Dieser Beitrag beschäftigt sich mit hydrodynamischen Gleitlagerungen des Kurbeltriebs von Verbrennungsmotoren, insbesondere mit den Haupt- und Pleuellagern. Jede einzelne dieser Lagerungen muss unterschiedlichsten Anforderungen genügen. Um den verschiedenen mechanischen und motorischen Anforderungen gerecht zu werden, sind verschiedene Lagerwerkstoffe notwendig und im Einsatz. Prinzipiell unterscheidet man 2-Stoff- und 3-Stofflagerwerkstoffe. Allen Werkstoffen gemeinsam ist ein Stahlrücken, der als Stützschale der Lagermetalle dient. Auf dieser können z.B. durch Walzplattieren, Gießen oder Sintern geeignete Lagermetalle aufgebracht werden. Aluminium-Bimetalle lassen sich für niedrige bis hohe spezifische Lagerlasten einsetzen. Bronze 3-Stofflager sind für hohe bis sehr hohe spezifische Lagerlasten ausgelegt. Traditionell wird eine bleihaltige Bronze als Substrat für die zum Teil ebenfalls bleihaltigen Gleitschichten verwendet. Aus der Forderung nach bleifreien Lagerverbundwerkstoffen ergab sich der Auftrag an die Entwicklung, für beide Komponenten neue Lösungen zu finden. Ausgangspunkt für die Entwicklung war die detaillierte Analyse der Eigenschaften und Werkstoffkennwerte der bleihaltigen Bronze CuPb22Sn (G-41), die sich über viele Jahrzehnte bewährt hatte. Hierzu zählen Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung und Härte sowie die Mikrostruktur der Legierung. Bleifreie Bronzen mit wenigstens gleichen oder besseren Werkstoffkennwerten verfügen über homogene Gefügestrukturen. Die höhere Belastbarkeit lässt sich auf das Fehlen der inneren Kerben zurückführen. Allerdings entfällt damit die niedrigschmelzende Weichphase. Die Notlaufeigenschaften müssen daher durch niedrige Reibkoeffizienten sowie durch eine exzellente Wärmeleitfähigkeit kompensiert werden. Diese Bedingungen werden durch die neue bleifreie Guss- Bronze CuNi2Si (CS-4) erfüllt. Umfangreiche Serienerfahrung mit bleifreien Gleitschichten auf bleihaltigem Substrat liegen bei Federal-Mogul bereits seit Jahrzehnten vor. Die motorischen Anforderungen, die von den Gleitschichten zu erfüllen sind, werden mit einem Portfolio von 3 Werkstoffen abgedeckt. Hierbei handelt es sich um das Standard-Galvaniklager aus G-444 für hohe Lasten. Für höhere sowie höchste Lasten steht der galvanische Werkstoff G-488 zur Verfügung. Extreme Belastungen über 100 MPa werden mit dem Sputterlager G-499 zuverlässig getragen. Bei der Entwicklung bleifreier Werkstoffe wurden die Werkstoffkennwerte im landläufigen Sinne verbessert.
Bleifreie Lager für CO2-reduzierte Motoren
Lead-free bearings for CO2 reduced engines
2009
13 Seiten, 9 Bilder
Conference paper
German
Bleifreie Lager fuer CO2 reduzierte Motoren
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