DE1458120B

DE1458120B - Process for the production of cast parts, especially brakes, bearings and clutch bodies

Info

Publication number: DE1458120B
Authority: DE
Inventors: Joseph V Ramsey N J Pollard (V ST'A )
Original assignee: Abex Corp , New York, NY (V St A )

Description

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fahren in loser Schüttung in den Formhohlraum ein- Um das flüssige Metall der Metallbettung gut gebracht werden, werden sie durch das einströmende fließen zu lassen, werden sowohl die Form als auch flüssige Metall im Gegensatz zu den Teilchen eines die Teilchen vorgewärmt. Eine Vorwärmung der erhalten bleibenden Sinter- oder Skelettkörpers weit- Form verhindert, daß die vorgewärmten Teilchen abgehend umhüllt, und das wiederum führt auf Grund 5 geschreckt werden.drive in bulk into the mold cavity around the liquid metal of the metal bedding well will be brought to flow through the inflowing, will be both the form liquid metal as opposed to the particles one of the particles is preheated. A preheating of the sintered or skeletal body that remains intact - shape prevents the preheated particles from going off enveloped, and that in turn leads to reason 5 being frightened.

einer erhöhten Kontinuität der Metallbettung zu einer Die Vorwärmung der Teilchen kann auf verschie-increased continuity of the metal bedding to a preheating of the particles

hohen Widerstandsfähigkeit. Durch entsprechende dene Weise erfolgen und richtet sich in der Temperaturhigh resistance. Made by appropriate dene way and is based on the temperature

Auswahl der in der kontinuierlichen Metallbettung nach der Art des geschmolzenen Metalls, das einge-Selection of the type of molten metal used in the continuous metal bed

verteilten Teilchen lassen sich andererseits nach gössen werden soll.distributed particles can be poured on the other hand.

Wunsch die erforderlichen Brems-, Lager- und Kupp- io Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wer-Desire the required braking, bearing and clutch io According to one embodiment of the invention,

lungseigenschaften erzielen. den die Teilchen in einem Tiegel auf die erforderlicheachieve properties. which the particles in a crucible to the required level

Vorzugsweise geht man so vor, daß Teilchen bis zu Temperatur vorgewärmt und dann in den HohlraumIt is preferable to proceed in such a way that particles are preheated to temperature and then into the cavity

6,2 mm Durchmesser eingegossen werden. der ebenfalls vorgewärmten Form eingebracht. Wird6.2 mm diameter can be poured in. introduced into the preheated mold. Will

Zum Stand der Technik sei noch bemerkt, daß es für die Metallbettung das eher als eisenhaltige Metall-Regarding the state of the art, it should be noted that for the metal bedding, the rather than ferrous metal

bereits eine Reibkupplung mit eingegossenen Reib- 15 bettungen schmelzende Aluminium verwendet, danna friction clutch with cast-in friction beds of melting aluminum has already been used, then

körpern gibt. Bei der Herstellung dieser Reibkörper kann auf eine Vorwärmung der Form verzichtetbodies there. In the manufacture of these friction bodies, there is no need to preheat the mold

' werden diese fest in der Form angeordnet und durch werden. ' These will be firmly arranged in the form and through.

Umgießen fixiert. Es handelt sich aber dabei nicht Es ist auch möglich, die Teilchen innerhalb der um eine den ganzen Formhohlraum ausfüllende lose Form direkt vorzuwärmen. Das ist mittels elektrischer Schüttung von Teilchen, die sich in einer kontmuier- 20 Widerstandselemente möglich,
liehen Metallbettung über die ganze verwendbare Um das geschmolzene Metall der flüssigen Metall-Stärke des gegossenen Körpers erstrecken und diesem bettung schnell in die Form einströmen und diePouring fixed. However, this is not the case. It is also possible to preheat the particles directly within the loose mold that fills the entire mold cavity. This is possible by means of an electrical pouring of particles, which are contiguous in a 20 resistance element,
borrowed metal bedding over the whole usable to extend the molten metal of the liquid metal strength of the cast body and this bedding quickly flow into the mold and the

J j überall die gleiche Dichte und Materialzusammen- Zwischenräume zwischen den Teilchen gleichmäßigJ j everywhere the same density and material together - gaps between the particles evenly

setzung verleihen. durchdringen zu lassen, so daß der Gußkörper freigive settlement. to be allowed to penetrate, so that the cast body is free

Es folgt nun eine Beschreibung von Einzelheiten der 25 von Lücken und anderen Mängeln ist, lassen sich ver-There now follows a description of the details of the loopholes and other deficiencies that can be

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so- schiedene Gießtechniken anwenden, einschließlichUse various casting techniques to carry out the method according to the invention, including

j wie von Stoffen, die für die Durchführung des erfin- Einspritzen, Gießen unter Druckanwendung, Ausdungsgemäßen Verfahrens bevorzugt werden. nutzung der Schwerkraft, Zentrifugieren, Evakuierungj as of substances necessary for the implementation of the inven- Injection, pouring under pressure, expansions Procedure are preferred. use of gravity, centrifugation, evacuation

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Her- des Formhohlraumes u. dgl.In the method according to the invention for producing the mold cavity and the like.

j stellung von Brems-, Lager- und Kupplungskörpern 3° Die Auswahl der vorgenannten Gießtechnik undj position of brake, bearing and clutch bodies 3 ° The selection of the aforementioned casting technique and

in eine kontinuierliche Metallbettung einzubettenden Arbeitstemperaturen hängt von den jeweilig verwen-The working temperatures to be embedded in a continuous metal bed depend on the respective

Teilchen haben einen Durchmesser bis zu 6,2 mm. Sie deten Materialien ab und kann demgemäß in weitenParticles are up to 6.2 mm in diameter. They deten materials and can accordingly in wide

stellen in der kontinuierlichen Metallbettung eine Grenzen schwanken.set limits fluctuate in the continuous metal bedding.

j diskontinuierliche Phase dar und sind in der Metall- Das Verfahren nach der Erfindung liefert Gußbettung unlöslich. 35 körper, bei denen die nach den gewünschten Reibungs-In der Praxis können die Teilchen bis zu einem und Verschleißeigenschaften od. dgl. ausgewählten geringfügigen Grad an ihrer Oberfläche in Lösung Teilchen in gleichmäßiger Verteilung und gesondert übergehen, wenn das geschmolzene Metall beim Gießen in die Metallbettung eingebettet sind. Wenn die Teilmit dieser in Berührung gelangt, insbesondere dann, chen in den Formhohlraum eingeschüttet werden, wenn Gußeisen mit Graphitteilchen in Berührung 40 dann stehen die einzelnen Teilchen zunächst miteinkommt, da Gußeisen nicht mit Kohlenstoff gesättigt ander in Berührung.j are discontinuous phase and are in the metal- The process according to the invention provides cast bedding insoluble. 35 bodies in which the desired friction-in In practice, the particles can have up to one and wear properties or the like. Selected minor degree of their surface in solution particles in even distribution and separately pass over when the molten metal is embedded in the metal bedding during casting. If the part with this comes into contact, in particular when it is poured into the mold cavity, if cast iron is in contact with graphite particles 40 then the individual particles come in first, since cast iron is not saturated with carbon otherwise in contact.

ist. In dem fertigen Gußkörper sind die Teilchen aber Der Grad der Löslichkeit ist jedoch sehr gering. Die je für sich von der kontinuierlichen Metallbettung Teilchen sind gleichmäßig über die verwendbare umgeben und voneinander getrennt. Es wird ange-Stärke des Gußkörpers verteilt, so daß die durchschnitt- 45 nommen, daß diese Verteilung der Teilchen durch das liehe Dichte der Teilchen in jedem Bereich der verwend- Eindrücken des geschmolzenen Metalls in die Zwibaren Stärke des Gußkörpers einheitlich ist. schenräume zwischen den Teilchen gefördert wird, Die im wesentlichen unlöslichen Teilchen können wodurch die punktförmigen Verbindungen zwischen auch mit Metallteilchen, welche in dem geschmolzenen den Teilchen aufgerissen werden.
Metall stärker löslich sind, vermischt werden. Eine 50 Als Form für die Durchführung des Verfahrens nach solche Mischung wird gewählt, um die Dichte oder der Erfindung lassen sich verschiedene Formarten verdas wirksame Volumen der im wesentlichen unlös- wenden. So wird ein Bremsschuh mit einer eisenhaltigen liehen Teilchen zu verringern. Man kann auf diese Metallbettung üblicherweise in einer sandgefüllten Weise die Wirkung der unlöslichen Teilchen regeln. Präzisionsgußform gegossen. Bremsschuhe mit einer Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Er- 55 Aluminiumbettung werden in einer Dauergußform gefindung werden zunächst die überwiegend unlöslichen gössen. Um gegebenenfalls die Form evakuieren zu Teilchen in dem Hohlraum einer Form verteilt. Dazu können, werden entsprechende Abdichtungen und geht man so vor, daß der Formhohlraum randvoll oder Abzugskanäle vorgesehen. Diese werden mit Eisenauch mehr als randvoll gefüllt ist und die Oberfläche granalien und Stahlwolle gefüllt, um ein Einströmen der Teilchen dann leicht durch ein Lineal gepreßt wird. 60 des eingegossenen flüssigen Metalls in. die Abzugs-Die Masse der Teilchen kann sich dann als Ganzes kanäle zu verhindern. In entsprechender Weise kann in dem Formhohlraum nicht bewegen und durch das man auch mit Abzugskanälen versehene Keramik-Eingießen der flüssigen Metallbettung nicht fortge- stopfen vorsehen. Sollen an den hergestellten Gußschwemmt werden und auch nicht merklich wandern. körpern Schuhe und Verstärkungseinlagen od. dgl. Das Füllen der Form, das eine gleichmäßige Ver- 65 angebracht werden, so können an den Formen entteilung der überwiegend unlöslichen Teilchen über die sprechende Vorkehrungen getroffen sein. Die Konverwendbare Stärke des Gußteiles bewirkt, ist ein struktion der Formen soll hier im einzelnen nicht wesentliches Merkmal der Erfindung. näher erläutert werden.is. In the finished cast body, however, the particles are The degree of solubility is very low. The particles each by themselves from the continuous metal bed are surrounded and separated from each other evenly over the usable. The thickness of the casting is distributed so that the average assumes that this distribution of the particles is uniform through the density of the particles in each range of the indentations of the molten metal in the thickness of the casting. between the particles is promoted, the essentially insoluble particles can thereby be torn open whereby the punctiform connections between also with metal particles, which in the melted the particles.
Metal are more soluble, are mixed. A shape for carrying out the method according to such a mixture is selected, in order to adjust to the density or the invention, various types of shape can be used to determine the effective volume of the essentially insoluble. So, a brake shoe with a ferrous borrowed particle will decrease. The action of the insoluble particles can usually be regulated on this metal bedding in a sand-filled manner. Precision mold cast. When carrying out the process after embedding aluminum, the predominantly insoluble ones are found in a permanent casting mold. To evacuate the mold if necessary, particles are distributed in the cavity of a mold. For this purpose, appropriate seals are made and the procedure is such that the mold cavity is full to the brim or drainage channels are provided. These are also filled to the brim with iron and the surface is filled with granules and steel wool, in order for the particles to flow in, then lightly pressed through a ruler. 60 of the poured liquid metal in. The withdrawal-The mass of the particles can then prevent ducts from spreading as a whole. Correspondingly, the mold cavity cannot move and the liquid metal bedding cannot be tamped away by the ceramic casting-in, which is also provided with drainage channels. Should be washed up on the castings produced and not wander noticeably. If shoes and reinforcement inserts or the like are used. The filling of the mold, which requires a uniform connection, can be made on the mold division of the predominantly insoluble particles via the appropriate precautions. The reusable strength of the casting causes a struc- ture of the forms is not intended here in detail to be an essential feature of the invention. are explained in more detail.

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Für die Durchführung des Verfahrens nach der C 3,0 %For the implementation of the procedure according to the C 3.0%

Erfindung eignet sich eine große Vielfalt von Werk- Mn 0,4 %Invention is suitable for a wide variety of work- Mn 0.4%

stoffen. Es lassen sich sowohl eisenhaltige wie auch Si 0,80 %fabrics. Both ferrous and Si 0.80%

nicht eisenhaltige Metallbettungen um die verschie- S 0,15 %non-ferrous metal bedding by the different S 0.15%

densten, je nach den gewünschten Eigenschaften aus- 5 P 1)0%the most suitable, depending on the desired properties - 5 P 1) 0%

gewählten Teilchen gießen, solange diese nur im wesent- Cr 0,8 %Cast selected particles as long as these only essentially Cr 0.8%

liehen ungelöst in der Metallbettung bleiben. Als Teil- Fe Restborrowed remain undissolved in the metal bedding. As part of Fe remainder

chen eignen sich insbesondere Graphit (sowohl natürlicher als synthetischer Graphit), Tonerde, Silicium- Das von den Teilchen ausgefüllte Volumen kann carbid, Sillimanit, Mullit, Granat, Metallteilchen (aus io sehr verschieden sein. Die Erfindung läßt sich bei-Eisen und Stahl) und organische Teilchen (aus Poly- spielsweise auch ausführen, wenn die nicht löslichen tetrafluorethylen), Chromitsand, Schmirgel, Stahl- Teilchen nur 37,5 % der Form ausfüllen,
sand u. dgl. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel bestehenIn particular, graphite (both natural and synthetic graphite), alumina, silicon are suitable. and organic particles (made of poly- for example also run if the insoluble tetrafluoroethylene), chromite sand, emery, steel particles fill only 37.5% of the form,
sand and the like exist in another embodiment

Die Auswahl der Teilchen richtet sich ganz nach die Teilchen aus 12,5% Chromitsand, 12,5% Silicium-The selection of the particles depends entirely on the particles made of 12.5% chromite sand, 12.5% silicon

dem jeweiligen Verwendungszweck. 15 carbid und 25 % Graphit. Die Teilchen werden alsthe respective purpose. 15 carbide and 25% graphite. The particles are called

In einer mechanischen Kupplung, welche aus an- homogene Mischung mit 1232⁰C in die Form gegreifenden Teilen zusammengesetzt ist, sollte vorteil- geben, in die dann Gußeisen bei 1538⁰C eingegossen hafterweise Graphit gemeinsam mit harten, verschleiß- wird. In der Form herrscht ein Vakuum von etwa festen Teilchen Verwendung finden. Die Metall- 737 mm Quecksilbersäule. Der bei diesem Beispiel bettung kann entweder eisenhaltig oder auch anders- 20 hergestellte Gußkörper ist ein Bremsschuh,
artig sein. Auch Kupplungsscheiben für TrockenkupplungenIn a mechanical coupling which is composed of arrival homogeneous mixture at 1232 ⁰ C in the form gegreifenden parts should be advanta-, in which then cast iron at 1538 ⁰ C poured way legally graphite is common with hard-wearing. There is a vacuum of roughly solid particles in the mold. The metal 737 mm column of mercury. The bedding in this example can be either ferrous or otherwise cast body is a brake shoe,
be good. Also clutch plates for dry clutches

Für einen Bremsschuh für Eisenbahnfahrzeuge lassen sich nach dem erfindungsgemäßen VerfahrenFor a brake shoe for railway vehicles, according to the method according to the invention

wählt man beispielsweise reibungsfördernde und ver- herstellen.one chooses, for example, friction-enhancing and manufacturing.

schleißfeste Teilchen wie Siliciumcarbid, Chromit- Ein anderes Anwendungsbeispiel sind Bremsschei-wear-resistant particles such as silicon carbide, chromite Another application example are brake disks

sand, Granat od. dgl. zusammen mit hartem synthe- 25 ben für Naßkupplungen.sand, garnet or the like, together with hard synthe- sizing for wet clutches.

tischen Graphit, der die Reibung oder Bremswirkung Auch Drehlager und Drucklager lassen sich nachtables graphite, which reduces the friction or braking effect. Pivot bearings and thrust bearings can also be reduced

nach Wunsch regeln kann. Die Korngröße des Gra- dem Verfahren nach der Erfindung gießen. In diesencan regulate as desired. Pour the grain size of the grading method according to the invention. In these

phits entspricht etwa 0,6 mm Korndurchmesser. Für Fällen wird die Form zu 50 % mit Graphit gefüllt, derphits corresponds to a grain diameter of about 0.6 mm. For cases, the mold is filled to 50% with graphite, the

bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Sand vorgewärmt wird, und dann wird die Form mit einerSand used in this embodiment is preheated, and then the mold is made with a

entspricht die Korngröße 0,9 mm Korndurchmesser. 30 Blei-Zinn-Legierung bzw. einer Aluminiumbettungthe grain size corresponds to a grain diameter of 0.9 mm. 30 lead-tin alloy or an aluminum bedding

Die Teilchen sollen je 25 % des Formhohlraumes aus- ausgegossen.The particles should each pour out 25% of the mold cavity.

füllen, der dann mit flüssigem Gußeisen als konti- Auch Polytetrafluoräthylenteilchen lassen sich fürfill, which is then continuous with liquid cast iron. Polytetrafluoroethylene particles can also be used for

nuierliche Metallbettung ausgegossen wird. Die Teil- Drucklager in eine Blei-Zinn-Legierung eingießen,natural metal bedding is poured out. Pour the partial thrust bearings in a lead-tin alloy,

chen werden auf 1016⁰C vorgewärmt und dann in die Die kleinsten verwendbaren Teilchen liegen beiChen are ^{preheated to 1016 0} C and then into the The smallest usable particles are included

warme Gußform eingefüllt. Das Gußeisen wird mit 35 etwa 0,1 mm. Beträgt die Teilchengröße mehr alswarm mold filled. The cast iron is about 0.1 mm at 35. If the particle size is more than

einer Temperatur von 1527⁰C in die warme Gußform 6,2 mm, dann wird der Verschleiß bei Bremsschuhena temperature of 1527 ⁰ C in the warm mold 6.2 mm, then the wear on brake shoes

eingegossen. Das Gußeisen hat folgende Analyse: zu groß.poured. The cast iron has the following analysis: too big.

Claims

Heavy braking of railway vehicles and aircraft or the like. The stresses that occur make higher demands. The present invention aims to

1. Process for the production of cast parts, 5 reasons, a process for the production of brake, in particular of brake, bearing and clutch bearing and clutch bodies of the aforementioned bodies, in their continuous metal bedding to create a genus that can be used without prefabrication of insoluble particles are embedded, which gets by in a sintered or skeletal body, but thereby first process step with preheating in such a way nevertheless body of increased resistance and be arranged in the cavity of a mold, io results in favorable performance.

that the mass of the particles as a whole does not. The method becomes the solution to this problem can move, whereupon in the underpressure according to the invention so that the particles in on set interstices in the cavity in a known manner in bulk in the form of Particles located in the form of liquid metal are introduced into the cavity, but the parts are cast is, characterized thereby, initially only so strong in the mold cavity that the particles are compressed in a manner known per se that after the inflow of the in bulk in the mold cavity metal essentially depending on each other without mutual but the particles are completely embedded in the metal at the beginning. borrowed only so strongly compressed in the mold cavity. It should also be noted that the random introduction of be that after the metal has flowed in 20 spherical bodies in one with metal ausim essential each for each other without mutual pouring mold cavity from the German patent ownership are completely embedded in the metal. font 719 151 is known; but there was not

2. The method according to claim 1, characterized in that the properties of the casting are distinguished, that the particles can be further improved before filling if the particles half of the mold are preheated. 25 initially in the mold cavity only so much

3. The method according to claim 1, characterized in that, after the inflow of the draws that the particles in the cold state in metal essentially each stand for themselves without mutual the mold is introduced and completely embedded in the metal within the same contact, be preheated directly. According to the German patent specification 719 151 one has

4. Use of particles with grain sizes 30 rather specifically aimed at that the irregular up to 6.2 mm for the implementation of the filled-in particle automatically into a layer F ahrens according to claims 1 to 3 bring, in which they regularly over the to be poured

5. Use of graphite, mica or cavity are distributed and mutually point mixtures from it, according to claim 4. föimig or touch in places. To do this, the

35 Use of spherical bodies, which can be hollow like table tennis balls, or of flattened ones Bullets suggested. The scheduled

agreement of the various points outlined above

Process features including preheating

40 and the precise dimensioning of the compaction of the in

the mold cavity introduced particles and the

The invention relates to a method for producing the express waiver of sintering together of cast parts, in particular brake, bearing and particles or even an essential joint coupling body, in whose continuous metal collision of the individual particles is through the said embedding insoluble particles are embedded, which in no way have been suggested in the publication, a first process step with preheating of the long after this publication became known art are arranged in the cavity of a mold, one is rather still assuming that The mass of the particles as a whole has not gone down, no matter how small an initial movement can, what in the under pressure seal, even if it is only dutch loose bulk, put gaps in the cavity of 50 of course a contact of the in the mold Particles located in the form of liquid metal-filled particles bring with it, which also with is poured. Maintain pouring around with molten metal

The production of bodies is known, and in addition, such a named type with the help of prefabricated sintering or stirring has also been considered quite in order to avoid skeletal bodies, i.e. in a molten metal 55 and in no way searched,
insoluble particles are in a fixed position to one another. According to a first embodiment of the invention

take and then, after preheating with one, proceed in such a way that the particles are soaked in liquid metal before filling. When preheated outside the mold in such a way,
provided bodies remains the sintered or skeletal body. According to another embodiment of the invention

even after impregnation with the liquid metal as dung, one proceeds in such a way that the particles are kept in the cold state, ie that the particles forming it are introduced into the mold and within which they are still in contact with one another. The same can be preheated directly,
leads to despite preheating and evacuation. The method according to the invention thus works with

certain difficulties in the impregnation, because the direct action of heat are limited to the partial flow paths of the liquid metal. An 65 chen. This leads to complete heating, but on the other hand the structure of the metal in such a sintered body, which has been preserved for the continuous metal bedding, allows it to flow properly,
or skeletons of limited strength. Since the particles in the inventive method