DE1608724C - Verwendung eines hochgekohlten, auste nitischen Gußeisens als Werkstoff fur Brems backen - Google Patents
Verwendung eines hochgekohlten, auste nitischen Gußeisens als Werkstoff fur Brems backenInfo
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Description
Das bisher für die bremsenden Bremsbacken von Fahrzeugbremsen verwendete Material, einfacher billiger
Grauguß, war das gegebene Material für die eigentlichen Verschleißteile darstellenden Bremsklötze.
Die Vorschrift einer bekannten Eisenbahngesellschaft bezüglich der Zusammensetzung von Bremsklötzen
lautet beispielsweise wie folgt:
Kohlenstoff 3 bis 3,3 %
Graphit 2 bis 2,5%
Phosphor ...' ^ 0,8%
Schwefel.. ^ 0,15%
Mangan 7= 0,45%
Mit den Bremsbacken soll einerseits eine gute Bremswirkung erzielt werden, andererseits soll aber
das zu bremsende Rad bzw. der Radkranz möglichst geschont wer.den. Als unerwünschte Erscheinung tritt
bei Bremsbacken von Fahrzeugbremsen ein beträchtlicher Verschleiß auf. Der Verschleißstaub setzt sich
um zu rotbraunem Rost, der sehr störend wirken kann. Als Folge des Verschleißes müssen die Bremsbacken
jeweils nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit ersetzt werden.
Es wurde unter anderem schon versucht, durch Änderung der Legierungszusammensetzung eine Verminderung
des Verschleißes zu erreichen. So wurde beispielsweise der Phosphorgehalt erhöht, zum Teil
bis 1,5%, oder es wurden kleine Zusätze von Chrom bis 1,5%, von Molybdän bzw. Vanadium bis je einige
Zehntel Prozent gemacht. Damit wurde der Verschleiß etwas reduziert, dagegen die Bremswirkung verschlechtert
und zum Teil die Bremsfläche des Rades oder der Bandage beschädigt. Bisher ist es nicht gelungen,
Bremsbacken aus solchem Gußeisen mit Erfolg einzusetzen, bzw. sie haben in der Praxis keinen
Eingang gefunden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die mit dem geschilderten Stand der Technik verbundenen
Nachteile zu überwinden und insbesondere die Verwendung eines bestimmten Gußeisens als Werkstoff
für eine Bremsbacke einer Fahrzeugbremse vorzuschlagen, wodurch es gelingt, eine wesentliche Verlängerung
der Lebensdauer der der Gleitreibung ausgesetzten Teile zu erzielen, unter gleichzeitigem Aufrechterhalten
guter Bremseigenschaften und Vermeiden einer Beschädigung des abzubremsenden Teiles.
Die Erfindung besteht in der Verwendung eines hochgekohlten, austenitischen Gußeisens mit einem
Anteil an freiem Kohlenstoff und einem Nickelgehalt von 10 bis 25% a's Werkstoff für Bremsbacken von
Fahrzeugbremsen.
Aus dem Buch von E. Piwowarsky, »Hochwertiges Gußeisen«, ist es bekannt, daß austenitisches
Gußeisen gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften aufweist, und weiterhin, daß es gute Korrosionsbeständigkeit
besitzt. Aus der britischen Patentschrift 378 508 ist ein Gußeisen mit 4 bis 20% Nickel, 0 bis 10%
Chrom und gegebenenfalls 0 bis 10% Mangan bekannt, das ebenfalls als korrosionsbeständig und verschleißfest
beschrieben wird. In der britischen Patentschrift 279 414 sind Gußeisenlegierungen beschrieben,
die 2 bis 4% Kohlenstoff, 0,25 bis 2%, Silizium, also die üblichen Gehalte an Silizium, 2 bis 10% Nickel
und 0,25 bis 2% Mangan einhalten.
Es ist also der Fachwelt bekannt, daß austenitisches
Gußeisen : gute . Verschleiß- ,und Gleiteigenschaften
aufweist. In diesem Sinne wäre es vielleicht naheliegend, einen Werkstoff mit' hoher Verschleißfestigkeit und
guten Gleiteigenschaften für die abzubremsenden Teile einer Bremse zu verwenden.
Eine Bremsbacke dagegen ist ein eigentlicher Verschleißteil. Sie soll große Reibung erzeugen und dadurch
eine gute Bremswirkung ausüben. Bisher wird ihr Verschleiß absichtlich in Kauf genommen, damit
das zu bremsende Teil, also das Rad, möglichst wenig abgenutzt wird.
Dagegen verwendet die Erfindung für die zum Verschleiß bestimmten Bremsbacken entgegen der bisherigen
Anschauung ein ausgesprochen verschleißfestes Material und statt des billigen Graugusses ein
sehr teures hochwertiges Gußeisen. Beides läuft der bisherigen Praxis zuwider.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß Bremsbacken aus dem angegebenen Werkstoff ausgezeichnete Betriebseigenschaften
haben und die Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugbetriebes beträchtlich verbessern. Der für
die Bremsbacke verwendete verschleißfeste Werkstoff nutzt die zu bremsenden Räder praktisch nicht mehr
ab, als es die bekannten verschleißenden Graugußbremsklötze getan haben. Es widerspricht jeglicher
Erwartung, daß trotz der besseren Gleiteigenschaften des verwendeten Werkstoffes unerwarteterweise sogar
eine bessere Bremswirkung bei geringem Verschleiß und größter Schonung der Räder und Bandagen erreicht
wird. Es wird damit eine mehrfach größere Haltbarkeit gegenüber gewöhnlichen Bremsklötzen bzw.
Bremsbacken erzielt, so daß trotz des hohen Preises des verwendeten Werkstoffes ein beträchtlicher wirtschaftlicher
Vorteil resultiert, da das Klotzen in wesentlich größeren Zeitabständen als bisher erfolgen kann
und deshalb die Kosten durch die längere Standzeit der neuen Bremsbacken erheblich gesenkt werden.
Das austenitische Gefüge des Werkstoffes wird vorzugsweise durch einen Nickelzusatz zwischen 10 und
25% erreicht. Ein Teil des Nickels in der verwendeten Eisenlegierung kann auch im Betrag zwischen 0,5 und
7% durch Mangan ersetzt werden.
Außer den beiden Austenitbildnern — Nickel und
Mangan — hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auch
noch einen gewissen Kupfergehalt, welcher im Austenit in Lösung geht und 0,5 bis 4% betragen kann, zuzufügen.
Ferner ist es vorteilhaft, außer dem Austenit in der Grundmasse harte Bestandteile, wie Karbide,
Phosphide usw. einzulagern. Es kommen dazu in Frage: Eisenkarbid sowie solche von karbidbildenden
Elementen wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Titan sowie Phosphor. Der Zusatz von Chrom kann
dabei 0,5 bis 3 0J0, derjenige von Molybdän, Vanadium
und Titan je 0,1 bis 1%* derjenige von Phosphor 0,6 bis 1,5% betragen.
Ein Teil des Kohlenstoffes ist in der Legierung in freier Form als lamellarer oder sphärolithischer 'Graphit
vorhanden. Letztere Graphitform wird erreicht durch eine Behandlung unter Zusatz von Magnesium
oder Cerium oder beiden.
Der Werkstoff kann auch einer thermischen Behandlung, z. B. durch Glühen bei einer Temperatur zwischen
800 und 1000"C, mit beschleunigter oder nicht beschleunigter Abkühlung unterzogen werden.
Ein weiterer Vorteil des austenitischen Gußeisens für Bremsbacken sind seine gegenüber Grauguß viel
höheren Festigkeifs- und Verformimi»sei*rensrh;iftpn
welche ζ. B. gestatten, auf die bei Grauguß-Sohlen notwendige Stahleinlage zu verzichten.
Nachstehende Gegenüberstellung gibt darüber Aufschluß:
Zugfestigkeit, kg/mm2
Dehnung, %
Kerbschlagzähigkeit,
. kgm/cm2 ...
Brinellhärte, kg/mma
Gewöhnliches
Gußeisen
Gußeisen
15 bis 20
< 1
< 0,3
180 bis 250
180 bis 250
Austcnitisches Gußeisen
> 35
. 10 bis 40
. 10 bis 40
> 3
170 bis 260
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß das austenitische Gußeisen für Bremsbacken bekanntlich praktisch
nicht rostet bzw. nahezu rostfrei ist.
Claims (9)
1. Verwendung eines hochgekohlten, austehitischen Gußeisens mit einem Anteil an freiem
Kohlenstoff und einem Nickelgehalt von 10 bis 25% als Werkstoff für eine Bremsbacke einer Fahrzeugbremse.
2. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach Anspruch 1, bei dem 0,5 bis 7% des Nickels
durch Mangan ersetzt sind, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Werkstoff 0,5
bis 4% Kupfer enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach Anspruch 1,2 oder 3, bei dem der Werkstoff
0,5 bis 3u/0Chrom enthält, für den Zweck nach
Anspruch 1.
5. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem der Werkstoff
noch Zusätze von je 0,1 bis 1% Molybdän, Vanadium und Titan einzeln oder mehrere gleich-·
zeitig enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
6. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, bei dem der Werkstoff
0,6 bis 1,5% Phosphor enthält, für den Zweck nach Anspruch 1. .. .
7. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der
Kohlenstoffgehalt zum Teil in karbidischer Form, teilweise als freier Kohlenstoff (Lamellargraphit)
vorhanden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
8. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der
freie Kohlenstoffgehalt in sphärolitischer Form vorhanden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
9. Verwendung von austenitischem Gußeisen nach einem der Ansprüche I bis 8, bei dem der
Werkstoff einer thermischen Behandlung, z. B. durch Glühen zwischen 800 und 10000C mit nachfolgender
beschleunigter oder nicht beschleunigter Abkühlung unterzogen worden ist, für den Zweck
nach Anspruch 1.
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