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Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, z. B.
Reibbelägen, aus Sintermetall
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Formkörpern, z. B. Reibbelägen, aus Sintermetall und deren Verbinden mit einem massiven metallischen Träger durch Aufsintern, wie solche Reibbeläge, z. B. bei Kupplungen und Bremsen Verwendung finden.
Bei den bekannten Verfahren zum Herstellen von Reibbelägen wird eine abgewogene Menge von Me- tallpulver in ein Gesenk eingefüllt und unter hohem, bis zu 7000 kg/crrt betragenden Stempeldruck zu einem der Endform des Reibbelages entsprechenden Formkörper gepresst. Nach dem Ausstossen des Press- lings aus dem Gesenk, was ohne Anwendung besonderer Massnahmen vielfach zu dessen Beschädigung führt, wird der Pressling in einem weiteren Arbeitsgang unter Anwendung von Wärme und Druck auf einen
Träger aufgesintert, der, sofern er aus Stahl besteht, vorher verkupfert werden muss.
Es ist auch bekannt, das Zusammenpressen des Pulvers unter gleichzeitiger Erwärmung in der Weise vorzunehmen, dass der entstehende Sinterkörper zugleich gegen den Träger angedrückt und mit diesem verbunden wird. Ferner ist es bekannt, das Verpressen eines metallischen Pulvergemisches zum üblichen Pressling vorzunehmen und den Sintervorgang in ein Vor- und Fertigsintern zu unterteilen. Schliesslich ist es bekannt, auf einem beliebig langen, kompakten Metallband kontinuierlich eine Sintermetallschicht dadurch aufzubringen, dass das zunächst drucklos auf einen umlaufenden Hilfsträger aufgebrachte Metallpulver vorgesintert, anschliessend auf den Hauptträger aufgelegt und schliesslich durch Anwendung von Druck verdichtet und sogleich mit dem kompakten Metallband verbunden wird.
Es leuchtet ein, dass Formkörper, die aus einem kompakten Metallkörper und einem Sintermetallkörper zusammengesetzt sind, auf diese Weise nicht herstellbar sind. Bei einem endlich noch bekannten Verfahren wird stets von der Metallpulverschicht ausgegangen, die auf den kompakten Metallträger aufgebracht und dann durch Sintern mit diesem dadurch verbunden wird, dass die Pulvermetallschicht mit dem Tragkörper gemeinsam durch Walzen verformt wird.
Demgegenüber ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von aus Sintermetall bestehenden Formkörpern, z. B. Reibbelägen, und deren Aufsintern auf einen massiven metallischen Träger, das die Verwendung von schweren Pressen und von hoher Abnutzung ausgesetzten Gesenken überflüssig macht und eine besonders innige Verbindung zwischen Sinterkörper und Träger ergibt, ohne dass dieserwie bisher bei stählernen Trägern üblich - verkupfert zu werden braucht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Metallpulver lose in eine Form eingebracht, darin ohne Anwendung von Druck zu einem formbeständigen Vorkörper vorgesintert, dieser Vorkörper aus der Form entnommen und aus ihm durch Anwendung von in einer Richtung wirkendem Druck der Formkörper hergestellt und auf den Träger aufgesintert wird.
So kann der Vorkörper ohne Verformungsdruck durch Erhitzen auf den Träger aufgesintert und anschliessend verdichtet werden. Es kann aber auch der Vorkötper verdichtet und anschliessend ohne Verformungsdruck auf den Träger aufgesintert werden. Schliesslich kann der Vorkörper nach Auflegen auf den Träger verdichtet und zugleich aufgesintert werden. Beim Aufsintern des noch unverdichteten oder des bereits verdichteten Sinterkörpers auf den Träger braucht nur für eine gute Berührung zwischen den durch Sintern zu verbindenden Flächen gesorgt zu werden. Der dazu erforderliche Druck ist wesentlich
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geringer, als der zum Verdichten notwendige Druck. Verdichten und Aufsintern können aber auch in einem Arbeitsgang, also durch gleichzeitige Anwendung von Druck und Wärme, vorgenommen werden.
Vielfach, z. B. zur Erzielung einer besonders innigen Verbindung des Sinterkörpers mit einer nicht gleichmässigen, z. B. unebenen oder rauhen Fläche des Trägers, empfiehlt es sich, den porösen Sinterkörper auf den Träger aufzulegen und dann gleichzeitig zum fertigen Belag zu verdichten, zu verformen und aufzusintern.
Der erfindungsgemässe Vorschlag, bei der Herstellung eines Reibbelages zunächst als Zwischenprodukt einen porösen Sinterkörper herzustellen, der erst durch nachträgliches Verdichten und etwaige gleichzeitige Verformung seine endgültige Gestalt, beispielsweise die bei Bremsbelägen übliche Krümmung, eingeformte Nuten od. dgl. erhält, ermöglicht die Verwendung von einfachen Formen, z. B. von Brennscha-
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läge von verwickelter Gestalt herstellen oder Reibbeläge ohne vorherige Bearbeitung des Vorkörpers auf
Trägeroberflächen mit rauher oder mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehener Oberfläche dicht an- schliessend aufbringen.
Schliesslich hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass beim gleichzeitigen
Verdichten und Aufsintern des Vorkörpers auf einen stählernen Träger bei 3- bis 4stündiger Erwärmung auf 700 - 8000c ein vorheriges Verkupfern des Trägers überflüssig ist.
Gewisse Schwierigkeiten beim Aufsintern eines bereits verdichteten Vorkörpers auf einen starren Trä- ger ergeben sich allerdings dann, wenn die Gestalt des Vorkörpers der des Trägers nicht so genau entspricht, dass beim Aufsintern ihre Berührungsflächen überall fugenlos aufeinanderliegen. Da der Vorkörper nach dem Verdichten bereits recht starr ist, schmiegt er sich der Gegenfläche unter Umständen nicht genügend dicht an. Ferner ist es zuweilen notwendig, Reibbeläge grösserer Abmessungen, z. B. ringförmige Kupplungsbeläge, aus mehreren Vorkörpern zusammenzusetzen, beispielsweise wenn sich drucklos vorgesinterte Vorkörper wegen ihrer Grösse, ihrer Form oder aus andern Gründen nicht einstückig herstellen lassen.
Beim Zusammensetzen mehrerer Vorkörper zu einem Reibbelag ergeben sich am fertigen Arbeitsstück Fu- gen, die - wenn sie auch noch so schmal sind-das Ablagern von Abrieb und Fremdkörpern begünstigen, die im Betrieb zu Störungen führen können.
Die Erfindung erlaubt es jedoch, auch beim Vorhandensein von Fugen zwischen Vorkörper und Träger oder zwischen mehreren Vorkörpern beim Aufsintern eineunbedingt fugenfreie und - gewünschtenfalls - sogar völlig strukturgleiche Verbindung zwischen solchen Teilen zu schaffen. Das bedeutet also, dass der fertige, mit einem Träger verbundene aus mehreren Vorkörpern zusammengesetzte Sintermetallkörper an den Berührungsflächen zwischen den Vorkörpern untereinander und zwischen dem Sintermetallkörper und dem Träger keine Fuge, sondern nur eine nicht einmal im Schliffbild erkennbare Nahtstelle aufweist.
Dies ist besonders für aus mehreren Teilen zusammengesetzte Brems- und Kupplungsbeläge von wesentlicher Bedeutung, da erfahrungsgemäss bei solchen aus mehreren nebeneinanderliegenden üblichen Sinterkörpern bestehenden Belägen sich in den bisher unvermeidbaren Fugen Abrieb und andere Fremdkörper ansammeln, die nicht nur zu vorzeitiger Abnutzung der Reibbeläge, sondern auch zu schweren Betriebsstörungen Anlass geben können.
Die fugen-und nahtlose Vereinigung mehrerer drucklos vorgesinterter Formkörper zu einem einheitlichen Reibbelag und eine gleichfalls fugen- und nahtlose Verbindung zwischen Reibbelag und Träger wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, dass die Fugen zwischen mehreren nebenoder auch übereinanderliegend auf den Träger aufgelegten Vorkörpern oder zwischen Vorkörpern und Träger mit einer dem Gehalt je Raumeinheit der benachbarten Vorkörper ungefähr adäquaten Menge von Metallpulver ausgefüllt und dieses Pulver zusammen mit dem Belag und dem Träger auf Sintertemperatur erwärmt wird.
Wird der aus einem oder mehreren Vorkörpern bestehende Belag auf dem Träger aufliegend verdichtet, so wird das lose in die Fugen eingefüllte Metallpulver zugleich mitverdichtet, so dass es beim Sintern mit dem Belag oder den Belagteilen und gegebenenfalls auch mit dem Träger nahtlos zusammensintert. Wird dagegen das Pulver zwischen bereits verdichtete Vorkörper oder zwischen verdichtete Vorkörper und Träger eingebracht, muss dies unter Druck geschehen, wenn sich eine strukturgleiche Naht ergeben soll, damit innerhalb der Fuge je Raumeinheit etwa die gleiche Pulvermenge vorhanden ist, wie in den Vorkörpern. Auf diese Weise erhält die Fuge beim Sintern die gleiche Struktur wie die fertigen Belagteile.
Eine Naht ist dann selbst im Schliffbild nicht erkennbar.
Die Erfindung sei an zwei in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen zum Herstellen eines Reibbelages näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine ringartige Form mit eingefüllter Sinterpulvermischung, Fig. 2 den aus der Brennschale nach Fig. 1 nach dem Vorsintern ent-
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nommenen Vorkörper, ebenfalls im Schnitt, Fig. 3 den aus der Gestalt nach Fig. 2 zum fertigen Reibbe- lag verdichteten Sinterkörper im Schnitt, Fig. 4 einen als Träger dienenden Ring mit zu beiden Seiten auf ihn aufgesinterten Reibbelägen gleichfalls im Schnitt, Fig. 5 eine rechteckige Form mit eingefüllter Pul- vermischung im Schnitt, Fig. 6 den aus dieser entnommenen Vor körper zwischen Stempel und Matrize mit auf diese aufgelegtem Träger vor dem Verdichten, Fig. 7 den aus der Gestalt nach Fig.
6 verdichteten und auf den Träger aufgesinterten Belag in perspektivischer Ansicht.
Zum Herstellen eines ringförmigen Reibbelages wird in die flache Brennschale 1 mit der ringförmi- gen Ausnehmung 2 die Metallpulvermischung 3 bis zum Rand gleichmässig eingefüllt und 10 - 20 min lang bei einer Temperatur von 600 bis 800 C erhitzt, Die Pulvermischung sintert dabei zu einem zusammen- hängenden porösen Vorkörper 3a zusammen, der dann durch Schmieden, Pressen oder Walzen zum ferti- gen Belag 3b verdichtet wird. Der Belag wird danach 3 - 4 h lang bei einer Temperatur von 700 bis 8000 C auf den Stahlträger 4 aufgesintert.
Die Fig. 5-7 veranschaulichen die Herstellung eines rechteckigen und gewölbten Reibbelages. Dazu wird der in der ebenen Brennschale 5 vorgesinterte zusammenhängende poröse Körper auf den gewölbten Stahlträger 7 aufgelegt und durch den Stempel 8 zum fertigen Belag 6a verdichtet, bis zur satten Anlage mit dem Träger 7 gebogen und gleichzeitig durch Erhitzung auf den Träger 7 aufgesintert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, z. B. Reibbelägen, aus Sintermetall und deren Verbinden mit einem massiven metallischen Träger durch Aufsintern, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver lose in eine Form eingebracht, darin ohne Anwendung von Druck zu einem formbeständigen Vorkörper vorgesintert, dieser Vorkörper aus der Form entnommen und aus ihm durch Anwendung von in einer Richtung wirkendem Druck der Formkörper hergestellt und auf den Träger aufgesintert wird.