DE1458120A1 - Verfahren zur Herstellung von Gussteilen,insbesondere Brems-,Lager-und Kupplungskoerpern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Gussteilen,insbesondere Brems-,Lager-und KupplungskoerpernInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Gußteilen,, insbesondere
Brems-, Lager- und Kupplungskörpern
*■* co
Oie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Gußteilen, insbesondere Brents«·, Lager« und KupplungskÜrpern,
in deren kontinuierlicher Metal!bettung unlösliche Teilchen
verteilt sind, die in eines ersten Verfahrens schritt Hit Vor·«
Warnung derart in den Hohlraum einer Form angeordnet werden,
daß sich die Masse der Teilchen als Ganzes nicht bewegen kann, worauf in die unter Unterdruck gesetzten Zwischenräume der in
dem Hohlraum der Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall eingegossen wird.
Bekannt ist die Herstellung von Körpern der genannten Art
mit Hilfe von vorgefertigten Sinter·» oder Skelettkörperm, bei
denen also in einer Metallschmelze unlösliche Teilchen eine
feste Lage zueinander einnehmen, und die dann nach Vorwärmung
mit einem flüssigen Metall getränkt werden. Bei derart herge«
Patentanwälte Dipi.-Ing. Martin UAt, Dipi.-WirtKh.-lng. Axel Hanstnann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
t MÖNCHEN 2, THEReIfENtTRASSE 33 · Tiefen= 361202 · -Masramm-Adncse: Lipatli/MBndwn
Bayar. V»r.ii«Wk MSMiMHi. Zw·^. CHker-voo-Miltar-ltine, Kto.-Nr. 8» m · PoiisdiKk-Konio: MOndwn Nr. 1483 97
stellten Körpern bleibt der hinter- oder SkülettKörper auch
nach Tränkung mit dem flüssige;; Metall als solcher erhalten,
das heißt, daß die ihn bildenden Teilchen nach wi : vor in
Verbindung miteinander stehen, jjas führt trotz Vorwärmung und
auch Evakuierung zu gewissen ^chwiirigkeiten bei der rruukuug,,
weil die r'lußwege des flüssigen Metalis beschrankt sind. Andererseits
ist aber das Gefüg ; des in einem solchen getränkten
Körper erhalten gebliebenen iinterKörpers oder ^k.jlette
nur von begrenzter Festigkeit. Die bei startceu Jr^ ;isuii;en von
Eisenbahnfahrzeugen und flugzeugen o.dgl. auftretenden iiean—
spruchungen stellen höhere ^Uiorüerungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von ürems—, Lager- uaü ^uppluu-^-
körpern der eingangs genannten tiattung zu seliaxien, weiche oane
Vorfertigung von Sinter— oder Skelettkörpern ausKOüi.nt, dabei
aber trotzdem Körper von erhöhter Widerstandskraft und
günstigem Betriebsverhalten ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren or·. gemäß so geführt, daß die Peileiien in an sich bekannter
in löser ibchüttung in den rorr.xiohlraum eingebracht werden, wobei
jedoch die Teilchen anfangiioa in dem j?Ormhohlreu«i nur su
stark verdichtet werden, daß sie nach dem Einströui ί des .κ:—
tails im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige berühru:»?,
vollständig in das Metall eingebettet sind. Dazu sei biiucr.it,
daß das regellose Einbringen von .vugelartigen Kör·>*■.·r!» in
einen mit Metal auszugießenden . ormhohiraum aus de·ι■■■>
jV ', ι · bekannt ist; dort war aber, ίι* ;' oricanat warne , ■ ■■·<- .1;
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?emLten des Gußkörpers weiter verbessern lassen, wenn
uii Teilchen anfänglich in dom Formhohlraum rtur so stark
verdichtet werden, daß sit- nach dem Linströmen des Metalls
Ι.··« wesentlichen je für sich ohne gegenseitige Berührung vollstandig
in das Metall eingebettet sind.
(Jemuß oinwr ersten Ausführungsart der Erfindung geht »an
so vor, dai3 die Teilchen vor dem Einfüllen außerhalb der Fora
vorgewärmt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung geht man
so vor, daß die Teilchen in kalte« Zustand in die Form eingebracht
und innerhalb derselben direkt vorgewärmt werden.
Jas eriindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit einer
uiiniittelbaron Wärmeeinwirkung auf die Teilehen. Das führt
Ui einer vollständigen Durchwärmung, die das für die kontinuierliche Metallbettung verwendete Metall einwandfrei fließen
ua die Teilchen bei dem eriindungsgemäßen Verfahren in
loser Schuttuug in den Formhohlraum eingebracht werden, wer—
c; jn sie durch daa einströmende flüssige* Metall im Gegensatz
..U üen jfeLlcheu ei:tes erhalten bleibenden Sinter- oder Skei
j t.tiiörpers weitgehend umhüllt und das wiederum führt auf—
gru id einer erhöhten Kontinuität der Metallbettung zu einer
iioiieu Widerstandsfähigkeit, Durch entsprechende Auswahl der in
ü:r kontinuierlichen Metallbettuug verteilten Teilchen lassen
sieh andererseits nach Wunsch die erforderlichen Brems«, Lager-
und Kupplungeeigenschaften erzielen. ,
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Vorzugsweise geht man so vor, daß Teilchen bis zu 6,2 mm Durchmesser eingegosseti werden.
Zum Stande der Technik sei noch bemerkt, daß es bereits eine Reibkupplung mit eingegossenen Reibkörpern gibt. Bei der
Hersteilung dieser Reibkörper wurden diese fest in der Form angeordnet und durch Umgießen fixiert. Es handelt sich aber
dabei nicht um eine den ganzen Pormhohlraum ausfüllende lose Schüttung von Teilchen, die sich in einer kontinuierlichen Metallbettung
über die ganze verwendbare Stärke des gegossenen Körpers erstrecken und dieses überall die gleiche Dichte und
Materialzusammensetzung verleihen.
Es folgt nun eine Beschreibung von Einzelheiten der Durchführung
des eriindungsgemäßen Verfahrens sowie von Stoffen, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt
werden.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Brems-, Lagef-und Kupplungskörpern in eine kontinuierliche Me»
tallbettung einzubettenden Teilchen haben einen Durchmesser
bis zu 6,2 m. Sie stellen in der kontinuierlichen Metallbettung eine diskontinuierliche Phase dar und sind in der Metallbettung
unlöslich.
In der Praxis können die Teilchen bis zu einen geringfügigen Grad an ihrer Oberfläche in Lösung übergehen, wenn das geschmolzene
Metall beim Gießen mit dieser in Berührung gelangt, insbesondere dann, wenn Gußeisen mit Graphitteilohen in Berührung
kommt, da Gußeisen nicht mit Kohlenstoff gesättigt
' ist.
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* Der Grad der Löslichkeit ist jedoch sehr gering. Die Teilchen
sind gleichmäßig über die verwendbare Stärke des öußfeör—
pers verteilt, so daß die durchschnittliche Dichte der Teil»
chen in jede« Bereich der verwendbaren Stärke des Gußkörpers einheitlich ist.
Üie im wesentlioben unlöslichen Teilchen können auch mit
Metallteileheu., welche in dem geschmolzenen Metall stärker
löslich sind,· vermischt werden. Eine solche Mischung wird gewählt,
um die Dichte oder das wirksame Volumen der im wesentlichen
unlÖBlichea Teilchen zu verringern. Man kann auf die«?
se Weise die ¥irk»ag der unlöslichen Teilchen regeln.
Bei der BairehfUhruag des Verfahrens nach der Erfindung
werden zunäebet" tue itberwiegead\ unlöslichen Teilchen in de»
Hohlraum einer Fear* ViWrteilt. S»zu jg«ht man so vor, dall öer
Formhohlrarai raadroll oder auelt mehr als randvoll geiltllt let
uutl die OberflttclMr d»r Teilch^» dwttn leicht durch ein Lieeal
gepreöt wird. ..
Die Met»*» *#ar INdIcI^n kann *ioh ä&nn als Ganzes in &&Λ
Forehohli^MBt ni«feit ^^Ni^en und umemH t&stu Eingießen der
eigen MetÄlll>«ttmtg *i»ht fort^efföUweeiit werden und aoeh
Merklieb wettderta» öä» füllen der for«, das eine glei*iim&
Verteiloag der ü*Ms**4»i©ud malÖalionen Teilchen Über die
wendtare StÄrlce #»» »eftteilea betitlet, let ein wesentlich**
Merkmal der iir*4^#^i
ä*9 t%te*imm**ll «er Ketallbettung gut fließ««
lasse», ver««a t^il äie PoM al» auofa die Teilchen
wärait. Bine VorwJftiTMiKig der Pore verhindert, daß die ν or ge*-
warnten Teilchen abgeschreckt werden.
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-ό- 145812Q
Die Vorwärmung der Teilchen kann auf verschiedene Weise erfolgen und richtet sich in der Temperatur nach der Art des geschmolzenen
Metalles, das eingegossen werden soll.
Gemäß einer Ausführungsforiu der Erfindung werden die Teilchen
in einem Tiegel auf die erforderliche Temperatur vorgewärmt und dann in den Hohlraum der ebenfalls vorgewärmten form
eingebracht. Wird für die Metallbettung das eher als eisenhaltige
Metallbettungen schmelzende Aluminium verwendet, dann kann auf eine Vorwärmung der r'orm verzichtet werden.
Es ist auch möglich, die Teilchen innerhalb der Form direkt
vorzuwärmen. Bas ist mittels elektrischer Widerstaudselemente
möglich.
Um das geschmolzene Metall der flüssigen Metallbettun^
schnell in die Form einströmen und die Zwischenräume zwischen
den Teilchen gleichmäßig durchdringen zu lassen, so daß der Gußkörper frei von Lücken und anderen Mängeln ist, lassen sich
verschiedene Gießtechniken anwenden, einschließlicu Linspritzen,
Gießen unter Druckanwendung, Ausnutzung der Schwerkraft, Zentrifugieren,
Evakuierung des Forahohlrauaes u.dgl.
Bie Auswahl der vorgenannten Gießtechnik und Arbeitstee— peraturen hängt von den Jeweilig verwendeten Materialien ab
und kann demgemäß in weiten Grenzen schwanken.
Bas Verfahren nach der Erfindung liefert Gußkörper, bei denen die nach den gewünschten Eeibungs- und Versehleißeigeneehaften
o.dgl. ausgewählten Teilchen in gleichmäßiger Verteilung
und gesondert in die Metalibettung eingebettet sind. tfouu
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die Teilen«» in den f'ormhohlraura eingeschüttet werden, dann
steilen die einzelnen Teilchen zunächst miteinander in, Berührung.
in dem .fertigen Guükörper sind die Teilchen aber je für
sien von der kontinuierlichen Metallbettung umgeben und voneinander getrennt. Ks wird angenommen, daß diese Verteilung
uor i'eil heu durch das Eindrücken des geschmolzenen Metalls
in die Zwischenräume zwischen den Teilehen gefördert wird, wodurch
die puuktiörmigen Verbindungen, zwischen den Teilchen aufgerissen werden.
Als Form für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
lassen sich verschiedene Formarten verwenden. So wird
ein Bremsschuh mit einer eisenhaltigen Metallbettung Üblicherweise
in einer sandgefüllten Präzisionsgußform gegossen. Bremsschuhe mit einer Aluminiumbettung werden in einer Dauergußform
gegossen. Um gegebenenfalls die Form evakuieren zu können, werden
entsprechende Abdichtungen und Abzugskanäle vorgesehen. Diese werden mit Eisengranalien und Stahlwolle gefüllt, um ein
Einströmen des eingegossenen flüssigen Metalls in die Abzugskanäle zu verhindern. In entsprechender Weise kann man auch
hi it Abzugskanälen versehene Keramikstopfen vorsehen. Sollen
an den hergestellten Gußkörpern Schuhe und Verstärkungseinla*·
gen adgl» augebracht werden, so können an den Formen entsprechende Vorkehrungen getroffen sein. Die Konstruktion der For- men
soll hier i« einzelnen nicht näher erläutert werden. ν
für die Umrcaführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet sich ο im; große Vielfalt von Werkstoffen. Es lassen sich
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sowohl eisenhaltig wie auch nicht eisenhaltige Metallbettungen.um die verschiedensten, je nach den gewünschten Eigenschaften ausgewählten Teilchen gießen,,solange diese nur im
wesentlichen ungelöst in der Metallbettung bleiben. Ale Teilchen eignen sich insbesondere Graphit (sowohl natürlicher als
synthetischer Graphit), Tonerde, Sliciumcarbid, Sillimanit, Mullit, Granat, Metallteilchen (aus Eisen und Stahl) und organische Teilohen (aus Polytetrafluorethylen), Chromitsand,
Schmirgel, Stahlsand u.dgl.
Die Auswahl der Teilchen richtet sich ganz nach din jeweiligen Verwendungszweck.
In einer mechanischen Kupplung, welche aus angreifenden Teilen zusammengesetzt ist, sollte vorteilhafterweise Graphit
gemeinsam mit harten, verschleißfesten Teilchen Verwendung finden. Die Metallbettung kann entweder eisenhaltig oder
auch andersartig sein.
Für einen Bremsschuh für Eisenbahnfahrzeuge wählt nan beispieleweise reibungsfördernde und verschleißfeste Teilohen wie
Siliciumcarbid, Chromitsand, Granat o.dgl. zusammen mit hartem synthetischen Graphit, der die Reibung oder Bremswirkung nach
Wunsch regeln kann. Die Korngröße des Graphite entspricht einem Siebmaß (nach der US-Norm: Maschen je Zoll) + ,30 mesh),
also »twa 0,6 mm Korndurchmesser. Für bei diesem AufUhrungsbeispiel verwendeten Sand entspricht die Korngröße - 16 + 20
■esh, also 0,9 mm Korndurchmesser. Die Teilchen so114η je
f ι · *-
25 % des Formhohlraumes ausfüllen, der dann MjIt flüssigem
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Die Teilohen werden auf 1 016° C vorgewärmt und dann in die
warme Guflform eingefüllt. Das Gußeisen wird mit einer Tempe-■ rstur von 1527° C in die warme Guöform eingegossen· Das Gußeisen hat folgende Analyse ι
C Mn Sl S P Or Fe
3*0 ^i 0.4>j 0.80 %ι 0.15 ii 1.0 f»\ 0.8 % Resi.
Das von den Teilohen ausgefüllte Volumen kann sehr verschieden sein. Die Erfindung läßt sioh beispielsweise auch
ausführen,, wenn die nicht lüsliohen Teilohen nur 37,5 % der
Form ausfüllen*
Bei einem anderen Ausführungebeispiel bestehen die Teilohen
aus 13I1Sf, £ Ohromitsand (-30 + 80 mesh), 12,3>'% Siliciumcarbid
(- 40 -»j 80 mesh) und 25 £ Graphit (♦ 30 mesh)/ Die Teilch·»
werden als homogene Mischung mit 1832° O in die Form gegeben,
in di« dann Gußeisen bei 1538° Q eingegossen wird* In der Form
herrscht ein Vakuum von etwa 737 ■* Quecksilbersäule. Der bei
diesem IJeispiel hergestellte GußfcUrpar ist «in Bremsschuh.
■ Iv'1', ■■* ' '
fü> tfro^itenfcupiilungen lassen sich
hiager unct Drucklager lassen ηίάύ nach dem Verfah- ;
lesen FHlleu wird die Form t
^giarüng bzw. einer Älumi-
lassen sioh fto*iDrüokl*-.
BAD
-ίο- U58120
gerin eine Blei-Zinn-Legierung eingießen.
Die kleinsten verwendbaren Teilchen liegen bei 150 aesh,
al»o etwa 0,1 ■«. Betrügt die Teilchengröße aebr als 6,2 «m,
dann wird der Voruchleifi bei Bremsschuhen zu groB.
909882/0498
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußteilen, insbesondere
von Brems-, Lager- und Kupplungskörpern, in deren kontinuierlicher Metallbettung unlösliche Teilchen verteilt sind, die in
einem ersten Verfahrensschritt mit Vorwärmung derart in dem Hohlraum einer Form angeordnet werden, daß sich die Masse der
Teilchen als Ganzes nicht bewegen kann, worauf in die unter Unterdruck gesetzten Zwischenräume der in dem Hohlraum der
Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilcheu in an sich bekannter
Weise in loser Sohüttung in den Formhohlraum eingebracht werden, wobei jedoch die Teilchen anfänglioh in dem Formhohlraum uui- so stark verdichtet werden, daß sie nach dem Einströmen des Metalls im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige Berührung vollständig in das Metall eingebettet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilchen vor dem Einfüllen Außerhalb der Form vorgewärmt
90988270498
Untertagen (Art 7 11 Abfc 2 Nr,1 8Λ« 3 de. Anderui««««. * 4, AIHFJ
Patentanwälte Dipl.-lng. Martin UdM, Dipl.-WirtKh.-lng. Axel Hantmcmn, Dipl.-Phy». Stbattkm Hwrmann
• MÖNCHEN 2. THERESIENSTRASSE 33 · T«Mmi »WO · ii »rwt». UeeMI/MM*M
I_,l ViiiirrtiirTifnilritnr.T ίΊΤ *"- ""-"T.1- "- ■"" · PomdMMk-KMto·MtndhMNr.ΙΟΙ«7
r Mro. PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
BAD ORIGINAL
_^_ H58120
3. .'oij-'uiiix.. .ii.cii .a;sp. uch 1, ciadu/cii geLCx-iizeicii^.u t, daß
uie Tciieiici. L·. LuJtou i-u.jtc.Kci i.i
<.ic /ο,,ύ eingebracht und
iiiiie-rhalb derüclijo^i direkt vorgcuvirnit we^de...
4. Ve.'!alii'e;, uuch Einspruch i oder cir.cui dei' folgeiideu
.iiibpxiiclie, daduicli gekex^üzeicliiie t, daL· 'Ioilchcu bib zu
b, L2 uiui Du^eiiuiebsca· eiugegosseii woi'deü.
909882/0498 BAD
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