DE10055662A1 - Production of brake disks used for cars and motorbikes comprises rotating brake disk directly before fine processing, heating to selected heating temperature during rotation and slowly cooling to below room temperature - Google Patents

Production of brake disks used for cars and motorbikes comprises rotating brake disk directly before fine processing, heating to selected heating temperature during rotation and slowly cooling to below room temperature

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Abstract

Production of brake disks comprises rotating the brake disk directly before fine processing; heating to a selected heating temperature during rotation; and slowly cooling to below room temperature. Preferred Features: The brake disk is heated to 500-800 deg C for 5-15 seconds by electromagnetic induction in a protective gas. Heating and cooling is carried out in a cycle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge und/oder Motorräder aus Grauguß, wobei ein gegossenes und gegebenenfalls spannungsarm geglühtes Rohteil einer Bremsscheibe einer Vorbearbeitung durch eine spanabhebende Bearbeitung und anschließend zur Erzielung geringer oder geringster Toleranzen einer Feinbearbeitung unterzogen wird.The invention relates to a method for producing brake discs for Motor vehicles and / or motorcycles made of gray cast iron, one being cast and if necessary, stress relieved raw part of a brake disc Pre-processing by machining and then to achieve minor or minimal tolerances are subjected to fine machining.

Es ist seit langem bekannt, Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge und Motorräder aus Grauguß zu gießen und bei Temperaturen von ca. 580°C mehrere Stunden spannungsarm zu glühen.It has long been known to make brake discs for automobiles and motorcycles Pour gray cast iron and at temperatures of around 580 ° C for several hours to glow with little tension.

Danach folgt die Vorbearbeitung, im Regelfall eine spanabhebende Bearbeitung, wie z. B. grobes Überdrehen der Bremsscheibe mit hohem Vorschub, dem sich dann die Feinbearbeitung, beispielsweise Schleifen, Feindrehen, Drehfräsen und/oder Polieren, anschließt.This is followed by preprocessing, usually machining, such as B. rough overturning of the brake disc with high feed, which then the Finishing, for example grinding, fine turning, rotary milling and / or polishing, followed.

In der Praxis hat sich als nachteilig herausgestellt, dass im Ergebnis des Spannungsarmglühens eine starke Verzunderung der Oberfläche der Bremsscheibe zu verzeichnen ist, welche es erforderlich macht, einen entsprechenden Oberflächenschutz aufzubringen, das Glühen unter Schutzgas durchzuführen oder die Oberfläche anschließend durch Kugelstrahlen von der Verzunderung zu befreien.In practice it has turned out to be disadvantageous that in the result of the Stress relieving causes severe scaling of the surface of the brake disc is listed, which makes it necessary to provide appropriate surface protection apply, carry out the annealing under protective gas or the surface then remove the scaling by shot peening.

Fernerhin sind nach wie vor sich nachteilig auswirkende Restspannungen in der Bremsscheibe nachweisbar bzw. es werden bei der Vorbearbeitung der Bremsscheibe wiederum nachteilige Eigenspannungen in die Bremsscheibe eingebracht.Furthermore, there are still negative residual stresses in the Brake disc detectable or it will be during the pre-processing of the brake disc in turn, disadvantageous residual stresses are introduced into the brake disc.

Des Weiteren ist vorstehendes Verfahren als sehr Zeit- und kostenaufwendig einzuschätzen. Furthermore, the above method is very time-consuming and costly assess.  

Mit der DE-OS 27 06 597 wurden des Weiteren eine Bremsscheibe und ein Herstellungsverfahren hierfür offenbart, wobei ein martensitisches rostfreies Stahlplattenmaterial auf eine Temperatur für eine unvollständige Abschreckung für einen Härtegrad, wie er für Bremsscheiben erforderlich ist, erhitzt und anschließend in einer Formpresse geformt und unter Druck abgeschreckt wird, um eine Bremsscheibe in vorbestimmter Form zu erhalten. Aufgrund vorstehender Maßnahmen sollen später keine weiteren spanabhebenden Bearbeitungen nötig sein. Des Weiteren soll das Produkt keine nachteiligen Eigenspannungen mehr aufweisen.With DE-OS 27 06 597 a brake disc and a Manufacturing process therefor disclosed using a martensitic stainless Steel plate material at a temperature for incomplete deterrence for one Degree of hardness, as required for brake discs, heated and then in one Molding press is molded and quenched under pressure to put a brake disc in to get a predetermined shape. Due to the above measures, none should later further machining operations may be necessary. Furthermore, the product no longer have any adverse internal stresses.

Dies hat sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, da nach wie vor Eigenspannungen in der Bremsscheibe zu verzeichnen waren, die sich unter den späteren Betriebsbedingungen nachteilig auswirken.However, this has not proven itself in practice, as residual stresses in the brake disc, which was among the later Adversely affect operating conditions.

Insbesondere während eines Bremsvorganges wird die Bremsscheibe in wenigen Sekunden mit Temperaturen bis über 700°C beansprucht.In particular, during a braking process, the brake disc is in a few Takes seconds with temperatures above 700 ° C.

Die beim Gießen und/oder Bearbeiten eingebrachten Eigenspannungen oder die noch vorhandenen Restspannungen werden infolgedessen freigegeben und führen im Ergebnis zu einer Verformung der Bremsscheibe.The residual stresses introduced during casting and / or processing, or those still existing residual voltages are consequently released and result in Result in a deformation of the brake disc.

Es kann dabei ein Planschlag (Planlaufabweichung zwischen der Radnabenanlagefläche und dem Reibring) entstehen, der seinerseits zu einer Schwingungsanregung des Bremssystems führt.There can be a runout (runout deviation between the wheel hub contact surface and the friction ring), which in turn stimulates the vibration of the Brake system leads.

Dieser Mißstand macht sich für den Fahrzeugführer akustisch als Dröhnen und/oder durch Lenkraddrehschwingungen bemerkbar.For the driver, this maladministration manifests itself acoustically as a boom and / or noticeable by steering wheel torsional vibrations.

Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.This is where the invention described below comes into play.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge und/oder Motorräder aus Grauguß anzugeben, welches gegebenenfalls unter Verzicht auf ein Spannungsarmglühen des Rohteils einer Bremsscheibe geeignet ist, vor der Feinbearbeitung der Bremsscheibe annähernd sämtliche Eigenspannungen bzw. Restspannungen derselben zu beseitigen und demgemäß bei Bremsbelastung der Bremsscheibe im Fahrbetrieb eine nachteilige Verformung derselben auszuschließen.The object of the present invention is to provide a simple and inexpensive method for Manufacture of brake discs for motor vehicles and / or motorcycles from gray cast iron to indicate which, if necessary, without stress relieving of the Raw part of a brake disc is suitable before finishing the brake disc to eliminate almost all residual stresses or residual stresses of the same  and accordingly a disadvantage when the brake disc is loaded while driving Exclude deformation of the same.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Bremsscheibe im Anschluß an die Vorbearbeitung und unmittelbar vor der Feinbearbeitung in einen rotierenden Zustand versetzt und während ihrer Rotation zum Abbau von vorhandenen Eigenspannungen entsprechend den zukünftigen Bedingungen im Bremseinsatzfall in einem gewählten Zeitraum auf eine gewählte Bremserwärmungstemperatur erwärmt und nachfolgend unter Raumtemperatur langsam abgekühlt wird.According to the invention the task in connection with the features in the preamble of Claim 1 solved in that the brake disc following the preprocessing and put into a rotating state immediately before finishing and during their rotation to reduce existing residual stresses accordingly the future conditions in the braking application in a selected period to a selected brake heating temperature and then below room temperature is slowly cooled.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Bremsscheibe in einem Zeitraum von 5 bis 15 Sekunden auf eine Temperatur von 500 bis 800°C zu erwärmen.In one embodiment of the invention, it is proposed that the brake disc be in one Warm period of 5 to 15 seconds to a temperature of 500 to 800 ° C.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Erwärmung und nachfolgende Abkühlung der Bremsscheibe in einem Zyklus oder in mehreren Zyklen durchzuführen.In a further embodiment of the invention, the heating and subsequent cooling of the brake disc in one cycle or in several cycles perform.

Ferner wird es als zweckmäßig erachtet, die Erwärmung der Bremsscheibe mittels elektromagnetischer Induktion durchzuführen.Furthermore, it is considered expedient to use the heating of the brake disc perform electromagnetic induction.

Des Weiteren kann die Erwärmung zum Verhindern von Verzunderungen unter Schutzgas erfolgen.Furthermore, heating can help prevent scaling Shielding gas.

Vorteilhafterweise wird erstmalig mittels vorstehender erfinderischer Maßnahmen die Beanspruchung einer Bremsscheibe beim Bremsen eines Kraftfahrzeugs oder Motorrads annähernd genau nachgebildet und damit die Verformung der Bremsscheibe unter Betriebsbedingungen vor der Feinbearbeitung und demgemäß auch vor ihrem Einbau in die Bremsanlage vorweggenommen.It is advantageous for the first time to use the above inventive measures Stress on a brake disc when braking a motor vehicle or motorcycle reproduced almost exactly and thus the deformation of the brake disc under Operating conditions before finishing and accordingly before installation in anticipated the braking system.

Eine spätere nachteilige Verformung der Bremsscheibe unter Betriebsbedingungen kann damit nahezu vollständig ausgeschlossen werden.A later disadvantageous deformation of the brake disc under operating conditions can to be almost completely excluded.

Weiterhin ist bei Verzicht auf ein Spannungsarmglühen des Rohteils der Bremsscheibe lediglich eine geringe Verzunderung festzustellen. Furthermore, the stress relief annealing of the raw part of the brake disc is dispensed with only a slight scaling.  

Ebenso ist zu vermerken, dass sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorteilhaft in den Fertigungsfluß der Bearbeitung und in die Taktzeit integrieren lassen und dementsprechend Zeit- und Kostenersparnisse zu verzeichnen sind.It should also be noted that the measures according to the invention are advantageous in have the production flow of the machining and integrated in the cycle time and accordingly, time and cost savings can be recorded.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Bremsscheibe 1 in Schnittdarstellung einschließlich einer Erwärmungsvorrichtung 2, wobei die Bremsscheibe 1 bekanntermaßen als gegossenes und gegebenenfalls spannungsarm geglühtes Rohteil einer Bremsscheibe 1 einer Vorbearbeitung, im Regelfall eine an sich bekannte spanabhebende Bearbeitung, zugeführt wird. Durch das Spannungsarmglühen ist beabsichtigt, durch das Gießen auftretende Eigenspannungen des Rohteils abzubauen.The single figure schematically shows a brake disc 1 in a sectional view including a heating device 2 , the brake disc 1 being known to be supplied as a cast and possibly stress-relieved raw part of a brake disc 1 for pre-processing, as a rule a known machining process. The stress relief annealing is intended to relieve the internal stresses of the unmachined part that occur during casting.

Ein einschneidender Erfolg ist dieser Maßnahme nicht beschieden, Restspannungen sind nach wie vor zu verzeichnen.This measure is not a decisive success, there are residual tensions still recorded.

Des Weiteren resultieren daraus, wie bereits dargetan, starke Verzunderungen der Oberfläche der Bremsscheibe 1, die einen zusätzlichen Oberflächenschutz, Glühen unter Schutzgas oder anschließendes Kugelstrahlen erforderlich machen.Furthermore, as already demonstrated, this results in severe scaling of the surface of the brake disc 1 , which necessitates additional surface protection, annealing under a protective gas or subsequent shot peening.

Des Weiteren ist festzustellen, dass auch durch die nachfolgende Vorbearbeitung der Bremsscheibe 1 Eigenspannungen in dieselbe eingebracht werden können.It should also be noted that residual stresses can also be introduced into the brake disc 1 by the subsequent preprocessing.

Demgemäß besteht infolge herkömmlicher Verfahren zur Herstellung von Bremsscheiben 1 die Gefahr, dass dieselben sich aufgrund noch vorhandener Eigenspannungen durch eine Erwärmung der Bremsflächen 3 des Reibrings 4 der Bremsscheibe 1 im Bremsbetrieb derart verformen, dass eine Planlaufabweichung zwischen der Radnabenanlagenfläche 5 der Bremsscheibe 1 und dem Reibring 4 entsteht.Accordingly, as a result of conventional methods for producing brake disks 1, there is a risk that they will deform due to the residual stresses still present due to heating of the brake surfaces 3 of the friction ring 4 of the brake disc 1 in braking operation in such a way that a run-out deviation between the wheel hub system surface 5 of the brake disc 1 and the friction ring 4 arises.

Um vorstehende Rest- bzw. Eigenspannungen in der Bremsscheibe 1 nahezu vollständig abzubauen wird die Bremsscheibe 1 erfindungsgemäß im Anschluß an die Vorbearbeitung und unmittelbar vor der Feinbearbeitung, welches ein an sich bekanntes Schleifen, Feindrehen, Drehfräsen und/oder Polieren sein kann, in einer nicht näher dargestellten jedoch an sich bekannten Vorrichtung zum Drehen eingespannt und in Rotation versetzt.In order to almost completely reduce the above residual or residual stresses in the brake disc 1 , the brake disc 1 according to the invention does not follow one after the preprocessing and immediately before the fine machining, which can be a known grinding, fine turning, rotary milling and / or polishing However, a known device for rotating, shown in more detail, is clamped and set in rotation.

Während der Rotation der Bremsscheibe 1 wird diese entsprechend den zukünftigen Bedingungen im Bremseinsatzfall in einem gewählten Zeitraum auf eine gewählte Bremserwärmungstemperatur erwärmt und nachfolgend langsam unter Raumtemperatur abgekühlt.During the rotation of the brake disc 1 , it is heated to a selected brake heating temperature in a selected period of time in accordance with the future conditions in the event of a brake application and subsequently slowly cooled below room temperature.

Es wurde in umfangreichen Versuchen gefunden, dass der Zeitraum der Erwärmung in Abhängigkeit vom Material der Bremsscheibe 1 und der Materialstärke sowie der Leistung der verwendeten Erwärmungsvorrichtung 2 zwischen fünf (5) und fünfzehn (15) Sekunden, durchschnittlich bei sieben (7) Sekunden liegen sollte, welches auch der durchschnittlichen Bremszeit entspricht, die eine Erwärmung der Bremsscheibe 1 auf eine Temperatur von 500 bis 800°C, durchschnittlich 700°C, hervorruft.It has been found in extensive tests that the heating period should be between five ( 5 ) and fifteen ( 15 ) seconds, on average seven ( 7 ) seconds, depending on the material of the brake disc 1 and the material thickness and the power of the heating device 2 used , which also corresponds to the average braking time which causes the brake disc 1 to heat to a temperature of 500 to 800 ° C., on average 700 ° C.

Mit einer derart kurzzeitigen hohen Erwärmung der sich in Rotation befindlichen Bremsscheibe 1 werden die üblichen Betriebsbedingungen einer Bremsscheibe 1 vorweggenommen und dieselbe kann bei Vorhandensein von Eigenspannungen sich entsprechend verformen.With such a briefly high heating of the brake disc 1 which is rotating, the usual operating conditions of a brake disc 1 are anticipated and the same can deform accordingly in the presence of internal stresses.

Diese Verformungen können dann vorteilhaft während der nachfolgenden Feinbearbeitung Berücksichtigung finden.These deformations can then be advantageous during the subsequent one Take finishing into account.

Ferner hat sich in Versuchen eine an sich bekannte Erwärmungsvorrichtung 2 in Form einer auch für das Oberflächenhärten von Bremsscheiben 1 verwendete Induktionsvorrichtung (EP 0 293 896 A2) bewährt.Further, a known heating apparatus 2 has proven itself in the form of an inductance device used for the surface hardening of brake discs 1 (EP 0293896 A2) in experiments.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern jede andere an sich bekannte und geeignete Erwärmungsvorrichtung 2 wird durch die Erfindung mit erfaßt.However, the invention is not restricted to this embodiment, but any other known and suitable heating device 2 is also covered by the invention.

Gleichwohl kann gerade durch elektromagnetische Induktion in kürzester Zeit, d. h., wie vorstehend in wenigen Sekunden, hohe Wärmeenergie definiert in die Bremsscheibe 1 eingebracht werden und qualitätsgerechte Ergebnisse liefern. Nevertheless, high thermal energy can be introduced into the brake disc 1 in a very short time, ie, as above in a few seconds, precisely by electromagnetic induction and deliver quality-appropriate results.

Des Weiteren wurde gefunden, dass es gegebenenfalls angezeigt sein kann, unter obigen Randbedingungen die Bremsscheibe 1 in mehreren Zyklen einer Erwärmung mit nachfolgender langsamer Abkühlung unter Raumtemperatur zu unterziehen, um bei hochbelasteten Bremsscheiben 1 die Gewähr zu erzielen, dass eine Verformung derselben infolge von Eigenspannungen im Einsatzfall nicht auftritt.Furthermore, it was found that it may be appropriate, under the above boundary conditions, to subject the brake disc 1 to heating in several cycles with subsequent slow cooling below room temperature in order to ensure that, in the case of highly loaded brake discs 1 , deformation thereof as a result of internal stresses in the Use case does not occur.

Um eine Verzunderung der Oberfläche der Bremsscheibe 1 infolge der Erwärmung mit großer Sicherheit zu verhindern, wird empfohlen, diese Maßnahme unter Schutzgas durchzuführen.In order to prevent scaling of the surface of the brake disc 1 as a result of the heating with great certainty, it is recommended to carry out this measure under protective gas.

Schlußendlich ist festzustellen, dass aus dem Verfahrensablauf Gießen, Spannungsarmglühen und Vorbearbeiten einer Bremsscheibe 1 noch resultierende Restspannungen in derselben mit vorliegender Erfindung derart beseitigt werden können, dass eine spätere nachteilige Verformung der Bremsscheibe unter Betriebsbedingungen nahezu vollständig ausgeschlossen werden kann.Finally, it should be noted that residual stresses resulting from the process sequence casting, stress relieving and pre-processing of a brake disc 1 can be eliminated in the same with the present invention in such a way that a later disadvantageous deformation of the brake disc under operating conditions can be almost completely ruled out.

Gleichfalls besteht die Möglichkeit, an sich auf den Verfahrensschritt Spannungsarmglühen zu verzichten, da vorhandene Eigenspannungen der Bremsscheibe 1 mittels vorstehender Maßnahmen ausreichend beseitigt werden können. Daraus würden dann erhebliche Zeit- und Kostenersparnisse resultieren.Likewise, there is the possibility of doing without the stress relieving method step, since existing residual stresses of the brake disc 1 can be adequately eliminated by means of the above measures. This would result in considerable time and cost savings.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge und/oder Motorräder aus Grauguß, wobei ein gegossenes und gegebenenfalls spannungsarm geglühtes Rohteil einer Bremsscheibe einer Vorbearbeitung durch eine spanabhebende Bearbeitung und anschließend zur Erzielung geringer oder geringster Toleranzen einer Feinbearbeitung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (1) im Anschluß an die Vorbearbeitung und unmittelbar vor der Feinbearbeitung in einen rotierenden Zustand versetzt und während ihrer Rotation zum Abbau von vorhandenen Eigenspannungen entsprechend den zukünftigen Bedingungen im Bremseinsatzfall in einem gewählten Zeitraum auf eine gewählte Bremserwärmungstemperatur erwärmt und nachfolgend unter Raumtemperatur langsam abgekühlt wird.1. A process for the manufacture of brake discs for motor vehicles and / or motorcycles from gray cast iron, whereby a cast and possibly stress-relieved raw part of a brake disc is subjected to pre-processing by machining and then subjected to fine machining in order to achieve low or minimal tolerances, characterized in that the The brake disc ( 1 ) is put into a rotating state after the pre-machining and immediately before the fine machining and during its rotation to reduce existing residual stresses in accordance with the future conditions in the event of a brake application in a selected period of time to a selected brake heating temperature and then slowly cooled below room temperature , 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (1) in einem Zeitraum von 5 bis 15 Sekunden auf eine Temperatur von 500 bis 800°C erwärmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the brake disc ( 1 ) is heated to a temperature of 500 to 800 ° C in a period of 5 to 15 seconds. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung und nachfolgende Abkühlung der Bremsscheibe (1) in einem Zyklus oder in mehreren Zyklen durchgeführt wird.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the heating and subsequent cooling of the brake disc ( 1 ) is carried out in one cycle or in several cycles. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Bremsscheibe (1) mittels elektromagnetischer Induktion erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heating of the brake disc ( 1 ) takes place by means of electromagnetic induction. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Bremsscheibe (1) zum Verhindern von Verzunderungen unter Schutzgas erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating of the brake disc ( 1 ) to prevent scaling takes place under a protective gas.
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DE102019202480A1 (en) * 2019-02-25 2020-08-27 Robert Bosch Gmbh Process for the production of a friction brake body
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