DE1771328A1 - Reibmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Reibmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1771328A1
DE1771328A1 DE19681771328 DE1771328A DE1771328A1 DE 1771328 A1 DE1771328 A1 DE 1771328A1 DE 19681771328 DE19681771328 DE 19681771328 DE 1771328 A DE1771328 A DE 1771328A DE 1771328 A1 DE1771328 A1 DE 1771328A1
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Germany
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friction
sulfide
iron
sulfur
binder
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DE19681771328
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English (en)
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Sumerling Roger Adrian
Eric Clark
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Federal Mogul Friction Products Ltd
Original Assignee
Ferodo Ltd
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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
    • F16D69/021Composition of linings ; Methods of manufacturing containing asbestos
    • F16D69/022Composition of linings ; Methods of manufacturing containing asbestos in the form of fibres

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

Zusatz zu Patent
Patentanmeldung P 15 71 467.7 vom 29.November 1965.
Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der Reibmasse nach Patent (Patentanmeldung P 15 71 467.7). Diese Reibmasse besteht aus Asbest oder anderen organischen Pasern, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden, das vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Kupfersulfid besteht, welches durch Reaktion von Schwefel mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entstanden ist.
Es wurde gefunden, dass eine sehr brauchbare Reibmasse erzeugt werden kann, wenn der Kupfergehalt ganz oder teilweise durch Eisen ersetzt wird (unter entsprechender Anpassung des Schwefelgehalts). Das Bindemittel besteht dann wenigstens teilweise aus Eisensulfid.
Eisen und Schwefel gehen, angesehen von den beiden genau definierten Sulfiden PeS und Pe3S,, auch ausserhalb des stöchiometrisch bestimmten Verhältnisses in weitem Masse Verbindungen ein. Alle diese Verbindungen werden in der nachfolgenden Beschreibung als Eisensulfide bezeichnet,
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ORIGINAL INSPECTED
gleichgültig, ob sie einer genau definierten chemischen Formel entsprechen oder nicht. Ausserdem werden nachstehend
als niedere Eisensulfide solche Eisensulfide bezeichnet, die imstande sind, mit weiteren Schwefelteilen zu reagieren
und Eisensulfide mit höherem Valenzwert zu bilden.
Die Reibmasse nach vorliegender Erfindung besteht also aus Asbest oder einem anderen anorganischen Fasermaterial und einem Bindemittel, das vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Metallsulfid besteht, welches ein Eisensulfid ist, das sich aus Schwefel und Eisenpulver bzw. einem niederen Eisensulfid bildet, und gegebenenfalls Kupfersulfid enthält, das aus der Reaktion des Schwefels mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entsteht.
Es kann allein Eisensulfideals Bindemittel in der Reibmasse enthalten sein. Das Bindemittel kann jedoch auch teilweise aus Eisensulfid und teilweise aus Kupfersulfid bestehen. Eine aus Asbest oder einem anderen anorganischen Fasermaterial zusammen mit Füllstoffen und Reibmodifikatoren
bestehende Reibmasse erfordert gewöhnlich einen Anteil von wenigstens 10 Volumenprozent eines Metallsulfid-Bindemittels.
Dieser Wert hängt in gewissem Masse von dem Anteil an anorganischem Fasermaterial bzw. den sonstigen Bastandteilen ab, führt aber im allgemeinen zu einem brauchbaren Reibmaterial. Der Anteil an Metalleulfid kann natürlich erhöht werden, aber ein Metallsulfidanteil, der 50 Volumenprozent überschreitet, wirkt nicht mehr als Bindemittel, sondern nur noch als Füllstoff. Die Reibmasse kann weiterhin noch andere übliche Zusatzstoffe enthalten, wie beispielsweise pulverförmiges Metall, z.B. Blei, Zinn, Messing und Aluminium, oder Füllstoffe, wie Baryte, Triple-Schlemmkreide ("rottenstone-whiting"), Kohleruss und organische Füllmassen, ferner Reibmodifikatoren, wie Graphit, Aluminiumoxyd,Siliziumdioxyd und Metalloxyde. Ausser Asbest kommen als anorganische
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Fasern z.B. Glassfasern oder Metallfasern in Betracht.
Zweckmässig wird das Eisensulfid-Bindemittel aus Eisenpulver und Schwefel gebildet. Das Verhältnis von Eisen zu Schwefel kann in weiten Grenzen schwanken. Die Grenzen liegen zweckmässig in den Gewichtsverhältnissen von Eisen zu Schwefel zwischen 4 : 1 und 1 : 1 1/2. Überschüssige Mengen an Eisenpulver oder Schwefel, die sich nicht zu Eisensulfid verbunden haben, bilden Füllstoffe. Das Vorhandensein nicht miteinander in Reaktion getretener Eisen- oder Schwefelmengen kann durchaus von Vorteil sein. Wenn ein Teil des Bindemittels aus Kupfersulfid besteht, kann das Vorhandensein freien,also ungebundenen Kupfers in der Reibmasse ebenfalls vorteilhaft sein.
Eisen ist billiger als Kupfer, geht*aber nicht so leicht wie Kupfer mit dem Schwefel eine Verbindung ein; deshalb muss eine höhere Temperatur beim Aushärten angewendet werden. Die Eigenschaften des fertigen Reibmaterials sind im wesentlichen die gleichen, ob nun Kupfersulfid, Eisensulfid oder eine Mischung dieser beiden Sulfide als Bindemittel verwendet wird. Es können die Bindemittelanteile also leicht den gegebenen Umständen angepasst werden. In der Beschreibung des
Patentes (Patentanmeldung P 15 71 467.7)
ist erwähnt, dass die Härtuiigsdauer bei Verwendung von Kupfersulfid bei Drucken von 315 - 3150 kg/cm (2-20 ton/ Zoll ) und Temperaturen von 80 - 220 0C etwa von 1/2 Minute an aufwärts liegt. Entsprechende Zeiten und Drucke kommen auch für die Bildung von Eisensulfid- Bindemitteln in Betracht. Die erforderlichen Temperaturen liegen jedoch höher, nämlich etwa zwischen 300 und 600 0C. Natürlich hängen die Zeiten, Temperaturen und Drücke voneinander ab. Im allgemeinen aber wird die Härtungsdauer 10 Minuten niorht überschreiten. Soll das Bindemittel sowohl Kupfer- als auch Eisensulfide enthalten, so liegen die erforderlichen Temperaturen zwischen den angegebenen äussersten Grenzwerten, d.h.
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zwischen 80 0C und 600 0C, je nach den Anteilen der beiden Metalle.
Del? Gehalt an Fasermaterial und Zusatzstoffen in der Reibmasse nach der Erfindung ist im wesentlichen der gleiche, wie in der erwähnten älteren Beschreibung angegeben. Das Gleiche trifft auf die Güteklassen der Materialien zu.
In den nachstehenden beiden Mischungsbeispielen sind die Anteile in Gewichtsteilen angegeben :
Beispiel 1 t
Folgende Bestandteile wurden miteinander gemischt und durch ein Sieb mit 3,2 mm Maschenweite (l/8 inch mesh screen) gegeben :
Bestandteile: Gewichtsteile:
Eisenpulver 29
Schwefel l6.5
Graphit 18.8
Asbestfasern (Gütekl.5 u. 7) 21.3
Kieselsäure 10.4
Aluminiumoxyd 4.0
Da es notwendig ist, mit einer höheren Temperatur zu arbeiten, um die Reaktion zwischen Eisen und Schwefel einzuleiten, werden alle Bestandteile gleichzeitig miteinander gemischt. Findet jedoch zusammen mit den anderen Bestandteilen Kupferpulver oder Kuprosulfid Anwendung, so müssen diese Stoffe später zugesetzt werden, wie dies in der früheren Beschreibung erläutert wurde.
Die Mischung wurde anschliessend kalt geformt und dann 8 Minuten lang unter Anwendung eines Drucks von 315 kg/ cm (2 ton/Zoll ) und einer Temperatur von 450 C ge-
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härtet.
Beispiel 2 :
Die nachstehend genannten Bestandteile (mit Ausnahme des Kupferpulvers) wurden miteinander gemischt, durch ein Sieb mit 3*2 mm Maschenweite (1/8 inch mesh screen) gegeben und danach zum Abkühlen in einer flachen Pfanne ausgebreitet :
Bestandteile: Gewichtsteile:
Eisenpulver 14.5
Kupferpulver 14.5
Schwefel 16.5
Graphit 18.8
Asbestfasern (Gütekl .5 u.7) 21.3
Kieselsäure 10.4
Aluminiumoxyd 4.0
Anschliessend wurde das Kupferpulver beigemischt, die Mischung kalt geformt und 5 Minuten lang bei
ρ ρ einem Druck von 315 kg/cm ( 2 ton/Zoll ) und einer Temperatur von 450 0C gehärtet.
Die Reibwerte der Materialien nach den Beispielen 1 und 2 wurden in einer Scheibenbremsvorrichtung mittels eines Trägheitsdynamometers geprüft, und zwar wurde eine Kraftfahrzeug-Scheibenbremsanordnung benutzt mit einer Gusseisen-BremsschBibe, deren Druckmesser ca 25 cm und deren Dicke ca 1,3 cm betrug. Die beiden aus der Reibmasse hergestellten Reibbolzen wurden einander gegenüberliegend zu beiden Seiten der Bremsscheibe in die Anpressorgane eingesetzt. Die Ver suche wurden so durchgeführt, dass sie den normalen Oebrauoh von Kraftfahrzeugbremeen nachahmten, wobei zwei Arten von Betriebsbedingungen angewandt wurden :
Ver»uoh A ι Ε· wurden 300 Brerasvorgänge durchgeführt, wobei
'ORIGINAL INSPECTED - 6 -
P 4
bei jedem Bremsvorgang 34,44 χ 10 mkg ( 2.46 χ 10 ft Ib.) kinetische Energie vernichtet wurden. Die Pause zwischen auseinanderfolgenden Bremsvorgängen betrug jeweils 60 Sekunden, In wechselnden Gruppen von jeweils 25 Bremsvorgängen betrug das Bremsdrehmoment 25,2 bzw. 50,4 mkg ( l80 bzw. 36Ο ft Ib.). Die Stoppzeiten für diese Bremsdrehmomente waren 2,8 bzw. 1,4 see. Die Bremsscheibentemperatur lag zu Beginn jedes Bremsvorganges bei 120 0C.
Versuch B i Es wurden 200 Bremsvorgänge durchgeführt und bei
jedem Bremsvorgang 59,22 χ 10 mkg ( 4,23 χ 10 ft Ib.) kinetische Energie vernichtet. Die Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen betrugen jeweils 40 Sekunden. In wechselnden Gruppen von jeweils 25 Bremsvorgängen betrug das Bremsdrehmoment 25,2 bzw. 50.4 mkg ( 180 bzw. 360 ft Ib.). Die Stoppzeiten für diese Bremsdrehmomente waren 2.0 bzw. 4.0 see. Zu Beginn eines jeden Bremsvorganges betrug die BremsScheibentemperatur 210 0C.
Insgesamt wurde bei der Prüfung der Versuch A dreimal und anschliessend der Versuch B zweimal durchgeführt. Dickenmessungen wurden an den Reibbolzen nach jedem Versuch A und nach jedem Versuch B vorgenommen·
/A
Bei jedem Versuch betrug der Reibungskoeffizient des Materials nach Beispiel 1 o,4l und derjenige des Materials nach Beispiel 2 0,37· Der mittlere Abrieb der Reibbolzen betrug nach jedem Versuch A: 23,9; 23,4 und 24,4 χ 10 "^ cm ( 9A; 9*2 und 9,6 χ 10 "^ Zoll) beziehungsweise 43,2 (Fehlresultat); 19,3 und 16,2 χ 10"5 cm ( 17,0 - Fehlresultat j 7,62 und 6,37 x ΙΟ""5 Zoll )· Bei jedem Versuch B betrugen die Reibungskoeffizienten 0,42 bzw. 0,37, der mittlere Abrieb der Reibbolcen nach jeden Vereuch B 1 8J,9 und 27,2 χ 10"3 cm ( 9.4 und 10,7 x ΙΟ"5 Zoll) bzw. 17,8 und 26,3 x 10~3 cm ( 7.0 und 10,37 x 10~* Zoll).
Reibbolien, «1« au· einer rlelfmoh fir Krmftfelur_#uteeh»ib«n-
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ORIGINAL INSPECTED
bremsen verwendeten Reibmasse mit einem üblichen Harz-Bindemittel hergestellt worden waren, wurden in derselben Weise untersucht. Während der Versuche A betrug der Reibungskoeffizient 0,^2 und der mittlere Abrieb lag nach jedem Versuch bei 16,5; l4,3 und 10,5 x ΙΟ"·5 cm ( 6,6; 5,7 und 4,2 χ 10"' Zoll). Bei den Versuchen B betrüg der Reibungskoeffizient 0,jj8; der Abrieb lag nach jedem Versuch bei 50,0 bzw. 44,5 x 10"5 cm (20,0 bzw. 17,8 χ ΙΟ"-5 Zoll).
Der Versuch B entspricht normalen Fahrbedingungen. Aus den Versuchsergebnissen ist zu erkennen, dass der Abrieb bei den Reibmassen naoh der Erfindung etwa um 50 # geringer war als der Abrieb der bisher üblichen Reibmassen.
Patentansprüche:
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Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    1.1 Reibmasse, bestehend aus Asbest oder anderen anorganischen Fasern und einem Bindemittel, gemäss Patent
    (Patentanmeldung P 15 71 467.7), bei welcher das Bindemittel vollständig oder nahezu vollständig aus in situ gebildetem Metallsulfid besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid Eisensulfid 1st, das sich aus Schwefel und Eisenpulver biw. einem niederen Eisensulfid bildet und gegebenenfalls Kupfersulfid enthält, das aus der Reaktion des Schwefels mit Kupferpulver oder Kuprosulfid entsteht.
    2.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Bindemittel verwendete Metallsulfid 10 bis 50 Volumenprozent der Reibmasse ausmacht.
    5.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid ausschliesslich aus Eisensulfid besteht und die Masse aus einer Mischung der Beatandteile gebildet ist, in der das Qewichtsverhältnis von Elsen zu Schwefel zwischen k t 1 und 1 : 1 1/2 liegt.
    4.) Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung der Bestandteile auch ein Metallpulver, ein Füllmaterial, ein Antioxydationsmittel oder ein ReIbmodifikator enthalten sind.
    5.) Verfahren zur Herstellung einer Reibmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus Eisenpulver oder einem niederen Elsensulfid und Schwefel und gegebenenfalls mit Kupferpulver oder Kupr'o— sulfid verformt und unter einem Pressdruck von J15-315O
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    kg/cm ( 2 bis 20 Το/Zoll2 ) bei einer Temperatur im Bereiche von 80 bis 600°C ausgehärtet wird.
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DE19681771328 1964-11-30 1968-05-08 Reibmasse und Verfahren zu ihrer Herstellung Pending DE1771328A1 (de)

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FR94766E (fr) 1969-11-21
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