DE2113037B2 - Reibungsmaterial, insbesondere für Bremsen und Kupplungen - Google Patents
Reibungsmaterial, insbesondere für Bremsen und KupplungenInfo
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Description
50
Die Erfindung betrifft ein Reibungsmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Beim Sintern von Reibungsmaterial der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Art werden die zum
Aufbau einer Matrix sowie die zur Reibungsmodifizierung verwendeten Werkstoffe in Pulverform verwendet,
wobei die Reibungsmodifizierer nach dem Sintervorgang als partikelförmige Bestandteile in der Matrix
verteilt sind.
Bei einem bekannten Sinterreibstoff dieser Art (GB-PS 9 99 348) sind neben den üblichen Pulverkomponenten
für die Matrix und für die Reibungskoeffizicrung auch pulverförmige Anteile von Wolfram und
Eisen eingemischt.'
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Reibungsmaterial der genannten Art zu
schaffen, bei dem ein erhöhter Abriebswiderstand zusammen mit einem höheren oder zumindest gleichwertigen
Reibungskoeffizienten verwirklicht werden kann.
Diese Aufgabe wird nach dem Anspruch 1 dadurch gelöst, daß eine pulverförmige Wolframeisenlegierung
dem pulverförmigen Sintermaterial vor dem Sintern beigefügt ist
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt Für die Merkmale der
Unteransprüche 4 bis 9 wird Schutz lediglich im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch beansprucht
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zusammensetzungsbeispielen beschrieben.
Die Matrix kann ein Metall, wie Eisen, oder ein Polymeres, wie Phenolformaldehyd oder Phosphornitrilchloridharz,
aufweisen.
Andere Metalle, die zur Verwendung ais 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 der Wolframeisenlegierung ist nicht auf irgendeinen besonderen Prozentsatz von
Eisen und Wolfram beschränkt Jedoch sollte der Anteil an Wolfram in der Wolframeisenlegierung, bezogen auf
das Reibungsmaterial als Ganzes, für leichtes Handhaben während des Sinterns zwischen 1 und 20 Gew.-%
aller Reibungsmaterialien ausmachen. Gute Ergebnisse wurden erhalten mit einer Wolframeisenlegierung,
welche Wolfram in einer Menge von 75 bis 85 Gew.-% der Wolframeisenlegierung (Ferrowolfram) enthält
Wenn das Gewichtsverhältnis der Wolframeisenlegierung zu dem Rest des Reibungsmaterials betrachtet
wird, sind Zusammensetzungen am zweckmäßigsten, in denen der Gewichtsprozentsatz an Wolframeisenlegierung
in der Größenordnung von 1 bis 25% des Gesamtgewichtes des Materials liegt.
Der oder die partikelförmigen Bestandteile des Reibungsmaterials können ebenfalls reibungsmodifizierende
Mittel enthalten. Die reibungsmodifizierenden Mittel sind in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-% des
Reibungsmaterials vorhanden. Die reibungsmodifizierenden Mittel sind in dem Reibungsmaterial vorgesehen,
um dem Material besondere Eigenschaften, wie glatte Reibcharakteristiken und Verschleißwiderstand
oder Abriebwiderstand zu erteilen. Geeignete reibungsmodifizierende Mittel umfassen Siliciumnitrid, Graphit
oder andere Formen von Kohlenstoff, Molybdändisulfid oder andere Metallsulfide, wie Cuprosulfid, Siliciumdioxid
oder Kieselerde, Metallphosphide, Metallboride, Kohlenstoffborid, Magnesit, Aluminiumorthophosphat,
Magnesiumpyrophosphat, Manganpyrophosphat und anorganische Fasermaterialien.
Das Reibungsmaterial kann wie folgt hergestellt werden: Ein pulverförmiges Metallmatrixmaterial, wie
Eisen, wird mit pulverförmiger Wolframeisenlegierung und mit pulverförmigen reibungsmodifizierenden Mitteln
innig gemischt. Das Gemisch wird dann unter einem Druck zwischen 473 und 7875 kg/cm2 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 10000C 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 dem beschriebenen Reibungsmaterial 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 dem beschriebenen Reibungsmaterial oder an einem Kissen oder einer
Reihe von Kissen aus 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 dem beschriebenen Reibungsmaterial belegt worden sind.
Beispiele A bis E aus dem beschriebenen Reibungsmaterial unter Verwendung einer Matrix sind in der
nachstehenden Tabelle I aufgezählt Diese Beispiele zeigen einen weiten Änderungsbereich hinsichtlich der
Gewichtsteile der Wolframeisenlegierung.
| Bestandteile | Beispiel A | Beispiel B | Beispiel C | Beispiel D | Beispiel E |
| Gew.-% | Gew.-% | Gew.-% | Gew.-% | Gew.-% | |
| Wolframeisenlegierung | 1 | 2,8 | 4 | 5,7 | 15 |
| Eisen | 82,6 | 82,9 | 70 | 80 | 70,8 |
| Graphit | 8,7 | 9 | 11 | 9 | 7,5 |
| Molybdändisulfid | 2,9 | 3 | 4 | 3 | 2,5 |
| Siliziumnitrid | 2,1 | 2,3 | 11 | 2,3 | 2,1 |
| Chromdiborid | 2,1 | - | - | - | 2,1 |
Für beispielsweise Darstellung der Wirkungen des Anteils einer Wolframeisenlegierung, der in dem
Reibungsmaterial vorhanden 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 Trägheitsraddynamometer ausgeführt, der mit einer Bremse eines
Durchmessers von 165,1 mm ausgerüstet war, und zwar unter Verwendung eines beschriebenen Reibungsmaterials
an allen reibenden Flächen. Die Prüfbedingungen entsprechend den verschiedenen PS-Belastungen, denen
die Prüfbeispiele unterworfen wurden, sind in der nachstehenden Tabelle III angegeben.
Um einen Vergleich der Prüfungen der Beispiele B, D und E mit den Ergebnissen zu schaffen, die unter den gleichen Prüfbedingungen bei Verwendung eines keine Wolframeisenlegierung enthaltenden Reibungsmaterials zu erwarten sind, wurden die Prüfergebnisse eines Beispieles X in der Tabelle II hinzugefügt. Die Gewichtsanteile des Beispieles X sind: Eisen 85%, Graphit 8%, Siliciumnitrid 2,5%, Zinn 2,5%, Blei 1 % und Molybdändisulfid 1 %.
Um einen Vergleich der Prüfungen der Beispiele B, D und E mit den Ergebnissen zu schaffen, die unter den gleichen Prüfbedingungen bei Verwendung eines keine Wolframeisenlegierung enthaltenden Reibungsmaterials zu erwarten sind, wurden die Prüfergebnisse eines Beispieles X in der Tabelle II hinzugefügt. Die Gewichtsanteile des Beispieles X sind: Eisen 85%, Graphit 8%, Siliciumnitrid 2,5%, Zinn 2,5%, Blei 1 % und Molybdändisulfid 1 %.
| Tabelle II | Beispiel B | W | Beispiel D | W | Beispiel E | W | Beispiel X | W |
| PS-Belastung | μ | 2,54 | μ | 3,81 | μ | 1,52 | μ | 6,60 |
| im mkg/cm /see | 0,31 | 3,56 | 0,29 | 5,59 | 0,52 | 3,56 | 0,26 | 8,13 |
| 12,86 | 0,27 | 6,86 | 0,24 | 4,83 | 0,33 | 3,81 | 0,24 | 8,89 |
| 19,26 | 0,25 | 6,86 | 0,27 | 9,40 | 0,29 | 5,59 | 0,22 | 19,05 |
| 23,56 | 0,23 | 0,21 | 0,24 | 0,19 | ||||
| 30,01 | ||||||||
In der obigen Tabelle II sind die unter dem Kopf μ 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 · 10~3.
PS-Belastung in mkg/cmVsec
Drehzahl des Dynamometers be;m Beginn d. Bremsens (U/min)
Anhaltezeit (Sekunden)
je Anhalten absorbierte Energie in mkg X 103
| 12,86 | 19,26 | 23,56 | 30,01 |
| 2500 | 2800 | 2600 | 2850 |
| 24 | 18 | 18 | 18 |
| 59,5 | 74,7 | 92,6 | 110,6 |
Zwischen jedem aufeinanderfolgenden Anhalten wurde die Bremse auf Raumtemperatur abkühlen
gelassen. Die Prüfung jedes Beispieles 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 einer Wolframeisenlegierung zu einem Reibungsmaterial ein höherer oder gleichwerti-
ger Reibungskoeffizient erzeugt wird, gekuppelt mit
einem verbesserten Widerstand gegen Abnutzung oder Abrieb gegenüber Reibungsmaterialien, die keine
Wolframeisenlegierung 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.
Claims (9)
1. Gesintertes Reibungsmaterial mit zur Reibungsmodifizierung in eine Matrix dispergierten partikel-
förmigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine pulverförmige Wolframeisenlegierung dem pulverförmigen Sintermaterial vor
dem Sintern beigefügt ist
2. Reibungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an der Wolframeisenlegierung
zwischen 1 und 25 Gew.-% liegt
3. Reibungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolfram
in der Wolframeisenlegierung 75 bis 85 Gew.-% der Wolframeisenlegierung 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 Siliciumnitrid, Graphit, andere Formen von Kohlenstoff, Molybdän, Metallsulfide,
Metallboride, Kohlenstoffborid, Metallphosphide, Siliciumdioxid 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 bis zu 40 Gew.-% der Matrix aufweist.
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.
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