DE1189814B - Gesinterter Reibkoerper aus Eisenpulver und Graphitteilchen - Google Patents

Description

• Gesinterter Reibkörper aus Eisenpulver und Graphitteilchen Die Erfindung betrifft aus Eisenpulver und Graphitteilchen gesinterte Reibkörper für Kupplungen und Bremsen.
• Derartige Reibkörper bzw. Reibbeläge sollen im wesentlichen die folgenden Eigenschaften besitzen: 1. einen hohen Reibungskoeffizienten, 2. eine hohe Verschlußfestigkeit, 3. der Reibungskoeffizient soll konstant bleiben, z. B. auch bei Temperaturerhöhung des Belags oder bei Vorhandensein von Öl, Fett, Feuchtigkeit oder anderen fremden Stoffen, 4. Geräuschlosigkeit, 5. der Reibkörper soll weich und gleichmäßig fassen, und 6. der Reibkörper soll billig sein.
• Man hat lange nach einem befriedigenden Reibkörper gesucht, insbesondere für die Bremsen von Straßenfahrzeugen. Der übliche Bremsbelag für Personenkraftwagen ist ein nichtinetallischer Werkstoff, z. B. Asbest mit einem Bindemittel, aber dieses Material weist, obwohl es verhältnismäßig billig ist, insbesondere eine übermäßige Abnutzung auf und versagt bei hohen Temperaturen.
• Seit Jahren sind auch gesinterte, überwiegend metallische Reibbeläge in Verwendung, insbesondere für schwere Beanspruchungen, z. B. bei Lastwagen, Omnibussen, Militärfahrzeugen, Flugzeugen und im Maschinenbau. Diese Beläge weisen aber ebenfalls gewisse Nachteile auf und erfüllen nicht sämtliche Forderungen, die an ein befriedigendes Reibmaterial gestellt werden.
• Gemäß der Erßndung soll ein Reibkörper geschaffen werden, der in an sich bekannter Weise aus gesintertem Eisenpulver besteht, in dessen Poren Graphitteilchen angeordnet sind, der aber gegenüber derartig bekannten Reibkörpem eine bessere Wirkung aufweist.
• Die Erfindung besteht darin, daß die anteilige Menge des Graphits mindestens 15 Gewichtsprozent, höchstens aber 60 Gewichtsprozent des zur Sinterung vorbereiteten Gemisches aus Eisen- und Graphitpulver beträgt.
• Dadurch wird ein im wesentlichen ununterbrochener Graphitfilm auf den Reibflächen erzielt. Dieser Film wird durch die Vennahlung und Verschmierung der Graphitteilchen erzeugt und aufrechterhalten, die fortschreitend an der genannten Reibfläche freigelegt werden. -Ein derartiger Graphitfilin trägt wesentlich dazu bei, dem Reibkörper bzw. Reibbelag die bereits eingangs aufgeführten Eigenschaften zu verleihen. Es ist bereits bekannt, in Reibkörpem Graphit in größeren Mengen zu verwenden, es ist jedoch davon abgeraten worden, über eine Menge von 10 Gewichtsanteilen hinauszugehen.
• Gegenüber diesen Vorschlägen zur Begrenzung des Graphitanteils beruht die Erfindung auf Beachtung von zwei bestimmten, in Abhängigkeit vom Z"Jwaphitanteil vorliegenden Verschleißeigenschaften. Die erste Eigenschaft betrifft den Verschleiß bei einem Graphitanteil von weniger als 211/o, der, was zweifellos auf die Festigkeit des Sinterkörpers zurückzuführen ist, nicht übermäßig ist. Bei dieser Zusammensetzung fehlen den Reibkörpern aber die weiteren notwendigen Eigenschaften eines Reibkörpers.
• Die zweite Eigenschaft betrifft den Verschleiß bei einem Graphitanteil von 2 bis 1510fe, bei dem sich ein übermäßiger Verschleiß ergibt.
• Die obere Grenze des Graphitanteils in einem Reibkörper nach der Erfindung wird durch Faktoren bestimmt, die bei der Herstellung eines Sinterreibkörpers maßgebend sind. Dabei sind die Sorte des Eisenpulvers und der Graphitteilchen sowie die Höhe des Preßdrucks und der Sintertemperatur, der gewünschte Reibungskoeffizient und vor allem die notwendige mechanische Festigkeit in dem fertigen Reibkörper von wesentlicher Bedeutung.
• Bei Bremsen und Kupplungen wird die Reibfläche des Reibkörpers gemäß der Erfindung mit der Gegenreibfläche mit einem Druck von mehr als 2 kg/CM2 in Eingriff gebracht. Bremsen, z. B. in Fahrzeugen und Flugzeugen, erfordern Anpreßdrücke, die etwa von 7 bis etwa 21 kg/cm2 reichen. Bei Fahrzeug- und industriellen Kupplungen liegt der Durchschnittsanpreßdruck zwischen 2 und etwa 7 kg/CM2. Unter diesem Druck werden die Graphitteilchen, die an der Oberfläche des porigen Sinterkörpers freigelegt worden sind, vermahlen und über die Reibflächen verschmiert, um einen im wesentlichen zusammenhängenden Film oder überzug zu bilden, der die beiden Metallflächen voneinander trennt.
• Während der Film den Verschleiß der im Eingriff stehenden Reibflächen verzögert, wird der Verschleiß dessen ungeachtet, soweit er an dem Porenkörper auftritt, die Bloßlegung von zusätzlichen Graphitteilchen bewirken, welche dann ihrerseits vermahlen und durch die Reibwirkung über die Oberflächen verschmiert werden. Auf diese Weise wird der Film ununterbrochen erneuert und während der gesamten Lebensdauer des Reibkörpers aufrechterhalten. Dieser Film dient weiterhin dazu, das bei hohen Temperaturen auftretende Bremsfading zu verzögern, und ergibt einen geeigneten Reibungskoeffizienten, geringe Geräuschentwicklung beim Bremsen sowie stabiles Verhalten und ist billig herzustellen.
• Das Eisenpulver muß in solcher Menge verwendet werden, daß ein Gefüge mit genügender Festigkeit zum Halten des eingeschlossenen Graphits entsteht. Der genaue Gewichtstanteil des Eisenpulvers hängt von der Teilchengröße und der Gestalt (Schüttdichte) des Eisenpulvers, dem zur Verdichtung der Mischung benutzten Druck, der Sintertemperatur und anderen Bedingungen ab.
• Der hier benutzte Ausdruck »Eisenpulver« bezieht sich auf beliebige handelsübliche Pulver. Die besten Ergebnisse werden jedoch mit einem verhältnismäßig weichen, schwammigen Pulver geringer Dichte erzielt, und zwar auf Grund des niedrigen Verformungswiderstandes und damit des leichteren Verpressens und wegen seiner größeren vor dem Sintern bestehenden Festigkeit. Es können jedoch ebenfalls die härteren Pulver und diejenigen höherer Schüttdichte verwendet werden.
• Das Graphit muß in einer derartigen Menge zugesetzt werden, daß fortlaufend auf der frei liegenden Oberfläche ausreichend Graphitpartikelchen zwecks Erzielen einer Schmierwirkung zwischen den miteinander in Eingriff kommenden Reibungsflächen in Form eines praktisch kontinuierlichen Graphitfilms vorliegen. Die genaue prozentuale Menge an anzuwendem Graphit in dem Gemisch wird in einem gewissen Ausmaß von der Dichte und der Teilchengröße des in Anwendung kommenden Eisenpulvers abhängen. Es ist jedoch wesentlich, daß ein relativ hoher Prozentsatz an Graphit angewandt wird, um so zwischen den im Eingriff miteinander stehenden Reibungsflächen einen Graphitfilm auszubilden und aufrechtzuerhalten. Wie bereits ausgeführt, sollen nicht weniger als 15 Gewichtsprozent Graphit - angewandt werden. Reibkörper mit einem Gehalt von mehr als 15 Gewichtsprozent Graphit zeigen eine geringe Abnutzung, einen reproduzierbaren Reibungskoeffizienten und weitere Merkmale, die für ein zufriedenstellendes Arbeiten derartiger Reibkörper erwünscht sind.
• Vorzugsweise ist der Reibkörper in der Weise aufgebaut, daß die Reibfläche eine Form aufweist, die der Oberfläche einer herkömmlichen Bremstrommel aus Gußeisen entspricht. Der der Gegenreibfläche zugewandte Abschnitt des Reibkörpers besteht aus gepreßtem und gesintertem Reibmaterial, das in der folgenden Weise hergestellt wird: Es findet Eisenpulver Anwendung, das praktisch vollständig durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,177 mm hindurchgeht, wobei der Draht des Netzes einenDurchmesser von 0,114 bis 0,154mm aufweist. Das Graphit ist vorzugsweise ein künstliches Graphit mit einer Teilchengröße, von der durchschnittlich 9011/o durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,044 mm hindurchgehen, dessen Draht einen Durchmesser von 0,031 bis 0,040 mm aufweist. Die pulverförmigen Bestandteile werden zunächst gewichtsmäßig abgemessen, wobei z. B. das Eisen in einer Menge von 75 Gewichtsprozent und das Graphit in einer Menge von 25 Gewichtsprozent vorliegt. Diese Komponenten werden in einem Mischer gemischt. Aus diesem losen Pulver wird unter einem Druck von 1758 kg/cm2 ein kompakter Körper geformt. Dieser kompakte Körper wird sodann gewöhnlich an einer mit Kupfer oder Nickel überzogenen Stahlplatte befestigt und diese Anordnung unter einem Druck von 18 kg/cm2 bei einer Temperatur von 9821 C gesintert. Bei der normalen Beaufschlagung von Reibungskräften auf die zwei eine Reibpaarung bildenden Oberflächen mit einem Druck von etwas mehr als 2 kg/cm2 führen die Zerkleinerung und das Verschmieren der auf dem Netzwerk des Eisenkörpers frei liegenden Graphitteilchen zu der vorbesehriebenen Ausbildung eines praktisch kontinuierlichen Graphitfilms auf den eigentlichen Berührungsflächen einer oder beider miteinander im Eingriff stehender Oberflächen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Aus Eisenpulver und Graphitteilchen gesinterter Reibkörper für Kupplungen und Bremsen, dadurch gekennzeichnet, daß die anteilige Menge des Graphits mindestens 15 Gewichtsprozent, höchstens ab 60Gewichtsprozent des zur Sinterung vorbereiteten Gemisches aus Eisen- und Graphitpulver beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 807 950; französische Patentschrift Nr. 346 018; britische Patentschrift Nr. 656 324.