DE2139386A1

DE2139386A1 - Verfahren zum herstellen von reibkoerpern

Info

Publication number: DE2139386A1
Application number: DE19712139386
Authority: DE
Inventors: Guenter Gerloff; Ulrich Dipl Ing Voelker
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1973-02-15
Also published as: DE2139386B2

Description

Verfahren zum Herstellen von Reibkörpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern, bestehend aus einem Reibbelagträger und einem fest damit verbundenen Reibbelag auf Sintereisenbasis unter Anwendung von Temperaturen im Bereich von etwa 9500 C bis 11000 C und von Druck.
Reibwerkstoffe auf Sintereisen-Basis haben in den letzten Jahren zunehmend Verwendung in der Praxis gefunden. Der Grund dafür liegt darin, daß Sintereisenpulver im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien der bislang mehr im Vordergrund stehenden Sinterbronze verhältnismäßig billig ist. Außerdem sind Reibwerkstoffe auf Sintereisenbasis für viele Zwecke besser als Sinterbronze-Reibwerkstoffe geeignet.
Sie können mit höheren Temperaturen belastet werden und zeigen einen höheren Reibwert bei gleichem Anteil der den Mischungen zuCesetzten, sogenannten Reibstützern.
Derartige Reibstützer sind z.B. Siliziumkarid, Siliziumdioxid oder Alumiumsilikat.
Die Herstellung von Reibkörpern mit Reibbelägen aus Werkstoffen auf Sintereisen-Basis ist jedoch bislang verhältnismäßig aufwendig. Die bekannten Verfahren benötigen Drucksinteranlagen, die bei Sintertemperaturen von 950°C - 110000 den für die Verdichtung erforderlichen Druck aufwenden. Die gleichzeitige Aufwendung von Druck bei verhältnismäßig hohen Temperaturen erfordert besondere technische Vorkehrungen, die das Herstellungsverfahren vertreuern.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles hat man der Ausgangspulvermischung niedriger schmelzende Kompnenten zugesetzt, oder auch solche Bestandteile, deren Diffusionskoeffizient mit Bezug auf Eisen so groß ist, daß auch bei niedrigeren Drucksintertemperaturen eine gute Bindung des Korngefüges des Sinterkörpers und außerdem eine gute Bindung zum meist aus Stahl bestehenden Trägerkörpers gewährleistet ist. Dabei wird jedoch in einem beträchtlichen Maße wieder der Vorteil der Verwendung von Eisenpulver eingeschränkt. Ein solches bekanntes Verfahren arbeitet z.B. mit einer Mischung, die nur 5 - 30%, vorzugsweise 5- 15% Eisen enthält und in einer bevorzugten Ausführungsform mehr als 40% Kupfer. Dabei wird durch Zementation verkupfertes Eisenpulver verwendet.
Mit einem solchen Material kann nach vorhergehender Pressung bei Temperaturen bis zu 3000C eine Sinterung bei 7500C -- 9000C ohne oder mit Druck ausgeführt werden.
Weiter ist es bekannt, Reibkörper unter Verwendung von Eisenpulver in der Weise herzustellen, daß praktisch ohne Sinterung der metallischen Bestandteile und unter Zusatz eines organischen Bindemittels zunächst unter hohem Druck von etwa 1250 bis mehr als 1400 kg/cm2 Preßlinge hergestellt werden, die anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Die Temperatur der Wärmebehandlung soll wegen der Gefahr einer Zersetzung des organischen Bindemittels etwa 34o0C nicht überschreiten.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die durch Sinterung der metallischen Bestandteile sich ergebenden Vorzüge nicht verwirklicht werden. Durch die Temperaturempfindlichkeit des organischen Bindemittels ist die Möglichkeit zum Einsatz derartige Reibkörper beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sinterreibwerkstoffe auf Eisenbasis, d.h. mit einem iiberwiegenden Anteil an Eisenpulver unter Verzicht auf Drucksinterung bei hohen Temperaturen herzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der überraschenden Feststellung, daß die positiven Eigenschaften von Sinterreibwerkstoffen auf Eisenbasis keine Binbuße erleiden, wenn zunachst die Ausgangspulvermischung, aus der zunächst bei niedrigen Temperaturen Preßlinge hergestellt worden sind, ohne Druck bei hohen Temperaturen im Bereich von 950°C bis 1100°C gesintert wird und dersch unter Anwendung von Druck bei einer Temperatur von etwa 750°C his 850°C durch Aufsintern mit dem Träger verbunden wird. Erfindungsgemäß wird der Druck demnach nur noch in einem niedrigeren Temperaturbereich angewendet, und zwar gleichzeitig zur nachträglichen Verdichtung des Reibwerkstoffes und zur Verbindung des Reibwerkstoffes mit dem Träger zu dem Reibkörper.
Der Träger ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt, und die den druckfrei vorgesinterten Reibbelagpreßling aufnehmende Fläche des Trägers wird vor der Aufsinterung mit einer die Bindung begünstigenden Zwischenschicht versehen.
Erfindungsgemäß wird zum Aufsintern des vorgesinterten Reibbelages auf den Träger ein Druck von 2 - 5 kg/cm² aufgewendet.
Zur Prüfung wurden erfindungsgemäß hergestellte Reibkörner mit solchen Reibkörpern verglichen, eren Reibbelag auf Sintereisenbasis im hohen Temperaturbereich druckgesintert worden war. Die Vergleichsversuche zeigten, daß sowohl die mechanischen Werte a]s auch die Dichte den noch bekannten Verfahren druckgesinterten Materialien entsrrechen. Auch das Reibverhalten, das fiir die Herstel]llnr von druckgesinterten Materialien bei hohen Temneraturen bisher maßgebend war, zeigte keine Abweichung bei den erfindungsgemäß hergestellter Teilen.
Eine Erkaärung dieser Ergehnisse erschei@@ aufgrund metallographische@ @ntersuchungen möglich. Da@@ch ist offenbar die Sintertemperatur von ca. 950 - 11000C erforderlich, um die notwendige Bindung der einzelnen Eisenpulverkörner durch Bindung genügend breit ausgeprägter Kontaktstell.en zu erzielen. Zur erforderlichen Verdichtung und zur Bindung des Belages an den Träger genügt jedoch schon eine Drucksintertemperatur von 750 - 8500 C, trotz des hoher Eisengehaltes. Dabei bleiben die während des ersten, unter hohen emperaturen ausgefiihrten Sintervorganges geschaffenen Kontaktstellen zwischen den Pulverkörnern enthalten. Die Dichtesteigerung wird durch den entsprechenden Druck bei der zweiten Sinterung von 750 - 8500C oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Eisens erzielt.
Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 ein schema eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens iind Fig. 2 eine iLkrofotografie eines Schnittes durch einen erfindiinsgemäßen Reibkörper.
Nach der Erfindung wird zunächst ein den Reibbelag aufnehmender Trägerkörper in der Weise vorbereitet, daß die spätere Kontaktfläche in bekannter Weise gesäubert und gebeizt wird. Anschließend wird die Kontaktfläche mit einem Flußmittel bestrichen und darallf die bindende Zwischenschicht aufgebracht. Vorzuzsweise ist der Träger ein Stahlkörper. Die Zwischenschicht wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus Kupfer hergestellt und galvanisch aufgebracht. Statt Kupfer kann auch eine kupferhaltige Legierung verwendet werden. Es ist auch möglich, eine Zwischenschicht auf thermischem Wege aufzubringen.
Die für den Reibbelag vorgesehene Pulvermischung, die einen hohen Anteil an Eisenpulver und außerdem gegebenenfalls Graphit und Sulfide als Gleitmittel iind ferner Reibstützer enthält, wird bei Raumtemperatur oder geringfügig erhöhter Temperatur zu Preßlingen verpreEt.
Diese Preßlinge werden sodann in einer weiteren Verfahrensstufe ohne Druck bei DemXperaturen von 950 - 110000 gesintert.
Anschließend werden die gesinterten Preßlinge mit den vorbereiteten Trägern zusammengefihrt und mit diesen unter erneuter Sinterung bei 750 - 8500C und bei einem Druck von 2 - 5 kg/cm2 verbunden.
Die WIikrofotografie zeigt eine Vergrößerung eines erfindllnsgemäß hergestellten Reibkörpers im Verhältnis 100 : 1. Die Schnittfläche ist mit 3%iger Salpetersäure geätzt worden.
Die Fotografie zeigt unten den Stahlträger 1, darüber eine Kupferzwischenschicht 2 und fest dadurch mit dem Stahlträger verbunden den Reibbelag 3. Der Reibbelag besteht im wesentlichen aus Sintereisen 4 und Graphit 6.
Es ist erforderlich, daß der zweite Sintervorgang unter Druck und oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Eisens ausgeführt wird.
- PATENUANSPRS'CHE -

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 'erfahren zur Herstellung von Reibkörpern, bestehend aus einem Reibbelagträger und einem fest damit verbundenen Reibbelag auf Sintereisen-Basis unter Anwendung von Temperaturen im Bereich von etwa 950°C - 110000 *rnd von Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagpulvermischung zunächst in an sich bekannter Weise vorgepreßt wird, woraur der dadurch erzeugte Preßling ohne Druck im Bereich von 9500C - 11000C gesintert und dann zur derart gesinterte Preßling unter Anwendung von Druck bei einer Temperatur von etwa 750 - 85000 durch Aufs intern mit den Träger verbunie-l wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Aufsintern ein Druck von etwa 2 - 5 kg/cm² angewendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 - 2, gekennzeichnet durch Verwendung eines Stahlträgerkörpers.
4. Verfahren-nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den druckfrei gesinterten Reibbelagpreßling aufnehmende Fläche des Trägers mit einer die Bindung begünstigenden Zwischenschicht versehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Kupferzwischenschicht vor dem Aufs intern des Reibbelages.