DE1425261B2 - Gesinterter Reibwerkstoff - Google Patents

Gesinterter Reibwerkstoff

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DE1425261B2
DE1425261B2 DE19631425261 DE1425261A DE1425261B2 DE 1425261 B2 DE1425261 B2 DE 1425261B2 DE 19631425261 DE19631425261 DE 19631425261 DE 1425261 A DE1425261 A DE 1425261A DE 1425261 B2 DE1425261 B2 DE 1425261B2
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strength
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DE19631425261
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DE1425261A1 (de
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Peter Glossop; Jenkins Alfred Chapel-en-le Frith; Derbyshire Walsh (Großbritannien)
Original Assignee
Perodo Ltd., Manchester (Großbritannien)
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/027Compositions based on metals or inorganic oxides
    • F16D69/028Compositions based on metals or inorganic oxides containing fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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Description

Als Reibbeläge für Bremsen, Kupplungen oder Reibräder werden vielfach gesinterte Reibwerkstoffe verwendet. Die bekannten Reibbeläge bestehen im wesentlichen aus einem metallischen Grundwerkstoff mit eingebetteten Füllstoffen, die in erster Linie für die
geforderten Reibungseigenschaften bestimmend sind. io 0,1 g/cm ) und kann infolgedessen einen hohen Anteil Als Grundwerkstoff wird Metallpulver verwendet, mit Füllstoffe aufnehmen und dennoch den Zusammendem die Füllstoffe durch übliche pulver-metallurgische hang des Grundwerkstoffs bewahren.
Verfahren verbunden sind. Dieser Werkstoff wird meist Der Volumanteil der Metallfasern im Reibwerkschon im Sinterverfahren unter Druck mit Träger- stoff, der erforderlich ist, um einen zusammenplatten aus Stahl verbunden, da ihm in der Regel eine 15 hängenden Grundstoff hinreichender Festigkeit zu zum Aufnieten auf die Trägerplatten erforderliche bilden, hängt von dem jeweils verwendeten Metall, Festigkeit fehlt. Die Festigkeit reicht auch nicht aus, der durchschnittlichen Faserlänge sowie davon ab, ob um Reibkörper solcher Zusammensetzung z. B. am sich im Füllstoff Metallpulver befindet oder nicht. Es Umfang einer Kupplungsscheibe mit Hilfe einer Ver- können schon 20 oder sogar nur 15°/0 ausreichen; norzahnung oder sonstiger Ansätze unmittelbar zur Auf- 20 malerweise wird er zwischen 40 und 45 % liegen. Der nähme einer Umfangskraft zu befestigen. Anteil kann bis auf 75 % ansteigen, wenn es vornehm-
Das Einbetten von Füllstoffen, die an sich zur Er- lieh auf eine hohe Festigkeit ankommt,
zielung der Reibwirkung notwendig sind, beeinträch- Als Füllstoffe kommen ganz allgemein alle solche tigt also die anderen physikalischen Eigenschaften, Stoffe in Betracht, die in Reibwerkstoffen üblichernämlich Festigkeit, Elastizität, Stoßfestigkeit und 25 weise zur Veränderung der Reibeigenschaften verleichte Bearbeitungsfähigkeit der gesinterten Erzeug- wendet werden. Wird Metallpulver zugesetzt, so kann nisse wesentlich. Mit zunehmendem Anteil der Füll- das gesamte Metallpulver oder nur ein Teil davon beim stoffe wird der Werkstoff üblicherweise weniger wider- Sintern mit den Metallfäden verbunden werden. Das standsfähig. Metallpulver kann gegebenenfalls aus dem gleichen
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reib- 30 Metall bestehen wie die Metallfäden. Das Einsintern
belag zu schaffen, der bei hinreichender Festigkeit und von Kupferpulver in eine Schicht aus Eisenfasern verElastizität, wie sie bei der Herstellung und Verwendung
benötigt werden, einen höheren volumetrischen Gehalt
an Füllstoff im Grundwerkstoff ermöglicht, oder bei
gleichbleibendem Verhältnis der Bestandteile zu einem festeren Werkstoff führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung der Grundstoff aus Metallfäden, insbesondere Eisenfäden od. dgl., und die Füllstoffe liegen einbessert die Festigkeit des Reibwerkstoffes etwas. In den meisten Fällen handelt es sich jedoch um nichtmetallische Füllstoffe.
Die Bedingungen, unter denen das Pressen und Sintern erfolgt, sind verschieden. Sie hängen nicht nur von dem Metall der Fasern, sondern auch von den anderen Bestandteilen des Reibbelags ab. Im allgemeinen werden der Preßdruck zwischen 790 und
geschlossen in den Poren zwischen den Metallfäden. 40 3950 kg/cm2 und die Sintertemperatur zwischen 500
Dabei können die Füllstoffe vollständig oder teilweise aus pulverförmigen metallischen Teilchen bestehen und mit den Metallfäden zusammengesintert oder zwischen den Metallfäden mechanisch eingebettet sein.
Ein gemäß der Erfindung erzielbarer Vorteil ist darin zu sehen, daß infolge der geringen Gesamtdichte der Fasermasse die Möglichkeit besteht, bisher nicht erreichbar große Mengen an Füllstoff einzubetten und dabei dennoch mit den üblichen Verdichtungsdrücken und Sintertemperaturen auszukommen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß ein Material mit der gleichen Festigkeit wie dasjenige, bei dem der Grundstoff aus Metallpulver besteht, bei Anwendung eines niedrigeren Verdichtungsdruckes hergestellt wer-
und 12000C liegen.
Einige Ausführungsbeispiele folgen.
Beispiel 1
75 Gewichtsprozent Eisenfasern, 15% Graphit und 10 °/0 Siliziumkarbid in Pulverform werden innig miteinander gemischt und dann mit einem Preßdruck von 2360 kg/cm2 verdichtet. Der Preßling wird dann bei 10000C in reduzierender Atmosphäre gesintert, wobei die Sintertemperatur 30 Minuten lang aufrechterhalten bleibt.
Beispiel 2
75 Gewichtsprozent Eisenfasern, 10% Graphit, 2%
den kann. Oder es kann andererseits bei Anwendung 55 Molybdänbisulphid und 13% Aluminium in Pulver-
des gleichen Verdichtungsdruckes wie bei der Herstel- form werden innig miteinander gemischt und dann
lung des Grundstoffes aus Metallpulver sowohl im mit einem Preßdruck von 2840 kg/cm2 verdichtet. Der
Preßling als auch in dem gesinterten Enderzeugnis eine Preßling wird dann 1 Stunde lang bei 10000C in redu-
höhere Festigkeit erreicht werden. zierender Atmosphäre unter einem Druck von 28 kg/cm2
In der Zeichnung ist die Struktur eines Reibwerk- 60 gesintert.
Stoffs nach der Erfindung dargestellt. B e i s η i e 1 3
Die zur Verwendung kommenden Metallfäden können aus einem Metall oder einer für die Verwendung in einem Reibwerkstoff geeigneten Metalllegierung bestehen. Als Beispiel seien Kupfer und Bronze genannt.
Die Metallfäden sind dünn und faserartig ausgebildet und können durch Ziehen oder Spalten ge-
75 Gewichtsprozent Kupferfasern, 7% Zinn, 11% Blei. 7,5 % Graphit und 4,5 % Kieselerde in Pulverform werden innig miteinander gemischt und dann mit einem Preßdruck von 1850 kg/cm2 verdichtet. Der Preßl'nj wird bei 7500C in reduzierender Atmosphäre gesintert.
Beispiel 4
77 Gewichtsprozent Bronzefasern (90 Gewichtsprozent Kupfer und 10% Zinn), ll°/0Blei, 7,5 °/0 Graphit und 4,5 °/o Kieselerde in Pulverform werden innig miteinander gemischt und mit einem Preßdruck von 1580 kg/cm2 verdichtet. Der Preßling wird bei 75O0C in reduzierender Atmosphäre gesintert.
Zur Erläuterung der mit den gesamten Zusammensetzungen erreichbaren Festigkeitswerte werden einige Versuchsergebnisse angeführt.
In der nachstehenden Tabelle I sind die Mischungen A, B, C, D und E der Werkstoffe der Prüfkörper aufgeführt.
Tabelle I
Gewichtsprozent Graphit Silizium
karbid
Volumprozent Eisen Graphit 48,0 Silizium
karbid
Eisen 8,1 3,8 70 22,5 56,2 7,5
A 88,1 20,1 9,4 43 I 42,7 63,7 14,3
B 70,5 24,5 11,5 36 16,0
C 64,0 33,1 15,6 25 18,8
D 51,3 43,6 20,5 15 21,3
E 35,9
In jeder Zusammensetzung wurde je ein Prüfkörper mit Eisen in Pulverform sowie mit Eisen in Form von Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von 3,2 mm und einem Durchmesser von 0,08 mm hergestellt. Die Herstellungsbedingungen waren in jedem Falle dieselben. Jeder Prüfkörper wurde dann entsprechend den britischen Normvorschriften BS AU 142,3 · 4 Versuchen unterworfen, um eine für Reibbeläge von Trommelbremsen bestimmte Bruchfestigkeit festzustellen. Die hierbei ermittelten "Werte der Bruchlast für ungesinterte Preßlinge und gesinterte Prüfkörper sind in nachstehender Tabelle II zusammengefaßt. (Die Festigkeitswerte sind in kg/cm2 angegeben.)
35
Tabelle II
40
45
50
*) War nicht zu einem zusammenhängenden Körper zusammenzupressen.
Prüfkörper aus gesintertem metallischem Reibwerkstoff sollten vor dem Sintern bzw. im gesinterten Zustand Bruchfestigkeiten von wenigstens 35 bzw.
Ungesintert Faser Gesintert Faser
Pulver material Pulver material
material 165 material 1,336
A 125 73,5 773 503
B 42 52,5 162 316
C 14 21 84 119
D 4,2 3,5 8,4 21
E -*) *·)
141 kg/cm2 aufweisen. Werkstoffe mit geringerer Festigkeit können bei der üblichen Bearbeitung bzw. im normalen Betriebe blättern oder brechen, wenn nicht besonders sorgfältig mit ihnen umgegangen wird. Die Zahlen in Tabelle II lassen erkennen, daß es möglich ist, den Graphit- und Siliziumkarbidanteil unter Wahrung der gewünschten Mindestfestigkeit zu erhöhen für das ungesinterte und das gesinterte Material. Weiterhin geht aus der Zusammenstellung hervor, daß bei Verarbeitung der Eisenfasern und mit nichtmetallischem Pulver als Füllstoff ein 36°/oiger Volumanteil an Eisen zu einem Werkstoff mit gut oberhalb der gewünschten Mindestwerte liegenden Festigkeitseigenschaften führt, während mit 36 Volumprozent Eisenpulver nicht einmal der erforderliche Mindestwert erreicht wird. Darüber hinaus ergeben Eisenanteile bis zu und über 43 Volumprozent bei gesinterten Mischungen mit Eisenfasern Bruchfestigkeiten, die doppelt so groß sind als die bei entsprechenden Mischungen mit Eisenpulver erzielbaren Werte. Auch die Bruchfestigkeiten des ungesinterten Materials liegen viel höher.
Der Metallfaser-Grundwerkstoff läßt selbst bei Überbeanspruchung des Werkstoffs keinen deutlichen Bruch erkennen, weil die einzelnen Bruchstücke durch die ihnen gemeinsamen Fasern zusammengehalten werden. Ferner ist zu beachten, daß bei gleicher Bruchfestigkeit der Prüfkörper mit dem Metallfaser-Grundwerkstoff eine gewisse Biegsamkeit hat und sich bei mechanischer Stoßbeanspruchung bevorzugt durchbiegt und nicht abblättert oder zerbröckelt, wie dies beim Prüfkörper mit einem Grundwerkstoff aus Metallpulver geschieht.
Die Werkstoffe mit den genannten Zusammensetzungen lassen sich leicht auf Trägerplatten aus Stahl aufsintern; die meisten von ihnen sind jedoch fest genug, um ohne Trägerplatte eingesetzt werden zu können.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Gesinterter Reibwerkstoff aus metallischem Grundstoff mit darin eingebetteten Füllstoffen für Reibbeläge von Kupplungen, Bremsen oder Reibrädern, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundstcff aus Metallfäden, insbesondere Eisenfäden od. dgl. besteht und die Füllstoffe in den Poren zwischen den Metallfäden eingeschlossen liegen.
2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe vollständig oder teilweise aus an sich bekannten pulverförmigen metallischen Teilchen bestehen, die mit den Metallfäden zusammengesintert sind.
3. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoffe nichtmetallische pulverförmige Teilchen zwischen den Metallfäden des Grundstoffes mechanisch eingebettet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19631425261 1962-02-22 1963-02-20 Gesinterter Reibwerkstoff Pending DE1425261B2 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3309009A1 (de) * 1983-03-14 1984-09-27 Autóipari Kutató és Fejlesztö Vállalat, Budapest Bremsbelag fuer trommelbremsen, insbesondere fuer trommelbremsen von fahrzeugen

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