DE102020122653A1 - Friction ring, wheel brake disc and method for their manufacture - Google Patents
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Abstract
Ein Reibring (4, 5) für eine Radbremsscheibe (1), wobei der Reibring (4, 5) einen monolithisch gegossenen Metallblock mit einer Reibfläche (40) und einer rückseitigen Fläche (44) umfasst, wobei im Material des Metallblocks zumindest ein Hartstoff (43) angeordnet ist, wobei der Volumenanteil an Hartstoff (43) im Metall (42) von der rückseitigen Fläche (44) zur Reibfläche (40) hin stetig zunimmt; sowie eine Radbremsscheibe (1) und ein Verfahren zu deren Herstellung.A friction ring (4, 5) for a wheel brake disc (1), the friction ring (4, 5) comprising a monolithically cast metal block with a friction surface (40) and a rear surface (44), with at least one hard material ( 43) is arranged, the proportion by volume of hard material (43) in the metal (42) increasing steadily from the rear surface (44) to the friction surface (40); and a wheel brake disc (1) and a method for the production thereof.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reibring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Radbremsscheibe und ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a friction ring according to the preamble of
Radbremsscheiben, wie sie beispielsweise bei Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, sind nach dem Stand der Technik bekannt. In der
Aus der
Weiterhin sind zahlreiche Verfahren bekannt, in welchen eine Beschichtung auf die Oberfläche eines bereitgestellten Reibrings aufgebracht wird. So offenbart die
Bei dieser Variante der Herstellung handelt es sich um ein sogenanntes Schichtguss-Verfahren mit welchem Gradientenstrukturen realisierbar sind. Es können theoretisch auch mehrere funktionale Schichten zeitlich versetzt übereinander gegossen werden. Dabei ist es allerdings so, dass zwischen der Oberfläche des jeweils bereits erstarrten oder zumindest abgekühlten Grundkörpers und der neu-aufgetragenen Schmelzschicht eine oder mehrere Phasengrenzen zwischen Metallphasen, ggf. auch unter Ausbildung von intermetallischen Phasen, entsteht, wobei die Hartstoffpartikel in den jeweiligen Phasen in gradieller Weise verteilt sind. Da die Materialeigenschaften je nach Hartstoffkonzentration, Erstarrungstemperatur, Auftragsgeschwindigkeit und Auftragsvolumen der Phasen stark variieren kann, ist eine sehr hohe Prozesskontrolle zur Herstellung von Reibringen mit annähernd gleichen Werkstoffeigenschaften notwendig.This manufacturing variant is a so-called layer casting method with which gradient structures can be realized. Theoretically, it is also possible to pour several functional layers on top of one another at different times. However, it is the case that one or more phase boundaries between metal phases, possibly also with the formation of intermetallic phases, arise between the surface of the base body that has already solidified or at least cooled down and the newly applied melt layer, with the hard material particles in the respective phases in are distributed gradually. Since the material properties can vary greatly depending on the hard material concentration, solidification temperature, application speed and application volume of the phases, very high process control is necessary for the production of friction rings with approximately the same material properties.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Radbremsscheibe zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei insbesondere eine Radbremsscheibe mit Reibringen mit annähernd gleichen Werkstoffeigenschaften bereitgestellt werden soll.The invention is therefore based on the object of creating a wheel brake disc which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art, with the aim in particular of providing a wheel brake disc with friction rings with approximately the same material properties.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die einen Reibring für eine Radbremsscheibe so zu gestalten, dass er als ein monolithisch gegossener Metallblock ausgebildet ist mit einer Reibfläche und einer rückseitigen Fläche. Dabei weist der Metallblock eine Metallmatrix, also ein Metall oder eine Metalllegierung, auf und einen darin gradiell-verteilten Hartstoff, derart, dass der Volumenanteil an Hartstoff im Metall von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche hin stetig zunimmt, so dass der Hartstoff vorwiegend an der Stelle des Reibrings bereitgestellt wird, an welchem die Bremsreibung wirkt.The invention is based on the idea of designing a friction ring for a wheel brake disc in such a way that it is designed as a monolithically cast metal block with a friction surface and a rear surface. The metal block has a metal matrix, i.e. a metal or a metal alloy, and a hard material that is gradually distributed therein, such that the volume proportion of hard material in the metal increases steadily from the rear surface to the friction surface, so that the hard material predominantly at the point of the friction ring is provided, on which the braking friction acts.
Anders als bei Schichtguss-Verfahren handelt es sich um einen monolithischen Metallblock, wodurch thermische Spannungen und Wärmeleitunterschiede innerhalb des Materials entlang des Schnitts senkreicht zur Reibfläche lediglich gering sind.In contrast to layer casting processes, it is a monolithic metal block, which means that thermal stresses and differences in heat conduction within the material along the cut perpendicular to the friction surface are only low.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the wheel brake disc according to the invention can be found in the dependent claims.
Der Volumenanteil an Hartstoff im Metall kann unstetig oder besonders bevorzugt konstant zunehmen.The proportion by volume of hard material in the metal can increase discontinuously or, particularly preferably, constantly.
Der Metallblock weist insbesondere keine Phasengrenze auf, er ist daher unbeschichtet und/oder ungeschichtet ausgebildet. Ein Film, wie z.B. ein Ölfilm zum Korrosionsschutz bei der Lagerung oder Lieferung kann allerdings vorgesehen sein. Insbesondere und besonders bevorzugt kann der gesamte Reibring aus dem Metallblock gebildet sein.In particular, the metal block has no phase boundary, it is therefore uncoated and/or unlayered. However, a film such as an oil film for protection against corrosion in storage or delivery may be provided. In particular and particularly preferably, the entire friction ring can be formed from the metal block.
Der Reibring kann vorzugsweise entlang der rückseitigen Fläche Kühlrippen und/oder Kühlnocken aufweisen.The friction ring can preferably have cooling ribs and/or cooling cams along the rear surface.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Dichte des Hartstoffs um zumindest 1 g/cm3 größer sein als die Dichte des Metalls, so dass ein schnelles Absinken des Hartstoffs in der Metallschmelze unter Gradientenausbildung aufgrund des hohen Dichteunterschieds möglich wird.In an advantageous embodiment of the present invention, the density of the hard material can be at least 1 g/cm 3 higher than the density of the metal, so that the hard material in the molten metal can sink quickly, forming gradients due to the high density difference.
Bevorzugt kann das Metall ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung mit einem Leichtmetall als Hauptbestandteil sein. Vorzugsweise ist das Leichtmetall Aluminium. Besonders bevorzugt ist die alumniumsbasierte Legierung mit Silizium und/oder Magnesium legiert.The metal can preferably be a light metal or a light metal alloy with a light metal as the main component. The light metal is preferably aluminum. The aluminium-based alloy is particularly preferably alloyed with silicon and/or magnesium.
Die Hartstoffpartikel können vorzugsweise als Korund, insbesondere als technisches Korund, ausgebildet sein.The hard material particles can preferably be in the form of corundum, in particular technical corundum.
Die Konzentration von Hartstoff, insbesondere von Hartstoffpartikeln, im Metall kann von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche um zumindest 5 Vol.%, vorzugsweise um zumindest 10 Vol.%, besonders bevorzugt um 10 -18 Vol.% zunehmen. Typischerweise ist die Wärmeleitfähigkeit durch Hartstoff-Zuschläge verringert. Die geringe Konzentration an Hartstoffpartikeln im rückseitigen Bereich ermöglicht eine bessere Wärmeableitung, was zusätzlich noch durch Kühlrippen oder Kühlnoppen verstärkt werden kann.The concentration of hard material, in particular of hard material particles, in the metal can increase by at least 5% by volume, preferably by at least 10% by volume, particularly preferably by 10-18% by volume, from the rear surface to the friction surface. Typically, the thermal conductivity is reduced by hard material additives. The low concentration of hard material particles in the rear area enables better heat dissipation, which can also be reinforced by cooling fins or cooling knobs.
Die die Konzentration von Hartstoff, insbesondere Hartstoffpartikeln, im Metall kann von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche um beispielsweise um zumindest 50 %, vorzugsweise um zumindest 65 Vol.%, besonders bevorzugt um 70 -95 Vol.% zunehmen.The concentration of hard material, in particular hard material particles, in the metal can increase from the rear surface to the friction surface by at least 50%, preferably by at least 65% by volume, particularly preferably by 70-95% by volume.
Ebenfalls erfindungsgemäß ist eine Radbremsscheibe für ein Rad eines Schienenfahrzeuges, wobei das Rad einen Radsteg aufweist, an dem sich erfindungsgemäße Reibringe abstützen, die mit Verbindungsmitteln am Radsteg befestigt sind.Also according to the invention is a wheel brake disc for a wheel of a rail vehicle, the wheel having a wheel web on which friction rings according to the invention are supported, which are fastened to the wheel web with connecting means.
Die Verbindungsmittel können vorteilhaft am jeweiligen Reibring angegossen sein, wobei die Verbindungsmittel besonders bevorzugt als mehrere, jeweils am Umfang der Reibringe angeordnete Federelemente ausgebildet sein können, wobei die Federelemente im montierten Zustand der Radbremsscheibe jeweils zwischen den Reibringen und dem Radsteg angeordnet sind.The connecting means can advantageously be cast onto the respective friction ring, with the connecting means being particularly preferably designed as a plurality of spring elements arranged on the circumference of the friction rings, with the spring elements being arranged between the friction rings and the wheel web when the wheel brake disc is in the installed state.
Die Anordnung von Federelementen ist allerdings lediglich eine von mehreren bevorzugten Ausführungsvarianten. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann beispielsweise durch die Sedimentation in Richtung Reibfläche der Hartstoffanteil im Kontakt zum Radsteg so weit abgesenkt werden, dass eine thermisch bedingte radiale Scheibenausdehnung durch leichteres Gleiten insbesondere auch des Anschraubbereichs unterstützt wird. Somit können damit beispielsweise bei dieser Ausführungsvariante Federelemente entfallen.However, the arrangement of spring elements is only one of several preferred design variants. In a further embodiment of the invention, the proportion of hard material in contact with the wheel web can be reduced to such an extent, for example, by sedimentation in the direction of the friction surface, that thermally induced radial disc expansion is supported by easier sliding, in particular of the screw-on area. Thus, for example, spring elements can be omitted in this embodiment variant.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- A) Bereitstellen einer Metallschmelze;
- B) Vermischen der Metallschmelze mit Hartstoffpartikeln;
- C) Einbringen der Schmelze in eine Gussform zur Ausformung des Reibrings, wobei die Gussform derart ausgerichtet ist, dass die Oberfläche zur Ausformung der Reibfläche unten gegenüber den anderen Flächen bezogen auf das Schwerefeld der Erde ausgerichtet ist;
- D) Temperaturkontrolle derart, dass das Gussmaterial in der Gussform über ein vorbestimmtes Mindestzeitintervall, insbesondere bei konstanter Temperatur, in Schmelze gehalten wird;
- E) Erkalten der Schmelze unter Ausbildung des Reibrings, und
- F) Montage des Reibrings mit weiteren Bauteilen zu einer Radbremsscheibe.
- A) providing a molten metal;
- B) mixing the metal melt with hard material particles;
- C) introducing the melt into a mold for forming the friction ring, the mold being oriented such that the surface for forming the friction surface is oriented at the bottom with respect to the other surfaces with respect to the earth's gravitational field;
- D) Temperature control such that the cast material is kept in the mold over a predetermined minimum time interval, in particular at a constant temperature, in melt;
- E) cooling of the melt with formation of the friction ring, and
- F) Assembly of the friction ring with other components to form a wheel brake disc.
Insbesondere in Schritt E bzw. während oder im Anschluss an das Erkalten kann eine mechanische Endbearbeitung zur montierbaren Endform des Reibrings erfolgen. Dies kann u.a. ein Wuchten umfassen und/oder ein abrasives Bearbeiten.In particular, in step E or during or after cooling, mechanical finishing can be carried out to give the final form of the friction ring that can be assembled. This can include balancing and/or abrasive machining.
Das vorgenannte Verfahren ermöglicht insbesondere eine Herstellung des Reibrings mit einem Hartstoff in gradieller Verteilung in einem Verfahrensschritt ohne ein kompliziertes und verfahrenstechnisch aufwendiges Schichtgussverfahren mit Mehrfachauftrag.In particular, the aforementioned method enables production of the friction ring with a hard material in gradual distribution in one method step without a complicated layer-casting method with multiple application that is expensive in terms of process technology.
Vorteilhaft erfolgt das Einbringen der Schmelze nach Schritt C) in einem Niederdruck-Gießverfahren.Advantageously, the melt is introduced after step C) in a low-pressure casting process.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Vorderansicht einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind; -
2 eine Schnittdarstellung einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach1 , bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind; -
3 eine perspektivische Rückansicht eines weiteren Reibringes aus dem Stand der Technik mit eingesetzten bandförmigen Federelementen; -
4 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen Reibring aus dem Stand der Technik; und -
5 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Reibring.
-
1 a front view of a wheel brake disc from the prior art in which the friction rings are screwed and sliding blocks are used for centering; -
2 a sectional view of a wheel brake disc from theprior art 1 , in which the friction rings are screwed on and sliding blocks are used for centering; -
3 a perspective rear view of another friction ring from the prior art with inserted band-shaped spring elements; -
4 a schematic view of a section through a friction ring from the prior art; and -
5 a schematic view of a section through a friction ring according to the invention.
In den
Alternativ zur vorgenannten Festlegungsvariante einer Verschraubung ist in
Eine Bohrung 30, deren Symmetrieachse im in
Das Federelement 13 ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle auftretenden Relativbewegungen betragsmäßig im Bereich der elastischen Verformung der Federelemente 13 liegen. Dies führt dazu, dass die Primärverschraubung der Radbremsscheibe 1 keine Relativbewegung in Richtung parallel zum Radsteg 2 ausführen, was den Verschleiß am Radsteg 2 gänzlich verhindert. Weitere konstruktive Details der Variante der
Typischerweise können die vorbeschriebenen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzten Reibringe 4, 5 durch verschiedene Gussverfahren realisiert werden. Als bevorzugter Werkstoff wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Leichtmetall, insbesondere ein aluminiumbasierter Werkstoff, eingesetzt, so dass die bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Reibrings als ein Leichtbau-Reibring ausgebildet ist.Typically, the friction rings 4, 5 described above and preferably used within the scope of the present invention can be realized by various casting methods. A light metal, in particular an aluminum-based material, is used as the preferred material within the scope of the present invention, so that the preferred variant of the friction ring according to the invention is designed as a lightweight friction ring.
Besonders bevorzugt kann es sich um ein AlSiMg-Material handeln, also um eine Legierung die hauptsächlich aus Aluminium besteht. Weitere Legierungselemente sind Silizium und Magnesium. Der vorgenannte aluminiumbasierte Werkstoff kann aus vorgemischten Matrix-Verbünden aus Metall und Hartstoffen Al/SiC- oder AI/AI203-Mischung abgegossen werden.It can particularly preferably be an AlSiMg material, that is to say an alloy which mainly consists of aluminum. Other alloying elements are silicon and magnesium. The aluminum-based material mentioned above can be cast from pre-mixed matrix composites made of metal and hard materials Al/SiC or Al/AI203 mixture.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dadurch bevorzugt ein gradient-gemischter Materialverbund aus duktilem Basiswerkstoff wie Aluminium und in einer Gradientenstruktur funktional günstig verteilten Hartstoffpartikeln erhalten. Eine Phasengrenze, wie bei den Schichtguss-Werkstoffen, ist dabei vorzugsweise nicht im Schnittbild erkennbar.In the context of the present invention, a gradient-mixed material composite made of ductile base material such as aluminum and hard material particles functionally favorably distributed in a gradient structure is thereby preferably obtained. A phase boundary, as in the layer cast materials, is preferably not recognizable in the sectional image.
Man nutzt hierfür den Dichteunterschied beispielsweise von Korund (AI203) als Hartstoffpartikel zu Aluminium. Dies wird u.a. dadurch erreicht, dass die Reibfläche im untersten Bereich der Gussform, bezogen auf das Schwerefeld der Erde, angeordnet ist.The difference in density, for example, between corundum (AI203) as hard material particles and aluminum is used for this purpose. This is achieved, among other things, by arranging the friction surface in the lowest area of the casting mold in relation to the earth's gravitational field.
Der Hauptvorteil für das fertige Produkt als Reibring ist, daß die reib- und verschleißtechnisch-relevanten Partikel in einer Zone konzentriert werden, wo man sie benötigt.The main advantage for the finished product as a friction ring is that the particles relevant to friction and wear are concentrated in a zone where they are needed.
Bevorzugt handelt es sich bei dem dem Gemisch der aluminiumbasierten Metallschmelze beigefügten Hartstoff um ein technisches Korund. Dieses kann in einem Volumenanteil von vorzugsweise mehr als 5 %, insbesondere 8-15 Vol.% enthalten sein. Die bevorzugte durchschnittliche Partikelgröße der Hartstoffpartikel beträgt zwischen 10-50 µm. Die Parikelgrößenbestimmung in diesem Bereich kann durch statische Bildanalyse (static image analysing) eines oder mehrerer Schnittbilder erfolgenThe hard material added to the mixture of aluminum-based molten metal is preferably a technical corundum. This can be contained in a volume proportion of preferably more than 5%, in particular 8-15% by volume. The preferred average particle size of the hard material particles is between 10-50 μm. The particle size determination in this area can be done by static image analysis (static image analyzing) of one or more cross-sectional images
Der angereicherte Basis-Verbundwerkstoff kann in einem Niederdruck-Gießverfahren durch Partikelumlagerung zu einem gradienten Material ausgebildet werden. Ein solches Gießverfahren ist an sich bekannt, jedoch nicht zur Ausbildung der erfindungsgemäß-beschriebenen Gradientenstruktur. Dabei wird eine Metallschmelze, wie Aluminium, meist mittels eines Steigrohrs von unten her in eine einem Formhohlraum aufgesetzte Gießform gedrückt. Dabei kann es sich um eine Kokille (Dauerform) handeln. Der notwendige Druck zum Hochdrücken bzw. zur Verlagerung der Schmelze kann durch einen Gasdruck erzeugt werden. Nach der Formfüllung bleibt auch während der Erstarrung der Gasdruck aufrechterhalten, um die Nachspeisung zum Ausgleich der Volumenschrumofung beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand zu ermöglichen. Dies setzt naturgemäß eine möglichst gerichtete Erstarrung von oben nach unten voraus und bedingt eine möglichst günstige Gussstückgestaltung oder Querschnittsabstufungen.The enriched base composite can be formed into a gradient material by particle rearrangement in a low pressure casting process. Such a casting process is known per se, but not for forming the gradient structure described according to the invention. Here, a metal melt, such as aluminum, is usually pressed from below by means of a riser pipe into a casting mold placed on top of a mold cavity. This can be a mold (permanent mold). The pressure required to push up or to shift the melt can be generated by gas pressure. After the mold has been filled, the gas pressure is also maintained during solidification in order to enable refilling to compensate for the shrinkage in volume during the transition from the liquid to the solid state. Naturally, this requires solidification that is as directed as possible from top to bottom and requires the most favorable possible casting design or cross-sectional gradations.
Im Reibbereich des Reibrings der in der Gußform unten liegt, konzentrieren sich die Hartstoffpartikel, insbesondere die Korundpartikel, dort mit vorteilhaftem Volumen-Anteil von mehr als 15%, vorzugsweise 18-25%.In the friction area of the friction ring, which is at the bottom in the casting mold, the hard material particles, in particular the corundum particles, are concentrated there with an advantageous volume proportion of more than 15%, preferably 18-25%.
Dabei weist das Korund eine Dichte von mehr als 3,75 g/cm3, vorzugsweise zwischen 3,8-4,2 g/cm3, insbesondere bei 4,05 g/cm3 (+/- 0,08 g/cm3) auf. Demgegenüber weist das Basismetall, z.B. eine Aluminiumschmelze, eine Dichte von weniger als 2,9 g/cm3, vorzugsweise zwischen 2,5 bis 2,85 g/cm3, insbesondere bei 2,7 g/cm3 (+/- 0,08 g/cm3) auf.The corundum has a density of more than 3.75 g/cm 3 , preferably between 3.8-4.2 g/cm 3 , in particular 4.05 g/cm 3 (+/− 0.08 g/cm 3 ) on. In contrast, the base metal, e.g. an aluminum melt, has a density of less than 2.9 g/cm 3 , preferably between 2.5 and 2.85 g/cm 3 , in particular at 2.7 g/cm 3 (+/- 0 .08 g/cm 3 ).
Weiterhin kann eine Bewegung der Gießform während des Erkaltens vorteilhaft sein, beispielsweise ein Schüttelmechanismus. Die Bewegung unterstützt die Sedimentation.Furthermore, a movement of the casting mold during cooling can be advantageous, for example a shaking mechanism. The movement supports the sedimentation.
Wie bereits zuvor genannt, nimmt die Konzentration an Hartstoffpartikeln 43 im Metall bzw. der Metalllegierung 42 im Schnitt des Reibrings 4, 5 von der Reibflächen 40 zu den Kühlkanälen 41 der rückseitigen Fläche 44 gradiell ab. Dies ist in
Besonders bevorzugt kann die Konzentration an Hartstoffpartikeln von der Reibfläche der Scheibe bis deren Kühlkanälen die Hartstoffkonzentration gleichmäßig abnehmen, beispielsweise um zumindest 5 Vol.%, vorzugsweise um zumindest 10 Vol.%, besonders bevorzugt um 10 -18 Vol.%.The concentration of hard material particles can particularly preferably decrease uniformly from the friction surface of the disc to its cooling channels, for example by at least 5% by volume, preferably by at least 10% by volume, particularly preferably by 10-18% by volume.
Die Gradientenverteilung des Hartstoffs kann zudem mittels einer Temperaturführung im Gießprozess verbessert werden. Hierbei wird durch die Temperaturkontrolle ein „In-Schmelze-halten“ und eine langsame Abkühlung ermöglicht, so dass eine verbesserte Verteilung durch das Absinken der Hartstoffpartikel erlangt wird.The gradient distribution of the hard material can also be improved by temperature control in the casting process. The temperature control enables "keeping in the melt" and slow cooling, so that an improved distribution is achieved through the sinking of the hard material particles.
Durch diese Verfahrensführung ist zudem eine reibtechnisch vorteilhafte Bremsscheibe realisierbar, die in den Herstellungsschritten nur jeweils geringen Aufwand erfordert. Dadurch wird ein Kostenaufwand verringert.In addition, a brake disc that is advantageous in terms of friction can be realized by this method, which requires only little effort in each of the production steps. This reduces costs.
Durch die Verwendung eines vergleichsweise preisgünstigen Ausgangsmaterials mit aus einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als ‚Mischsystem‘ mit Hartstoffpartikeln kann eine vergleichsweise leichte Verarbeitbarkeit mittels Gießen erreicht werden. Zugleich wird ein Reibring mit nachweislich guten Reibeigenschaften u. hoher Verschleißbeständigkeit geschaffen, welcher optimal in einer Radbremsscheibe eingesetzt werden kann. Aufgrund der Schaffung eines quasi übergangslosen, insbesondere monolithischen, Materials ohne Phasengrenzfläche kann zudem gute Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Komponenten des Materialverbunds erreicht werden. Durch ein Niederdruck-Gießverfahren in fallweise nachgeheizter Kokille kann man den gradiellen Verlauf der Korundpartikel-Konzentration im Material deutlicher ausprägen.By using a comparatively inexpensive starting material made of aluminum or an aluminum alloy as a 'mixed system' with hard material particles, comparatively easy processing by means of casting can be achieved. At the same time, a friction ring with demonstrably good friction properties and high wear resistance is created, which can be optimally used in a wheel brake disc. Due to the creation of a virtually seamless, in particular monolithic, material without a phase interface, good thermal conductivity of the individual components of the material composite can also be achieved. The gradual development of the corundum particle concentration in the material can be more clearly defined by a low-pressure casting process in a mold that is occasionally reheated.
Der Gradient verläuft vorzugsweise als ein von der Reibseite nach oben (zur Kühlungsseite des Reibrings hin) gleichmäßig abnehmender Anteil. Sowohl Korund als auch SiC kann als Hartstoffpartikel genutzt werden. Allerdings hat Korund den Vorteil, dass dieser Hartpartikelwerkstoff im Vergleich zu dem auch häufig reibtechnisch eingesetzten SiC-Anteil einen stabil-hohen Schmelzpunkt aufweist. Somit erreicht man eine recht unkritische Temperaturführung des Prozesses, bei welchem Aluminium eine größere Zeit lang, beispielsweise zumindest 1h, in Schmelze gehalten wird. Weiterhin ist durch die tendenziell glatte Gußform für das Finish der Oberflächen mittels Zerspanung nur ein kleinerer Volumenabtrag zu erwarten als bislang, worin ein weiterer Vorteil liegt.The gradient preferably runs as a proportion that decreases uniformly from the friction side upwards (towards the cooling side of the friction ring). Both corundum and SiC can be used as hard material particles. However, corundum has the advantage part that this hard particle material has a consistently high melting point compared to the SiC component that is also frequently used for friction purposes. In this way, a relatively uncritical temperature control of the process is achieved, in which aluminum is kept in the melt for a longer period of time, for example at least 1 hour. Furthermore, due to the tendentially smooth mold for the finish of the surfaces by machining, only a smaller volume removal is to be expected than before, which is another advantage.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Radbremsscheibewheel brake disc
- 22
- Radstegwheel dock
- 33
- Radwheel
- 44
- Reibringfriction ring
- 55
- Reibring friction ring
- 77
- Schraubenkopfscrew head
- 88th
- Hülsesleeve
- 99
- Muttermother
- 1010
- Gleitstein sliding block
- 1313
- Federelementspring element
- 1414
- Ripperib
- 1515
- Ripperib
- 1616
- Ripperib
- 1717
- Nockenpaarpair of cams
- 1818
- Ripperib
- 1919
- Nockenpaar pair of cams
- 2121
- Nockecam
- 2222
- Nocke cam
- 2828
- Schenkelleg
- 2929
- Schenkelleg
- 3030
- Bohrungdrilling
- 3131
- Bohrungdrilling
- 3232
- Bohrung drilling
- 4040
- Reibflächefriction surface
- 4141
- Kühlkanälecooling channels
- 4242
- Metall und/oder Metalllegierungmetal and/or metal alloy
- 4343
- Hartstoffhard material
- 4444
- rückseitige Fläche back surface
- 40'40'
- Reibflächefriction surface
- 43'43'
- Hartstoffhard material
- 44'44'
- rückseitige Fläche back surface
- 5050
- Vormischen (Aluminiumspäne + Hartstoffpartikel)Pre-mixing (aluminum chips + hard material particles)
- 101101
- Bereitstellen einer Schmelzeproviding a melt
- 102102
- Vermischen der Schmelzemixing of the melt
- 103103
- Einbringen in GussformInsertion in mold
- 104104
- Temperaturkontrolle / In Schmelze haltenTemperature Control / Keep in Melt
- 105105
- Erkalten der Schmelzecooling of the melt
- 106106
- Montage der RadbremsscheibeAssembly of the wheel brake disc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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- WO 2014/019895 A1 [0029]WO 2014/019895 A1 [0029]
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