AT225598B - Verfahren zur Herstellung eines keramischen Reibkörpers für Bremsen, Kupplungen od. dgl. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung eines keramischen Reibkörpers 
Als Werkstoff für Bremsscheiben, Kupplungsbeläge od. dgl. sind in letzter Zeit Kunststoffmischungen,
Asbest-Draht-Gewebe oder- Sintermetalle verwendet worden. Nach einem bekanntgewordenen Vorschlag (USA-Patentschrift Nr. 2, 061, 919) sollen Bremskörper im wesentlichen aus Asbest und Gummi bestehen, wobei als Zuschlagsstoffe vor allem Schwefel, Eisen- und Magnesiumoxyd, Graphit und Kaolin genannt sind. Der Verwendung derartiger Werkstoffmischungen steht als wesentlichster Nachteil der entgegen, dass ihr Reibwert beim Erreichen einer Betriebstemperatur von 200 bis   3000C plötzlich sehr stark   und auf nahezu Null abfällt.

   Andere Nachteile der vorstehend genannten Stoffe sind : Empfindlichkeit dès effektiven Reibwertes auf eine Benetzung der Bremse od. dgl. mit Wasser oder mit Schmiermitteln und auf eine Verschmutzung der betreffenden Teile sowie ein verhältnismässig hoher Preis der Rohmaterialien. 



   Zur Vermeidung eines Teiles dieser Nachteile soll nach einem andern bekanntgewordenen Vorschlag (Schweizer Patentschrift Nr. 200131) als Werkstoff für Bremsbeläge ein gesinterter Werkstoff, vorzugsweise zerkleinerte, mit bituminösen Stoffen gebundene und sodann gepresste und gesinterte Kohle verwendet werden, wobei als Zusätze Ton, Sand oder Asbest dienen. Da jedoch Kohle in dieser Form immer noch relativ gute Gleiteigenschaften hat, wird bei einem nach diesem Vorschlag hergestellten Bremskörper ein Reibungskoeffizient von nur 0,2 erreicht, der für eine rasche Herabminderung heutiger Verkehrsgeschwindigkeiten einen zu niedrigen Wert darstellt. 



   Nach einem weiteren Vorschlag (franz. Patentschrift Nr. 1.194.   587)   soll ein Gemisch zur Herstellung keramischer Brems- oder Reibkörper aus Speckstein und/oder Steatit, Metallpulvern und gegebenenfalls Fritte bestehen. Die fertigen Produkte weisen zwar gute Reibkoeffizienten auf, jedoch haben Prüfstandsversuche ergeben, dass sie etwas spröde und insbesondere zu wenig kantenfest sind, um den Anforderungen im rauhen Betrieb beim Einsatz in schweren Lastwagen oder Flugzeugen zu genügen. 



   Schliesslich kennt man bereits den Vorschlag gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 541656, der zum Inhalt hat, aus Belagplatten nach Art der bekannten Hochdruckdichtungsplatten, bestehend aus Asbest nebst   Kunststoffbinde-und Härtemitteln,   die für   Brems-oder Kupplungszwecke   jeweils benötigten Umrissformen für die einzelnen Platten herauszuschneiden und diese Stücke anschliessend in Formpressen gegebenenfalls zu einer andern Gestalt umzuformen. Derartige Massen zeigen zwar keine Wasser-und Ölaufnahme, sie weisen ferner im Kaltzustand eine gute Reibwirkung und geringe Abnutzung auf, jedoch nehmen die zuletzt genannten beiden Eigenschaften rasch und in steigendem Masse ab, wenn die verwendeten Bindemittel infolge längeren und starken Bremsens auf Temperaturen oberhalb 1500C kommen. 



   Die aufgezeigten Mängel haften einem Reibkörper nicht an, der aus einem erfindungsgemäss günstig zusammengesetzten keramischen Werkstoff besteht. Dieser ist überwiegend aus billigen Rohstoffen zusammengesetzt, und sein Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein trockenes Gemenge aus 20-50 Gew.-Teilen natürlicher oder künstlicher anorganischer Fasern, 20-50   Gew.-Teilen   einer niedrig schmelzenden Glasfritte, 10-40 Gew.-Teilen eines   Metallpulver- und/oder   Metalloxydpulver-Gemisches sowie 0-15   Gew.-Teilen   gepulverten Graphits und/oder eines gepulverten Sulfides oder Nitrides plastifiziert, mit etwa 1000 atü Druck zu Formkörpern verpresst, bei etwa 2000C getrocknet und sodann in Luft in einem zwischen 550 und   6500C   liegenden Brennintervall gebrannt wird.

   Ein nach diesem Verfahren 

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 hergestellter, geschliffener Bremsbelag ist bis 5000C temperaturbeständig, sehr abriebfest, kantenfest, schlagfest, gut wärmeleitend und weist eine meist über 0, 3 liegende Reibzahl auf, die sich bei Benetzung des Belages durch Wasser oder Öl sowie mit ansteigenden Temperaturen nur wenig ändert. 



   Die faserigen Anteile, die dem fertigen Körper den festen mechanischen Zusammenhalt verleihen und massgebend am Zustandekommen einer grossen Reibzahl beteiligt sind, können z. B. Asbest-,   Schlackenwoll- oder   Sillimanitwoll-Fasern sein. 



   Die Fritte kann aus Boraten, Silikaten oder Phosphaten oder auch aus einem Gemisch dieser oder ähn- lich niedrig schmelzender Stoffe bestehen. Sie ermöglicht die Anwendung des sehr niedrig liegenden In- tervalls der Brenntemperaturen. 



   Mittels der aus metallischen und/oder metalloxydischen Bestandteilen bestehenden dritten Gruppe des Versatzes ist es möglich, die Reibzahl weitgehend auf einen bestimmten angestrebten Wert im Be- reich zwischen   0, 3-0,   5, gegebenenfalls noch etwas darüber, einzustellen. Selbstverständlich erhöhen die
Metall- oder Metall-Legierungs-Bestandteile auch die Wärmeleitfähigkeit des fertigen Körpers, so dass man bei Belägen für Fahrzeuge im allgemeinen die Metalloxydbestandteile innerhalb der genannten Gruppe nur mit einer niedrigen   anteiligen   Quote hinzugeben wird, gegebenenfalls sie überhaupt fortlassen wird, während für andere Brems- oder Kupplungszwecke, bei welchen eine gute Wärmeleitfähigkeit nicht von entscheidender Bedeutung.

   ist, der Anteil an Metallen oder Metall-Legierungen innerhalb dieser Gruppe klein oder Null gewählt werden kann. Als geeignete Metalle haben sich beispielsweise erwiesen : Eisen und Eisenmetalle, Kupfer, Bronze, Messing und/oder Zink, als geeignete Metalloxyde : Titan-, Antimon-, Zink-,   Zinn-und/oder Bleioxyd.   



   Lässt man die letzte Versatzgruppe (Graphit, Sulfide usw.) ganz fort, so erhält man als Reibzahl des fertigen Belages im allgemeinen eine solche, die bei abnehmender relativer Geschwindigkeit zwischen dem Belag und seinem Gegenkörper (Bremstrommel od. dgl.) stark ansteigt, u. zw. auf Werte, die nahe bei 0, 5 oder darüber liegen können. Eine solche Zunahme während des Bremsvorganges ist bei Kraftfahrzeugen und Flugzeugen insofern unerwünscht, als sie zu einem raschen, vom Fahrzeugführer nicht schnell genug rückgängig zu machenden Blockieren einzelner Räder führen kann, welches in bekannter Weise zu Unfällen führen kann, in ungünstig gelagerten Fällen sogar zum Überschlagen des   Fahr-odf Flugzeuges.   



  Für Bremsbeläge der soeben genannten Anwendungsgebiete ist daher die letzte Gruppe des genannten Versatzes unerlässlich, zumal systematische Versuche ergeben haben, dass die hier genannten Zuschläge stets den angestrebten Erfolg hinsichtlich Ausschliessung eines starken Ansteigens der Reibzahl mit gegen Null gehender Geschwindigkeit zeitigten, wenn nur ihr Gewichtsanteil innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches lag. Für andere Anwendungsfälle der erfindungsgemässen Beläge, z. B. als Bremsbeläge für rasch zu stoppende Maschinen oder als Kupplungsbeläge, kann es für den Bedienenden der betreffenden Anlage bzw. für ihren Konstrukteur erwünscht sein, wenn ein starkes Ansteigen der Reibzahl im Verlauf des Bremsoder Kupplungsvorganges zu erzielen ist.

   Für derartige   Sonder- Anwendungsfälle   wird das erfindungsgemässe Verfahren dahingehend abgewandelt, dass die letzte Versuchsgruppe zu Null   Gew. -0/0   oder nahe bei Null gewählt wird, wie es die nachstehenden Beispiele 3 und 4 zeigen. 



   Versatzbeispiele :
1. 35   Gew.-Teile   Asbestfasern
30   Gew.-Teile   Glasfritte
20   Gew.-Teile   Sintereisenpulver
13   Gew.-Teile   Bronzepulver
2   Gew.-Teile   Molybdänsulfid
2. 35   Gew.-Teile   Asbestfasern
40   Gew.-Teile   Glasfritte
15   Gew.-Teile   Titandioxyd
5   Gew.-Teile   Antimonoxyd
5   Gew.-Teile   Molybdänsulfid
3.30   Gew.-Teile   Asbestfasern
4C Gew.-Teile Glasfritte
20   Gew.-Teile   Eisenpulver
10   Gew.-Teile   Bronzepulver 

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4.35   Gew.-Teile   Asbestfasern
45   Gew.-Teile   Glasfritte
15   Gew.-Teile   Titandioxyd
5 

    Gew.-Teile   Antimonoxyd 
Weitere Verarbeitung von Versätzen laut Beispielen 1-4 od.   ähnl. :   Diese erfolgt im allgemeinen nach den in der keramischen Industrie üblichen Fertigungsmethoden. Die genannten Rohstoffe - mit Ausnahme der Fasern - werden so fein gemahlen, dass sie auf einem Sieb mit 400   Maschen/cm   rückstandsfrei bleiben. Sodann werden die Fasern und ein übliches Plastifizierungsmittel hinzugegeben. Die Pressung zu Formkörpern erfolgt mit einem Druck von der Grössenordnung 1000 atü. Nach einer Vortrocknung bei etwa 2000C werden diese geformten Körper in Luft bei einer zwischen 550 und 6500C liegenden Temperatur gebrannt und anschliessend plangeschliffen. 



   Unter Umständen kann der keramische Brand ersetzt werden durch einen Heisspressvorgang. 



   Infolge einer sorgfältigen Kontrolle der Rohstoffe zwecks Ausscheidung aller Einschlüsse oder Beimengungen mit einer Härte nach Mohs von 7 oder darüber ergibt sich im Dauerbremsversuch mit erfindungsgemäss hergestellten Belägen von mindestens 1 h keine messbare Abnutzung der aus Qualitätsguss bestehenden Trommel einer Kraftwagen-Trommelbremse, wohingegen die Abnutzung des Bremskörpers zwar messbar ist, aber innerhalb erwünscht niedriger Grenzen bleibt. Die sonstigen guten Eigenschaften der Beläge wurden vorstehend bereits aufgezählt. 



   An die Stelle des in den Beispielen 1 und 2 genannten Molybdänsulfids können, auch teilweise, die Sulfide von Antimon, Blei, Zinn, Zink, Cadmium, gegebenenfalls auch Nitride, z. B. Bornitrid, treten. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Reibkörpers für Bremsen, Kupplungen od. dgl., der eine Reibzahl von 0,3 oder darüber, eine gute Temperaturbeständigkeit bis etwa   500 C,   gute mechanische Festigkeit einschliesslich Kantenbeständigkeit sowie eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein trockenes Gemisch aus 20-50 Gew.-Teilen natürlicher oder künstlicher 
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 Brennintervall gebrannt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Versatzgruppe 3 lediglich Metalle und Metall-Legierungen, jedoch keine Metalloxyde enthält.

   3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Versatzgruppe 3 lediglich Metalloxyd, jedoch keine Metalle und Metall-Legierungen enthält.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen und das keramische Brennen ersetzt werden durch einen Heisspressvorgang.