DE2113037A1 - Reibungsmaterial,beispielsweise fuer Bremsen,Kupplungen od.dgl. - Google Patents
Reibungsmaterial,beispielsweise fuer Bremsen,Kupplungen od.dgl.Info
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Description
Dr.E.Wfofian;) DlpL-teö.W.Nisn-ani
PaUr.tanwi.ltc J^ & 7?'
Hamburg 50 - Kön.gstraße 28 2113017
W. 24679/71 12/Sch
Dunlop Holdings Limited
London (England)
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Reibungsmaterial, beispielsweise für Bremsen, Kupplungen od. dgl·.
Die Erfindung bezieht sich auf Reibungsmaterialien und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Reibungsmaterialien,
die zur Verwendung bei Bremsen, Kupplungen und dergleichen geeignet sind.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt ein Reibungsmaterial einen Matrixbestandteil und wenigstens einen
partikelförmigen Bestandteil in Form von Wolframeisen. Unter der Bezeichnung Wolframeisen oder Eisenwolfram
(PeW) ist eine Legierung aus Eisen und Wolfram zu verstehen.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines Reibungsmaterials, wie
es in dem vorhergehenden Absatz beschrieben ist und das eine Metallmatrix enthält, das Mischen eines pulverförmigen
Metallmatrixmaterials mit einer pulverförmigen Wolframeisenlegierung und pulverförmigen reibungsmodifizierenden
Mitteln, das Zusammendrücken des so gebildeten Gemischs und das Sintern des Gemischs in nicht-oxydierender
Atmosphäre.
Geaäß einem dritten Merkmal der Erfindung umfaßt
ein Reibungßmechanismus zwei relativ drehbare Teile, von denen wenigstens einer mit einem Belag aus Reibungsmaterial
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gemäß der Beschreibung im vorhergehenden Absatz versehen ist.
Die Matrix kann ein Metall, wie Eisen, oder ein Polymeres, wie Phenolformaldehyd oder Phosphornitrilchlorid (phosphonitrillic
chloride)-Harz, aufweisen.
Andere Metalle, die zur Verwendung als Matrix des Reibungsmaterials geeignet sind, umfassen Kupfer,
Nickel, Kobalt, Mangan oder Gemische dieser Metalle. Die Matrix kann auch ein oder mehrere der nachstehenden
Metalle in einer Menge bis zu 40 Gew.% der Matrix enthalten:
Zinn, Zink, Blei, Wismut und Antimon.
Die Zusammensetzung des Wolframeisens ist nicht auf fe irgendeinen besonderen Prozentsatz von Eisen und Wolfram
beschränkt. Jedoch sollte der Anteil an Wolfram in dem Wolframeisen, zusammen mit dem Anteil des Wolframeisens
in dem Reibungsmaterial als Ganzes vorzugsweise für leichtes Handhaben während des Sinterns, derart sein,
daß der Wolfram zwischen 1 und 20 Gew.% der Reibungsmaterialien
ausmacht. Gute Ergebnisse wurden erhalten mit Wolframeisen, welches Wolfram in einer Menge von 75 bis
85 Gew.# des Wolframeisens enthält, obwohl Reibungsmaterialien gemäß der Erfindung auf diesen Prozentbereich
nicht begrenzt sind. Wenn somit das Gewichtsverhältnis von Wolframeisen zu dem Rest des Reibungsmaterials betrachtet
wird, erscheinen Zusammensetzungen am zweckmäßig- * sten, in denen der Gewichtsprozentsatz an Wolframeisen
in der Größenordnung von 1 bis 25 # des Gesamtgewichts
des Materials vorhanden ist.
Der oder die pratikelförmigen Bestandteile des Reibungsmaterials· können ebenfalls reibungsmodifizierende
Mittel enthalten. Die reibungsmodifizierenden Mittel
sind vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 25 Gew.# des
Reibungsmaterials vorhanden. Die reibungsmodifizierenden Mittel sind in dem Reibungsmaterial vorgesehen, um dem
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Material besondere Eigenschaften wie glatte Reibcharakteristiken und Verschleißwiderstand oder Abriebwiderstand
zu erteilen. Geeignete reibungsmodifizierende Mittel umfassen Siliziumnitrid, Graphit oder
andere Formen von Kohlenstoff, Molybdändisulfid oder
andere Metallsulfide jv'ie "Cuprosulfid, -»
Siliziumdioxyd oder Kieselerde, Metallphosphide, Metallboride, Kohlenstoffborid, Magnesit, Aluminiumort
hophosphat, Magnesiumpyrophosphat, Manganpyrophosphat
und anorganische Fasermaterialien.
Das Reibungsmaterial kann wie folgt hergestellt werden. Ein pulverförmiges Metallmatrixmaterial wie
Eisen wird.mit pulverförmigem Wolframeisen und mit
pulverförmigen reibungsmodifizierenden Mitteln innig gemischt. Das Gemisch wird dann unter einem Druck
zwischen 473 und 7875 kg/cm2.
(3 und 50 tons je Quadratzoll) zusammengedrückt, um
einen Formkörper oder ein Brikett zu bilden. Das Brikett wird dann in einer Form angeordnet und in nicht-oxydierende
Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1000° während etwa einer Stunde gesintert, um ein geformtes
Reibkissen zu bilden, welches für die Verwendung bei Bremsen oder Kupplungen geeignet ist.
Ein zweckmäßiges Verfahren des Anbringens des Reibkissens in einer Bremse oder einer Kupplung umfaßt
das Binden des Kissens an eine Stahlgegenplatte und das Vernieten der Platte mit der Bremse.
Ein Reibkissen aus Reibungsmaterial gemäß der Erfindung kann in einer Bremse oder Kupplung für Reibungseingriff mit einem üblichen aus Stahl oder aus Eisen bestehenden
Rotor oder Stator angebracht werden, oder das Reibkissen kann an einem Kissen oder an einer Reihe von
Kissen aus einem Reibungsmaterial gemäß der Erfindung oder an einem Kissen oder einer Reihe von Kissen aus
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irgendeinem Reibungsmaterial reiben, welches einen
Matrixbestandteil und einen oder mehrere partikelförmige
Bestandteile aufweist, die in der Matrix dispergiert sind. Besonders gute Ergebnisse wurden
in Bremsen erhalten, wenn beide Reibflächen mit Reibungsmaterial gemäß der Erfindung belegt worden sind.
Beispiele A bis E aus Reibungsmaterial gemäß der Erfindung unter Verwendung einer Metallmatrix sind in
der nachstehenden Tabelle I aufgezählt. Diese Beispiele zeigen einen weiten Änderungsbereich hinsichtlich der ,
Gewichtsanteile von Wolframeisen.
Tabelle I | Beispiel B Gew. % |
Beispiel C Gew. # |
Beispiel D Gew. % |
,7 | Beispiel E Gew. % |
|
Bestandteile | Beispiel A Gew. % |
2,8 | 4 | 5, | 15 | |
Wolframeisen | 1 | 82,9 | 70 | 80 | 70,8 | |
Eisen | 82,6 | 9 . | 11 | 9 | 7,5 | |
Graphit . | 8,7 | 3 | 4 | 3 | »3 | 2,5 |
Molybdsn- disulfid |
2,9 | 2,3 | 11 | 2, | 2,1 | |
SiIi ziumnitrid | 2,1 | — | - | 2,1 , | ||
Ohromdiborid | 2,1 | |||||
Für beispielsweise Darstellung der Wirkungen des Anteils
an Wolframeisen, der in dem Reibungsmaterial vorhan- W den ist, werden die Ergebnisse von Prüfungen bei verschiedenen
PS-Belastungen an den Beispielen B, D und E in der nachstehenden Tabelle II angegeben.
Diese Prüfungen wurden an einem Trägheitsraddynamömeter
ausgeführt, der mit einer Bremse eines Durchmessers von 165,1 mm ausgerüstet war, und zwar unter Verwendung
eines Reibungsmaterials gemäß der Erfindung an allen reibenden
Flächen. Die Prüfbedingungen entsprechend den verschiedenen
PS-Belastungen, denen die Prüfbeispiele unterworfen wurden, sind in der nachstehenden Tabelle IHangegeben. ■ ?
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Um einen Vergleich der Prüfungen der Beispiele B, D und E mit den Ergebnissen zu schaffen, die unter den gleichen
Prüfbedingungen bei Verwendung eines kein Wolframeisen enthaltenden Reibungsmaterials zu erwarten sind, wurden
die Prüfergebnisse eines Beisp&ls X in der Tabelle II hinzugefügt.
Die Gewichtsanteile des Beispiels X sind: Eisen 85?,
Graphit 8 %, Siliziumnitrid 2,5 55, Zinn 2,5 %, Blei 1 %
und Molybdändisulfid 1 %.
Tabelle II | 2,54 3,56 6,86 6,86 |
Beispiel D W |
3,81 5,59 4,83 9,40 |
Beispiel E ,<^ W |
1,52 3,56 3,81 5,59 |
Beispiel X AJL, W |
6,60 8,13 8,89 19,05 |
|
PS-Belastung in mkg/cm /see (ft.lb./in^/sec |
Beispiel B .) co W |
C 0,29 0,24 0,27 0,21 |
0,52 0,33 0,29 o,24 |
C 0,26 0,24 0,22 0,19 |
||||
12,86 (600) 19,26 (900) 23,56 (1 100) 30,01 ( 1400) |
0,31 0,27 0,25 0,23 |
In der obigen Tabelle sind die unter dem Kopf^ wiedergegebenen
Ergebnisse die für den Reibungskoeffizienten aufgezeichneten Werte, und die Ergebnisse unter dem Kopf W sind
die Mittelwerte des Bremskissenverschleißes, die je Anhalten aufgezeichnet sind, und zwar ausgedrückt in mm'lO .
PS-Belastung in
mkg/cmz/sec 12,86 19,26 23,56 30,01
(ft.lb/in2/sec) (600) (900) (1100) (1400)
Drehzahl des Dyna
mometers beim Beginn d.Bremsens
(U/rain) 2 500 2 8OO 2 600 2 85O
(Sekunden) 24 18 l8 18
je Anhalten absorbierte Energie
in Wk6XlO^6 59,5 71,7 92,6 110,6
(ft.lbs.χ 10 ) (0,431) (0,541) (0,670) (0,805)
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Zwischen jedem aufeinanderfolgenden Anhalten wurde die Bremse auf Raumtemperatur abkühlen gelassen·
Die Prüfung jedes Beispiels bei jeder PS-Belastung umfaßte zehnmaliges Anhalten bei der besonderen Belastung,
wonach mehrmaliges Anhalten bei geringerer Energie folgte, um das Verhalten des Materials bei
geringen Energieeingängen abzuschätzen.
Eine Prüfung der Ergebnisse der Tabelle II zeigt, daß durch die Zugabe von Wolframeisen zu einem Reibungsmaterial ein höherer oder gleichwertiger Reibungskoeffizient
erzeugt wird, gekuppelt mit einem verbesserten Widerstand gegen Abnutzung oder Abrieb gegenüber Reibungsmaterialien,
die kein Wolframeisen enthalten. Dies ist ein überraschendes Ergebnis, da Legierungen aus Eisen und Wolfram keine besonders
harten Materialien sind im Vergleich zu vielen Materialien, die bisher als reibungserzeugende Bestandteile
in Reibungsmaterialien verwendet wurden.
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Claims (12)
1. Reibungsmaterial mit einem Matrixbestandteil
und einem oder mehreren in der Matrix dispergierten partikeIförmigen
Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein partikelförmiger Bestandteil in Form von
Wolframeisen vorhanden ist.
2. Reibungsmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolframeisen zwischen 1 und
25 Gew.# liegt.
3. Reibungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolfram in dem Wolframeisen
75 his 85 Gew.% des Wolframeisens beträgt.
4. Reibungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen 1 und 25 Gew.%
wenigstens eines reibungsmodifizierenden Mittels enthält, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Siliziumnitrid,
Graphit, andere Formen von Kohlenstoff, Molybdän, Metallsulfide, Metallboride, Kohlenstoffborid, Metallphosphide,
Siliziumdioxyd oder Kieselerde, Magnesit, Aluminiumorthophosphat,
Magnesiumpyrophosphat, Manganpyrophosphat und anorganische Fasermaterialien umfaßt.
5. Reibungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein oder mehrere
Metalle aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Nickel, Kobalt, Mangan, oder Gemische von diesen aufweist.
6. Reibungsmaterial nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrix weiterhin ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe Zinn, Zink, Blei, Wismut, Antimon, oder
Gemische von diesen in einer Menge b-is zu 40 Gew.% der Matrix aufweist.
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7. Reibungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein Polymeres aufweist.
8. Reibungsmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix Phenolformaldehyd aufweist.
9. Reibungsmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein Phosphornitrilchloridharz
aufweist.
10. Verfahren zum Herstellen eines Reibungsmaterials nach Anspruch 1, welches eine Metallmatrix aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Metallmatrixmaterial mit einer pulverförmigen Wolframeisenlegierung und pulverförmigen
reibungsmodifizierenden Mitteln gemischt wird, das so gebildete Gemisch zusammengedrückt wird, und daß das
Gemisch in nicht-oxydierender Atmosphäre gesintert wird.
11. Reibungsmechanismus mit zwei relativ drehbaren Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil
mit einem Belag aus Reibungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 versehen ist.
12. Reibungsmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge der beiden Teile aus Reibungsmaterialien
ähnlicher Zusammensetzung gebildet sind.
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