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Verfahren zum Herstellen von mit einem gerillten
Sinterbelag versehenen Teilen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mit einem gerillten Sinterbelag versehenen Teilen, insbesondere von mit einem Rillen, Nuten od. dgl. aufweisenden Sinterreibwerkstoff beschichteten Stahllamellen für Kupplungen.
Es sind eine Reihe von Verfahren zum Herstellen von mit einem gerillten Sinterbelag versehenen Teilen bekannt. Bei einem dieser Verfahren wird das den Belag bildende Pulver zunächst zu einem Formkörper verpresst, der alsdann mit einem Stahlträger versintert wird. Bekannt ist auch ein Verfahren, nach dem das Pulver zunächst in möglichst gleichmässiger Verteilung auf den Träger gestreut und alsdann verdichtet wird. Nach dem Verdichten bzw. Anpressen der Pulverschicht an den Träger erfolgt das Sintern, wobei sich eine feste Verbindung zwischen der Pulverschicht und dem Träger ergibt.
Nach dem Sintern ergibt sich ein im wesentlichen ebener Sinterbelag, ohne Unterbrechungen, in den die erforderlichen Rillen, Nuten od. dgl. erst noch durch spanabhebende Bearbeitung eingeschnitten werden müssen. Häufig weist der Sinterbelag noch eine gewisse Restporosität auf, die beim Verdichten zum Ausgleich von Massabweichungen des Stahlträgers oder zum Ausgleich einer ungleichmässigen Pulverbestreuung dient. Die Praxis hat nun gezeigt, dass diese Restporosität bei Sinterreibbelägen Nachteile besitzen kann. So sind die nichtmetallischen Einlagerungen des Sinterbelages umso fester in das Sintergefüge eingebettet, je geringer die Restporosität des Belages ist. Demzufolge werden derartige Nichtmetalleinlagerungen, beispielsweise Graphit, mit steigender Restporosität leichter aus der Reibfläche herausgerissen.
Das heisst, der Verschleiss nimmt mit steigender Restporosität des Reibbelages
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, die mit der bei den verschiedenen Herstellungsverfahren auftretenden Restporosität verbundenen Nachteile zu beheben und ein Verfahren zu schaffen, nach dem mit einem gerillten Sinterbelag versehene Teile, insbesondere Kupplungslamellen mit geringer Restporosität hergestellt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der gesinterte und mit Rillen versehene Belag erfindungsgemäss mit ebenen Presswerkzeugen nachverdichtet wird, wobei das Porenvolumen des Reibwerkstoffes geringer und die Rillen enger werden. Vorzugsweise ist die Breite der zwischen den Rillen liegenden Reibfelder vor dem Nachverdichten zwei-bis dreimal so gross wie die Dicke des Sinterbelages, während die Gesamtfläche der Rillen vorzugsweise 20 bis 35% der Gesamtfläche der Reibfelder beträgt.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Rillen nicht spanabhebend eingeschnitten, sondern in eine vorgesinterte Pulverschicht eingepresst werden. In diesem Falle wird das erfindungsgemässe Verfahren in der Weise durchgeführt, dass das Reibstoffpulver lose auf einen Träger geschüttet, der Träger mit der Pulverschicht vorgesintert und der gesinterte Belag beim Einpressen der Rillen mit profilierten Presswerkzeugen auf ein die Dicke des fertigen Belages um bis 15% übersteigendes Mass verdichtet wird. Daran schliesst sich ein Fertigsintern sowie Nachpressen mit Werkzeugen mit ebener Pressfläche an, bei dem der gesinterte Belag nachverdichtet und der die Enddicke übersteigende Reibwerkstoff teilweise in die Rillen gedrückt wird.
Die Porosität des Belages beträgt vor dem Nachverdichten vorzugsweise 5 bis 10%, wobei die Rillen so tief sind, dass sie fast bis zum Träger gehen, so dass zwischen dem Rillengrund und der Oberfläche des Trägers nur eine verhältnismässig
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dünne Sinterschicht liegt.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend an Hand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In Fig. l der Zeichnungen ist schematisch ein Oberwerkzeug--l--mit vorstehenden Rippen - dargestellt, die dem Einprägen beispielsweise spiralförmig verlaufender Rillen dienen. Unter dem Oberwerkzeug-l-liegt der Stahlträger-3-mit einer Pulverschicht-4--, die lose auf den Stahlträger --3-- gestreut und anschliessend mit dem Stahlträger porös vorgesintert worden ist.
Beim Niederfahren des Oberwerkzeuges--l--dringen die Rippen-2--in den vorgesinterten Belag ein, den sie gleichzeitig verdichten und in einzelne Reibfelder--5--unterteilen. Beim Pressen liegen die Rippen--2--in nur geringem Abstand von der Oberfläche des Stahlträgers--3--. Die Reibfelder--5--liegen um etwa 15% höher als die beabsichtigte Enddicke des Belages. Das heisst, der Reibbelag hat nach dem Einpressen der Rillen gemäss Fig. 2 noch eine Restporosität von 10 bis 15%.
Die nach dem Verdichten und Einpressen der Rillen gemäss Fig. 2 verbleibende Porosität ist für das anschliessende Fertigsintern erforderlich, um die beim Fertigsintern eintretende Volumenvergrösserung des im Reibbelag enthaltenen Bleis auffangen zu können. Infolge der vorhandenen Restporosität verbleibt das Blei beim Fertigsintern im Belag, während es bei zu geringer Porosität aus der Belagoberfläche heraustritt und beim Abkühlen nicht mehr in das Belaginnere hineingesaugt wird.
Das erfindungsgemässe Nachpressen erfolgt mit dem in Fig. 3 dargestellten Presswerkzeug-6-,
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Belaghöhe und die Breite der Rillen --7-- entsprechend den in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten Konturen ab. Das heisst, es kommt sowohl zu einer Verdichtung des Sinterbelages als auch zu einem Hineindrücken des Belagwerkstoffes in die Rillen--7-. Die mit dem Nachpressen verbundene Höhenabnahme des Belages kann bis zu 15% betragen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann beispielsweise zur Herstellung der in Fig. 4 in Draufsicht dargestellten Kupplungslamelle benutzt werden. Die Kupplungslamelle besitzt eine Spiralrille--7-- mit einem Flankenwinkel von 30 bis 90 , in der sich bei Ölreibung das öl sammelt, um den Schaltvorgang zu verkürzen. Die Anordnung von Spiralrillen oder andern Unterbrechungen in der Reibfläche ist jedoch auch bei trockener, d. h. ölfreier Reibung von Vorteil.
Die Rillen dienen ausser der Entfernung des öles von den Reibfeldern auch der Aufnahme von Verschleisspartikeln, weswegen ihre Gesamtfläche etwa 20 bis 35% der Gesamtfläche der Reibfelder-5-beträgt. Auf diese Weise ergeben sich im öllauf hervorragende Eigenschaften, insbesondere bei Kupplungen kürzeste Schaltzeiten, bei hoher Lebensdauer und Belastbarkeit. Dabei sorgen die Rillen für eine schnelle Abfuhr der Reibwärme durch das öl. Selbstverständlich kann der Träger von beiden Seiten mit einem Rillen oder andere Ausnehmungen aufweisenden Sinterbelag versehen sein.
Die beim Nachverdichten erfolgende Stoffverdrängung in die Rillen--7--ist im wesentlichen abhängig von dem Verhältnis der Breite jedes Reibfeldes--5--zu der Belaghöhe. Versuche haben ergeben, dass dieses Verhältnis vor dem Nachpressen 2 bis 3 : 1 betragen sollte. Das Nachverdichten kann auch an einem mit Rillen od. dgl. versehenen Sinterbelag erfolgen, der auf andere Weise auf den Träger aufgebracht und mit Rillen versehen ist. Optimale Ergebnisse wurden jedoch mit dem an Hand der Zeichnungen erläuterten Verfahren erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von mit einem gerillten Sinterbelag versehenen Teilen, insbesondere
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mit ebenen Presswerkzeugen nachverdichtet wird, wobei das Porenvolumen des Reibwerkstoffes geringer und die Rillen enger werden.
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