在变形步骤和热处理步骤之后通过包覆(大多数情况下为辊轧包覆)与钢带相连。铝基的轴承金属相对于铜基轴承金属提供了更好的嵌入性，这理解为材料的接纳和嵌入(例如由于磨损或杂质导致的)轴承空隙中的外来颗粒的能力。另外，铝轴承金属的滑动性能或在任何情况下的应急性能通常更好，尤其当所述铝轴承金属具有较高的锡比例时。因此，可以在没有或带有滑动层的情况下使用这种材料。在第一种情况下所提及的是二材料体系或轴承，在第二种情况下所提及的是三材料体系或轴承。

为了在钢质背面与轴承金属层之间的更好的粘附性，两层和三层体系可以已知方式另外具有薄的中间层。然后轴承金属层通常首先通过辊轧包覆与中间层一起预包覆成层复合物，随后将层复合物同样通过辊轧包覆与钢带相连。在复合物中所述中间层一般不承担除粘附助剂之外的功能、很少为纯铝层并且因此在分类时不计入两层和三层体系中。

具有聚合物型涂层(滑动清漆)作为磨合镀层(Einlaufschicht)的两层和三层体系也是已知的。因而，此类非金属层在分类时也不计入两层和三层体系中。

由铝二材料体系形成的滑动轴承元件例如从文件DE 102 46 848A1、DE 103 43618 B3、DE 10 2005 023 541 A1、DE 10 2009 002 700B3、DE 10 2011 003 797、DE 102011 087 880 B3和EP 1 522 750B9已知。在这些文件中提及铝基轴承金属，其耐磨损强度、耐热强度和耐疲劳强度应通过分别加入多种元素中的多项而得以改善，所述元素选自Sn、Pb、In、Bi、Si、Zn、Cu、Mg、Mn、Ni、Ti、Co、V和/或Cr。

术语“强度”一般性描述了材料抵抗分离或塑性变形的机械阻力。材料的强度基本上完全取决于晶格结构(包括位移)。取决于负载的种类和方式给出不同种类的强度。所谓的“耐久性”或“耐疲劳强度”为动态强度，描述了材料相对于随时间变化的负载的机械阻力。大多数情况下，以相对简单的拉伸实验测定“抗拉强度”，随后从其中可以反推出耐久性或耐疲劳强度。

“耐磨损强度”理解为材料相对于机械磨损的阻力。磨损进而可以具有不同原因。一方面存在侵蚀磨损，其中两种材料在摩擦热的作用下在形状方面彼此焊接，这导致材料磨削。另一方面由于摩擦配对的不同硬度而发生磨损或磨削。因此，耐磨损强度的一种度量是材料的硬度，硬度理解为材料抵抗另一个物体的机械侵入的阻力并且同样可以相对简单地在大量已知的硬度测试之一中测定。

即，鉴于上述的合金组成部分，通常可以区分出两种作用。所谓的软相，例如Pb、Sn或Bi，作为固体润滑材料，甚至在混合摩擦状况下尽可能降低了侵蚀磨损和磨损。硬质的或硬质化的组成部分，例如Si或由Al与Mn、Cu、Mn、Zn形成的金属间相，取决于其大小和分布，具有提高强度的作用并且由于其硬度也有助于降低磨损。

文件DE 10 2009 002 700 B3另外涉及作为中间层的铝铜合金，其厚度和硬度与轴承金属层的性能相匹配，以便总体上实现滑动轴承壳的充分的塑性可弯曲性和形状匹配能力。