(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. C22C 9/02 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 11/36 EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Zastosowanie brązu na zębate koło ślimakowe () Pierwszeństwo: (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 08/42 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 12/02 (73) Uprawniony z patentu: Ed. Fitscher GmbH & Co. KG, Oberhausen, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 DIETER FITSCHER, Oberhausen, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Edward Buczyński POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 OK II-12/P29227PL00 EP B1 Zastosowanie brązu na zębate koło ślimakowe 1 2 Wynalazek dotyczy zastosowania stopu miedzi na bazie miedź-cyna do wytwarzania kół ślimakowych do przekładni kół ślimakowych przez odlewanie ciągłe i następną obróbkę mechaniczną. Ponadto wynalazek dotyczy sposobu półproduktu lub elementu konstrukcyjnego ze stopu miedzi na bazie miedź-cyna, przy czym stop miedzi poddaje się ciągłemu odlewaniu, następnie pasmo stopu poddaje się piłowaniu i z kawałków pasma stopu wytwarza się sposobem wiórowym półprodukt lub gotowy element konstrukcyjny. Ogólnie istnieje trend, że elementy konstrukcyjne napędu mechanicznego, przykładowo elementy przekładni, wystawia się na coraz wyższe obciążenia. Obowiązuje to także przykładowo przykładnie ślimakowe, które w technice napędowej odgrywają rosnąco ważną rolę. W przypadku przekładni ślimakowych często wytwarza się koło ślimakowe ze stopu miedzi na bazie miedź-cyna, czyli z brązu, żeby osiągnąć dobre właściwości ślizgowe koła ślimakowego i tym samym postawić do dyspozycji cichobieżną przekładnię ślimakową. Cichobieżność wynika z wysokiego udziału ruchów ślizgowo- -tocznych, przy czym szybkości ślizgowe są uwarunkowane dość wysokimi naciskami międzyzębnymi zdolnych do docierania skojarzeń materiałowych.osiąga się to przykładowo przez twardo-miękką kombinację matariałów.ponieważ zazwyczaj ślimak składa się z węgloutwardzonej stali a koło ślimakowe składa się ze stopu miedzi na bazie miedź-cyna, koło ślimakowe, sporządzone z brązu, ogranicza z powodu jego zużycia okres użytkowania przekładni. Zasadniczo można wprawdzie podwyższyć okres użytkowania przekładni dzięki zastosowaniu stali lub żeliwa szarego jako materiału na koło ślimakowe. Niestety często towarzyszą temu pogorszone właściwości docierania i wyższy poziom szumu. Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP A1

3 znane są stopy miedź-cyna do wytwarzania odlewów prowadzących wodę, które wykazują małą skłonność migracji składników stopowych do prowadzonej wody. Z opisu EP A1 znane są stopy miedź-cyna-tytan,które są stosowane do wytwarzania kół ślimakowych przekładni ślimakowych. Wychodząc z tego, jako zadanie niniejszego wynalazku zaproponowano zastosowanie stopu miedzi na bazie miedź-cyna, który umożliwia wytwarzanie elementów konstrukcyjnych, przykładowo kół ślimakowych, o wyższym okresie użytkowania przy równoczesnej cichobieżności przekładni. Ponadto za podstawowe zadanie wynalazek przyjmuje zadanie opracowania sposobu wytwarzania półproduktów lub gotowych elementów konstrukcyjnych z odpowiedniego stopu miedzi. Wyżej omówione zadanie rozwiązuje się zgodnie z pierwszą doktryną niniejszego wynalazku przez zastosowanie stopu miedzi na bazie miedź-cyna do wytwarzania kół ślimakowych przekładni ślimakowych dzięki temu, że ten stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych: 11,0% Sn 13,0%, 1,% Ni 2,%, Pb 0,3%, 0,0% P 0,4%, 0,04% Zr 0,2%, 84,% Cu 87,%, co najwyżej łącznie 0,% następujących składników stopowych, przy czym te składniki stopowe pojedyńczo wykazują następujące zawartości: Sb 0,%, S 0,0%, Zn 0,40% i nieuniknione zanieczyszczenia. Zawartość-Sn zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi prowadzi do drobno rozproszonych, bardzo twardych i obfitujących w Sn składników strukturalnych, które przyczyniają się istotnie do podwyższenia odporności na ścieranie. Dodatkowo zawartość-sn umożliwia to, że poprzez obróbkę cieplną można osiągnąć polepszenie parametrów wiązkości zgodnego z wyna-

4 lazkiem stopu miedzi. Poprzez udział niklu rzędu 1,-2,% wagowych uzyskuje się dodatkowo podwyższenie wytrzymałości i twardości bez wywierania negatywnego wpływu na skrawalność. Relatywnie mała zawartość ołowiu rzędu mniej niż 0,3% wagowych gwarantuje, że tylko nikłe ilości ołowiu uwalniają się w ścieraniu. Dzięki zawartości fosforu rzędu 0,0-0,40% wagowych polepsza się lejność zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi w sposobie odlewania ciągłego. Ponadto dodatek cyrkonu o udziale 0,04-0,2% wagowych w połączeniu z pozostałymi składnikami stopowymi dba o to,że także w przypadku odlewania ciągłego stopu miedzi powstaje szczególnie drobna struktura, która prowadzi do wyraźnie polepszonych właściwości zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi. Wreszcie zgodny z wynalazkiem stop miedzi obejmuje 84,-87,% miedzi. Ograniczenie zawartości antymonu, siarki i cynku do razem co najwyżej łącznie 0,% wagowych, przy czym górne granice wynoszą dla antymonu 0,% wagowych, dla siarki 0,0% wagowych i dla cynku 0,40% wagowych, dbają o to, żeby polepszona odporność na ścieranie zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi nie pogorszyła się. Pod względem odporności na ścieranie można zgodne z wynalazkiem zastosowanie stopu miedzi według pierwszego ukształtowania dlaje polepszać dzięki temu, że dodatkowo stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych: 11,0% Sn 11,8%, 2,0% Ni 2,%, 0,0% Pb 0,%, 0,0% P 0,%, 0,0% Zr 0,% i 8,% Cu 86,8%. Ta kombinacja wyżej omówionych składników stopowych w ich ilościach, dokładnie ze sobą zestrojonych, zapewnia jeszcze drobniejszą strukturę stopu miedzi po odlewaniu ciągłym, tak więc odporność na ścieranie polepsza się pomimo dobrej obrabialności odlanych pasm stopu. Zgodnie z drugą doktryną niniejszego wynalazku wyżej wskazane zadanie rozwiązuje się dzięki zgodnemu z rodzajem

5 sposobowi wytwarzania elementu konstrukcyjnego ze zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi przez to, że przed odlewaniem ciągłym nastawia się w stopie miedzi zawartość fosforu i cyrkonu przez wprowadzenie dodatków stopowych ze stopów przejściowych fosfor-miedź (P-Cu) i cyrkon-miedź (Zr-Cu), przy czym wprowadzenie dodatku stopowego z cyrkonu następuje za pomocą stopu przejściowego Zr-Cu o udziale 67% Cu i 33% Zr a wprowadzenie dodatku stopowego z fosforu następuje za pomocą stopu przejściowego P-Cu o udziale 90% Cu i % P. Podane stopy przejściowe umożliwiają szczególnie dokładne nastawienie zawartości cyrkonu i fosforu w zgodnym z wynalazkie stopie miedzi i tym samym umożliwiają dokładną kontrolę budowy strukturalnej. Szczególnie opłacalny sposób wytwarzania elementu konstrukcyjnego ze zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi wynika zgodnie z następnym ukształtowaniem sposobu według wynalazku wskutek tego, że szybkość ściągania w przypadku odlewania ciągłego jest większa niż 0 mm/minutę,korzystnie większa niż 80 mm/minutę. Wprawdzie szybkość ściągania jest zależna od średnicy pasma stopu i dlatego od ilości ochładzanego metalu, jednakże za pomocą zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi można było osiągnąć zwiększenie szybkości ściągania w przypadku stopu miedzi na bazie miedź-cyna bez konieczności brania w rachubę strat w jakości struktury. Pomimo wysokiej szybkości ściągania osiąga się budowę strukturalną o uziarnieniu około 60 μm. Korzystnie przez odlewanie ciągłe wytwarza się pręty pełne lub rury aż do średnicy 0 mm, korzystnie 180 mm. Gabaryty te pozwalają na wystarczającą szybkość ściągania i umożliwiają wytwarzanie gotowo sporządzonych elementów konstrukcyjnych z wypiłowanych półfabrykatów bez powstawania bardzo dużych ilości odpadów. Rury te mogą przy tym wykazywać zarówno przekrój kołowy, jak i przekrój czworokątny, sześciokątny bądź wielokątny. Wreszcie według następnej postaci wykonania sposobu według wynalazku wytwarza się koła ślimakowe przekładni ślimakowej lub półprodukty do wywarzania kół ślimakowych

6 przekładni ślimakowych. Koła ślimakowe przekładni ślimakowej, wytworzone ze zgodnego z wynalaukie stopu miedzi, są nie tylko cichobieżne w ich stosowaniu w technice napędowej, lecz ponadto wykazują jeszcze szczególnie dobrą odporność na ścieranie. Prowadzi to bezpośrednio do przedłużenia okresu użytkowania napędów, wyposażonych w odpowiednie koła ślimakowe. Obecnie są liczne możliwości dalszego tworzenia i wyposażania zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi oraz zgodnego z wynalazkiem sposobu wytwarzania elementu konstrukcyjnego ze zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi. W tym celu wskazuje się na zastrzeżenia patentowe podporządkowane zastrzeżeniom 1 i 3 oraz na opis przykładu wykonania. W tym przykładzie wykonania najpierw wytworzono stop miedzi,który wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych: 11,0% Sn 11,8%, 2,0% Ni 2,%, 0,0% Pb 0,%, 0,0% P 0,%, 0,0% Zr 0,% i 8,% Cu 86,8%. Ten stop miedzi poddano odlewaniu ciągłemu w temperaturze zalewania C do kokil grafitowych. Z szybkością ściągania około 8 mm/minutę ciągniono rurę o średnicy zewnętrznej rzędu 1 mm i średnicy wewnętrznej rzędu 70 mm. Następnie rurę, odlaną metodą ciągła, poddano piłowaniu na kawałki pasm stopu i poddano dalszej obróbce do postaci półproduktów do sporządzania kół ślimakowych. Okazaało się, że koła ślimakowe, wytworzone ze zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi na bazie miedź-cyna, były szczególnie odporne na ścieranie a mimo to wykazywały dobre właściwości docierania znanych kół ślimakowych z konwencjonalnych stopów miedzi na bazie miedź-cyna. Podczas badania struktury okazało się, że uziarnienia mieszczą się w zakresie rzędu 60 μm i podobnie jak w przypadku odlewania odśrodkowego składają się równomiernie z kryształów α-podstawienia razem ze zgromadzonymi na granicach ziarna fazami-β. Wychodzi się

7 - 6 - z założenia, że te budowy strukturalne są odpowiedzialne za dobre właściwości docierania i właściwości ścierne. W szczególności w przypadku zgodnego z wynalazkiem stopu miedzi w porównaniu ze znanym stopem miedzi CuSn12Ni według normy DIN EN 1982 osiągnięto o około 1% polepszone wartości pod względem wytrzymałości na rozciąganie RP0,2 i wydłużenie A. To polepszenie właściwości mechanicznych należy sprowadzić zwłaszcza do zoptymalizowanej budowy strukturalnej. W następstwie ustawia się wyraźnie przedłużony okres użytkowania koła ślimakowego. Ed. Fitscher GmbH & Co. KG Zastępca:

8 - 7 - OK II-12/P29227PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe Zastosowanie stopu miedzi na bazie miedź-cyna do wytwarzania kół ślimakowych do przekładni kół ślimakowych przez odlewanie ciągłe i następną obróbkę mechaniczną, znamienne tym, że stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych: 11,0% Sn 13,0%, 1,% Ni 2,%, Pb 0,3%, 0,0% P 0,4%, 0,04% Zr 0,2%, 84,% Cu 87,%, co najwyżej łącznie 0,% następujących składników stopowych, przy czym te składniki stopowe pojedyńczo wykazują następujące zawartości: Sb 0,%, S 0,0%, Zn 0,40% i nieuniknione zanieczyszczenia. 2. Zastosowanie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych: 11,0% Sn 11,8%, 2,0% Ni 2,%, 0,0% Pb 0,%, 0,0% P 0,%, 0,0% Zr 0,% i 8,% Cu 86,8%. 3. Sposób wytwarzania półproduktu lub elementu konstrukcyjnego ze stopu miedzi na bazie miedź-cyna, przy czym stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych:

9 ,0% Sn 13,0%, 1,% Ni 2,%, Pb 0,3%, 0,0% P 0,4%, 0,04% Zr 0,2%, 84,% Cu 87,%, co najwyżej łącznie 0,% następujących składników stopowych, przy czym te składniki stopowe pojedyńczo wykazują następujące zawartości: Sb 0,%, S 0,0%, Zn 0,40% i nieuniknione zanieczyszczenia, przy czym stop miedzi poddaje się ciągłemu odlewaniu, następnie pasmo stopu poddaje się piłowaniu i z kawałków pasma stopu wytwarza się sposobem wiórowym półprodukt lub element konstrukcyjny, znamienny tym, że przed odlewaniem ciągłym nastawia się w stopie miedzi zawartość fosforu i cyrkonu przez wprowadzenie dodatków stopowych ze stopów przejściowych fosfor-miedź (P-Cu) i cyrkon-miedź (Zr-Cu), przy czym wprowadzenie dodatku stopowego z cyrkonu następuje za pomocą stopu przejściowego Zr-Cu o udziale 67% Cu i 33% Zr a wprowadzenie dodatku stopowego z fosforu następuje za pomocą stopu przejściowego P-Cu o udziale 90% Cu i % P. 4. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że szybkość ściągania w przypadku odlewania ciągłego jest większa niż 0 mm/minutę, korzystnie większa niż 80 mm/minutę.. Sposób według zastrzeżenia 3 albo 4, znamienny tym, że przez odlewanie ciągłe wytwarza się pręty pełne lub rury aż do średnicy 0 mm, korzystnie 180 mm. 6. Sposób według jednego z zastrzeżeń 3-, znamienny tym, że wytwarza się koła ślimakowe przekładni kół ślimakowych lub półprodukty do wytwarzania kół ślimakowych do przekładni kół ślimakowych. 7. Sposób według jednego z zastrzeżeń 3-6, znamienny tym, że stop miedzi wykazuje następujące składniki stopowe w ilości % wagowych:

10 - 9-11,0% Sn 11,8%, 2,0% Ni 2,%, 0,0% Pb 0,%, 0,0% P 0,%, 0,0% Zr 0,% 8,% Cu 86,8%. i Ed. Fitscher GmbH & Co. KG Zastępca: