Innovatives Weißmetall

Für hochbelastete Gleitlagerungen

05. September 2012

Ziel bei der Entwicklung eines neuen Weißmetalls für Zollern war, eine hochfeste Weißmetall-Gleitlagerlegierung, die den heute weltweit verfügbaren Legierungen hinsichtlich Belastbarkeit um 20% überlegen ist, zu kreieren. Da heutige Weißmetalle vielfach noch Cadmium und Arsen enthalten, sollten bei der Neuentwicklung sowohl diese als auch andere toxische Elemente vermieden werden.

Zollern konnte die Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Arbeitskreis Gleitlager von der Idee, ein solches Weißmetall zu entwickeln, begeistern. Die Umsetzung erfolgte erfolgreich im Rahmen eines AiF-Forschungsvorhabens (AiF - Arbeitsgemeinschaft indus-trieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.). Basis auch des neuen Weißmetalls ist das bewährte Zinn-Antimon-Kupfer (Sn-Sb-Cu) -System. Aus unterschiedlichen Konzepten wurde eine Ziellegierung bestimmt, welche gute Zähigkeits- und Festigkeitseigenschaften vereint. Zudem durften sich die legierungstechnischen Modifikationen nicht nachteilig auf die technologischen Eigenschaften auswirken. Zur Steigerung der Festigkeitseigenschaften kommen die Legierungselemente Bismut (Bi) und Zink (Zn) zum Einsatz. Der Versprödung des Gefüges wird durch gezielte Kornfeinung mit dem Element Tellur entgegengewirkt. Hierzu wurde systematisch eine Vielzahl von Legierungs- und Gefüge-variationen geprüft. Parallel zu den Modifikationsschritten bei der Legierungsentwicklung waren die technologischen und mechanischen Legierungseigenschaften explizit zu untersuchen.

Die so gefundene Legierung wurde von Zollern zum Patent angemeldet und unter WO 2012/028136 A2 veröffentlicht. Dies war die Basis zur Weiterentwicklung zum Zollern-Werkstoff WM 2020-pro. Versuche mit dieser weiterentwickelten Legierung auf den Zollern-eigenen, dynamischen Gleitlagerprüfständen zeigen im Benchmark mit den am Markt verfügbaren Weißmetalllegierungen deutlich auf, dass das Ziel einer 20-prozentigen Steigerung der Ermüdungsfestigkeit deutlich erreicht wurde, sowohl im Vergleich zu den cadmium- und arsenhaltigen, als auch zu den cadmium- und arsenfreien Hochleistungswerkstoffen.

Nach erfolgreichem Abschluss aller Testphasen soll die Markteinführung des neuen Hochleistungsweißmetalls WM 2020-pro in der zweiten Hälfte 2012 erfolgen.