DE1285176B

DE1285176B - Manufacture of friction linings

Info

Publication number: DE1285176B
Application number: DE1962W0032194
Authority: DE
Inventors: Biggs Robert W
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1962-05-03
Filing date: 1962-05-03
Publication date: 1968-12-12

Description

Reibungsbauelemente und Reibungsprodukte, die für das Belegen von Bremsen, Kupplungen, automatischen Transmissionen u. dgl. angewandt werden, müssen unter Berücksichtigung vieler Faktoren ausgewählt und zusammengestellt werden, wenn dieselben zufriedenstellend arbeiten sollen. Zu diesen Faktoren gehören ein großer Reibungskoeffizient, geringer Abrieb des Belages und der damit in Eingriff kommenden Oberfläche, kein #Fading# (hierunter ist eine Abnahme des Reibungskoeffizienten z. B. auf Grund schnell aufeinanderfolgender Hochgeschwindigkeitseingriffe zu verstehen), keine Geräuschentwicklung des Materials während des Betriebes, kein »Greifen# und unregelmäßiger Wirkungseingriff, Festigkeit des Belages gegenZerreißen sowie relativ billige Materialien und deren Kompoundieren.Friction Components and Friction Products Used for Occupying Brakes, clutches, automatic transmissions and the like must be used be selected and compiled taking into account many factors, if they should work satisfactorily. These factors include a big one Coefficient of friction, low abrasion of the lining and that which comes into contact with it Surface, no # fading # (below this is a decrease in the coefficient of friction z. B. to understand based on rapidly successive high-speed interventions), no noise from the material during operation, no »gripping # and irregular action, strength of the covering against tearing as well as relative cheap materials and their compounding.

Insbesondere für die Anwendung bei Bremsen und Kupplungen von Personenkraftwagen sind Zusammensetzungen für überwiegend metallische Reibungsbeläge aus Pulvern sowie Reibbeläge, die Asbest als Komponente enthalten, bekannt.Especially for use in brakes and clutches in passenger cars are compositions for predominantly metallic friction linings made from powders as well Friction linings that contain asbestos as a component are known.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Reibbelägen für Bremsen und Kupplungen aus einem Gemisch von pulverförmigem Eisen und Graphit und Phenol-Formaldehyd-Harz, Melaminharz oder Silikonharz als Bindemittel sowie die Reibung modifizierenden Mitteln durch Verformen bei einem Druck von mehr als 1250 kg/cm2 und Härten bei einer Temperatur von 180 bis 343°C und einem Druck von 7 bis 56 kg/cm2, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch aus 55 bis 90 Gewichtsprozent des pulverförmigen Eisens, 5 bis 30 Gewichtsprozent pulverförmigem Graphit, 5 bis 15 Gewichtsprozent pulverförmiges Bindemittel, 0,2 Gewichtsprozent Stearinsäure sowie gegebenenfalls 4 Gewichtsprozent Zirkon oder 0,8 Gewichtsprozent Aluminiumoxid oder 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Kieselerde verformt und härtet.The subject of the invention is a method for producing friction linings for brakes and clutches made from a mixture of powdered iron and graphite and phenol-formaldehyde resin, melamine resin or silicone resin as a binder as well the friction modifying agents by deforming at a pressure of more than 1250 kg / cm2 and hardening at a temperature of 180 to 343 ° C and a pressure of 7 to 56 kg / cm2, which is characterized in that a mixture of 55 to 90 percent by weight of powdered iron, 5 to 30 percent by weight of powdered iron Graphite, 5 to 15 percent by weight powdered binder, 0.2 percent by weight Stearic acid and optionally 4 percent by weight zirconium or 0.8 percent by weight Alumina or 0.5 to 10 percent by weight silica deforms and hardens.

Es läßt sich so ein Reibbelag herstellen, der insbesondere für die Bremsen von Personenkraftwagen geeignet ist.It can be used to produce a friction lining that is particularly useful for Braking of passenger cars is suitable.

Es sind gute Ergebnisse unter Anwenden von 68%, pulverisiertem Eisen, 23%, pulverisiertem Graphit, 9% pulverisiertem wärmehärtbarem Phenol-Formaldehyd-Harz erhalten worden.Good results using 68%, powdered iron, 23%, powdered graphite, 9% powdered thermosetting phenol-formaldehyde resin been received.

Das Eisen sollte vorzugsweise praktisch rein und trocken sein. Auch ist trockener Kunstgraphit bevorzugt. Die Teilchengröße aller Materialien ist wichtig, um eine gute Verbundfestigkeit zu erzielen. Ein Gemisch, bestehend aus Eisenpulver mit einem Hauptanteil mit einer lichten Maschenweite von kleiner als 0,84 mm und größer als 0,44 mm und Harzpulver von dem 90 % kleiner als eine lichte Maschenweite von 0,044 mm ist, führt zu einer guten Verbundfestigkeit. Alle diese hier angegebenen Größen können in Abhängigkeit von den verschiedenen Faktoren, wie der Teilchenform, Schüttdichte des Eisenpulvers, tatsächlichen während des Kompoundierens auftretenden Drücken und Temperaturen sowie genauen Prozentsätzen der verschiedenen Bestandteile innerhalb weiter Grenzen, abgeändert werden.The iron should preferably be practically pure and dry. Even dry synthetic graphite is preferred. The particle size of all materials is important to achieve a good bond strength. A mixture consisting of iron powder with a main part with a mesh size of less than 0.84 mm and larger than 0.44 mm and resin powder of which 90% is smaller than a clear mesh size of 0.044 mm results in good bond strength. All of these given here Sizes can vary depending on the various factors, such as the particle shape, Bulk density of the iron powder, actually occurring during compounding Pressures and temperatures and exact percentages of the various components within wide limits.

Der Graphitanteil beträgt vorzugsweise 13 bis 25 Gewichtsprozent, am zweckmäßigsten sind 22 bis 24 Gewichtsprozent.The graphite content is preferably 13 to 25 percent by weight, 22 to 24 percent by weight are most suitable.

In einem gewissen Ausmaß wirkt das Harz selbst wie Graphit, um einen übermäßigen Abrieb zu verhindern. Die Gesamtmenge dieser zwei Komponenten sollte vorzugsweise mehr als 15%, des Gemisches ausmachen. Die mechanische Festigkeit des abschließend erhaltenen Reibbelages wird durch den Verdichtungsdruck beeinflußt. Das Anwenden eines Zweistufenverfahrens unter Beaufschlagen eines hohen Druckes während des anfänglichen Verdichtens, jedoch eines geringeren Druckes während des Härtens verringert den Aufwand, indem in einem Ofen eine Hochdruckbearbeitungsausrüstung in Fortfall kommt.To some extent the resin itself acts like graphite to you prevent excessive abrasion. The total amount of these two components should be preferably more than 15% of the mixture. The mechanical strength of the the friction lining finally obtained is influenced by the compression pressure. Applying a two-step process while applying high pressure during the initial compression, but at a lower pressure during the Hardening reduces the effort by using high pressure machining equipment in a furnace in failure comes.

Die mechanische Festigkeit des fertigen Reibungsproduktes wird durch die Temperatur, die Zeitdauer der Temperatur- und die Druckeinwirkung während des Härtens beeinflußt. Das Anwenden einer Temperatur von 180°C während 60 Minuten und einer Temperatur von 200 bis 230°C (in Abhängigkeit von dem in Anwendung kommenden Harz) während 60 Sekunden hat sich in beiden Fällen als optimale Kombination für das Härten erwiesen. Über 343°C liegende Temperaturen führen zu einer Zersetzung des Harzbindemittels. Als zufriedenstellender Druck während des Härtens haben sich Werte von 7 bis 46 kg/cm2 erwiesen, da ja zuvor ein hoher Verdichtungsdruck zwecks Entwickeln einer ausreichenden Festigkeit der Metallmatrix beaufschlagt wurde.The mechanical strength of the finished friction product is determined by the temperature, the duration of the temperature and the pressure effect during the Hardening affected. Applying a temperature of 180 ° C for 60 minutes and a temperature of 200 to 230 ° C (depending on the one used Resin) for 60 seconds has proven to be the optimal combination for in both cases proven hardening. Temperatures above 343 ° C lead to decomposition of the resin binder. Have proven to be satisfactory pressure during curing Values of 7 to 46 kg / cm2 have been proven, since a high compression pressure was required beforehand Developing sufficient strength of the metal matrix was applied.

Wenn man einen Reibungskoeffizienten erzielen will, der größer als derjenige ist, der sich mit einem Gemisch aus Eisen, hohen Graphit- und Harzgehalt erzielen läßt, kann man dies dadurch erreichen, daß man 0,5 bis 10 Gewichtsprozent Kieselerde oder vorzugsweise, 4®/o Zirkon (ZrSiOJ oder 0,8 Gewichtsprozent Aluminiumoxid (A1203) zusetzt.If you want to achieve a coefficient of friction that is greater than is the one who deals with a mixture of iron, high graphite and resin content can be achieved, this can be achieved by adding 0.5 to 10 percent by weight Silica or preferably, 4% zirconium (ZrSiOJ or 0.8 percent by weight aluminum oxide (A1203) added.

Eine bevorzugte Zusammensetzung für einen Reibbelag, der für Kupplungen geeignet ist, ist im folgenden angegeben: 63,8 Gewichtsprozent pulverisiertes Eisen, 23 Gewichtsprozent pulverisierter Graphit, 9 Gewichtsprozent pulverisiertes Phenolformaldehydharz, 4 Gewichtsprozent ZrSi04, 0,2 Gewichtsprozent Stearinsäure.A preferred composition for a friction lining for clutches is suitable is given below: 63.8 percent by weight of powdered iron, 23 weight percent powdered graphite, 9 weight percent powdered phenol-formaldehyde resin, 4 percent by weight ZrSi04, 0.2 percent by weight stearic acid.

Gelegentlich ist es zweckmäßig, mehrere Reibungsmaterialien mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten anzuwenden, z. B. ein Material, in den Endabschnitten des Bremsbelages und ein anderes Material als Mittelsegment. Für eine derartige Anwendung weisen zwei bevorzugte Gemische die folgenden Zusammensetzungen auf Erstes Material (für hohen Reibungskoeffizienten) 72 Gewichtsprozent Fe, 18 Gewichtsprozent Graphit, 9 Gewichtsprozent Harz, 0,8 Gewichtsprozent AI203, 0,2 Gewichtsprozent Stearinsäure. Zweites Material (für geringen Abrieb) 67,8 Gewichtsprozent Fe, 23 Gewichtsprozent Graphit, 9 Gewichtsprozent Harz, 0,2 Gewichtsprozent Stearinsäure.Occasionally it is useful to have several friction materials with different To apply coefficients of friction, e.g. B. a material in the end portions of the Brake pads and another material as a middle segment. For such an application two preferred blends have the following compositions: First Material (for high coefficient of friction) 72 percent by weight Fe, 18 percent by weight graphite, 9 percent by weight resin, 0.8 percent by weight Al203, 0.2 percent by weight stearic acid. Second material (for low abrasion) 67.8 percent by weight Fe, 23 percent by weight Graphite, 9 weight percent resin, 0.2 weight percent stearic acid.

Die erfindungsgemäß hergestellten Reibbeläge für Bremsen von Kraftfahrzeugen ergeben gegenüber dem Stand der Technik eine Verbesserung des Abriebes, das »Fading« kommt in Wegfall, und es zeigen sich weitere Verbesserungen der Betriebscharakteristika.The friction linings for brakes of motor vehicles produced according to the invention result in an improvement in abrasion compared to the state of the art, the "fading" is omitted, and further improvements in the operating characteristics can be seen.

In der folgenden Tabelle sind vergleichende Werte für die Reibungskoeffizienten einmal eines herkömmlichen Asbest-Reibbelages und zum anderen eines erfindungsgemäßen Reibbelages wisdergegeben. Die Untersuchungen werden vermittels eines Dynamometers unter identischen Prüfbedingungen durchgeführt. Tabelle Prüfnummer 1174-1 857-1 Material herkömmlicher erf ndungs- Asbest- gemäßer Reibbelag Reibbelag Beaufschlagter Druck ........ . 14 kg/cm2 14 kg/cm2 Geschwindigkeit .. etwa 100 km/h 100 km/h Reibung sk tos ffizient für Versuch 1 .. 0,35 0,40 für Versech 2 .. 0,27 0,38 für Versuch 3 .. 0,22 0,37 für Versuch 4 s . 0,19 0,38 The following table gives comparative values for the coefficients of friction on the one hand for a conventional asbestos friction lining and on the other for a friction lining according to the invention. The tests are carried out using a dynamometer under identical test conditions. Tabel Check number 1174-1 857-1 material conventional invention More asbestos-related Friction lining friction lining Subject Pressure ........ . 14 kg / cm2 14 kg / cm2 Speed .. about 100 km / h 100 km / h Friction is efficient for experiment 1 .. 0.35 0.40 for Versech 2 .. 0.27 0.38 for experiment 3 .. 0.22 0.37 for experiment 4 s. 0.19 0.38

Claims

Claim: Process for the production of friction linings for brakes and clutches from a mixture of powdered iron and graphite and phenol-formaldehyde resin, melamine resin or silicone resin as binding agent as well as agents that modify friction by deforming at a pressure of more than 1250 kg / cm2 and hardening at a temperature of 180 to 343 ° C and a pressure of 7 to 56kg / cm2, characterized eichn et that a mixture of 55 to 90 percent by weight of powdered iron, 5 to 30 percent by weight of powdery graphite, 5 to 15 percent by weight of powdery binder , 0.2 percent by weight of stearic acid and optionally 4 percent by weight of zirconium or 0.8 percent by weight of aluminum oxide or 0.5 to 10 percent by weight of silica deforms and hardens.