DE2139386C3

DE2139386C3 - Verfahren zum Herstellen eines Reibkörpers

Info

Publication number: DE2139386C3
Application number: DE19712139386
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Gerloff, Günter, 2056 Glinde; Völker, Ulrich, 2057 Reinbek
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1977-07-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Reibkörpers, bestehend aus einem Reibbelag und einem Reibbelagträger, wie es im Oberbegriff des Anspruches I beschrieben ist.

Reibkörper mit Reibwerkstoffen 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 verhälnismäßig billig ist. Außerdem sind Reibwerkstoffe auf Sintereisen-Basis für viele Zwecke besser geeignet als solche auf Sinterbronze-Basis. Die bei höheren Temperaturen sinternden Eisen-Reibwerkstoffe können mit höheren Reibtemperaturen belastet werden und zeigen einen höheren Reibwert bei gleichem Anteil der den Mischungen zugesetzten, sogenannten Reibstützer. Derartige Reibstützer sind z. B. Siliziumkarbid, Siliziumdioxid oder Aluminiumsilikat.

Reibkörper der eingangs erwähnten Art werden vielfach nach einem z.B. aus der DT-IPS 12 20 212 bekannten Verfahren hergestellt. Dabei wird das Reibmaterial mit einem metallischen Stülzträger dadurch verbunden, daß eine dünne Kupferschicht auf den aus einer Eisenlegierung bestehenden Träger aufgebracht und bei der Sinterung des Reibmaterials je gleichzeitig ein Druck auf dieses ausgeübt wird, wodurch es sich mit der Kupferhaut verbindet. Das Sintern unter Druck ist jedoch umso kostspieliger, je höher die Sintertemperaturen liegen.

Die Herstellung von Reibkörpern mit auf metallisehen Trägern befestigten Reibbelägen aus Werkstoffen auf Sintereisen-Basis ist daher bislang verhältnismäßig aufwendig. Die bekannten Verfahren benötigen Drucksinteranlagen, wie sie z. B. in der GB-PS 5 30 904 für die Sinterung und Befestigung von Bronze-Reibbelägen bei Drucksintertemperaturen von 723 bis 816°C beschrieben sind, die jedoch bei Sintereisen-Belägen den für die Verdichtung der Beläge und ihre Befestigung auf metallischen Trägern erforderlichen Druck bei Temperaturen von 950 bis HOO⁰C aufwenden müssen. Hierbei hat man es bisher für erforderlich gehalten, nach dem Sintern in einem weiteren Verfahrensschritt bei denselben relativ hohen Sintertemperaturen auch die für die Befestigung der Belage auf den Trägern erforderlichen Drücke aufzubringen, Dieϊ gleichzeitige Anwendung von Druck bei den fur die Sinterung des Eisens benötigten Temperaturen erfordert aber an den bekannten Vorrichtungen besondere technische Vorkehrungen, die das Herstellungsverfahren verteuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Reibkörpern mit einem Reibbelag •lus einer erst bei hoher Temperatur sinternden Pulvermischung auf Eisenbasis die Anwendung von Druck bei der Nachverdichtung und der Befestigung auf einem Träger auf erheblich niedrigere Temperaturbereiche zu beschränken.

Aus der DT-AS 12 05 708 sind gesinterte Reibbeläge auf Eisenbasis bekannt geworden, die neben kleinen Mengen Grafit, Siliziumdioxid, Blei und Zinn 12 bis 25 % Kupfer enthalten können. Die bei 5 to/cm² vorgepreßten Formlinge werden ohne Druckanwendung bei 1000 bis 1050°C gesintert, bei einer Temperatur von 800 bis 900"C warm auf eine Mindestdichte von 7,5 g/cm^J nachverdichtel, nochmals einige Zeit geglüht und schließlich abgekühlt, abgeschreckt und wieder angelassen. Die nach diesem komplizierten Verfahren mit einem hohen Anteil an Nicht-Eisen-Metallen hergestellten Reibbeläge sollen weniger spröde als andere metallische Reibbeläge sein, so daß düs Auflöten derselben auf Stahlslützbleche entfallen kann. Die Verbindung dieser Reibbeläge mit einem Träger ist daher nicht erörtert. Für die Nachverdichtung auf die für Eisenreibbeläge ungewöhnlich hohe Dichte von 7,5 g/cm* und höher dürfte nachteiligerweise ein entsprechend hoher Nachverdichtungsdruck erforderlich sein.

Es ist weiter aus der US-PS 22 14 104 ein porös gesintertes Metall-Element für die Anwendung als Lager- oder Reibbelag bekannt geworden, der vorzugsweise aus 78 Teilen Eisen und 20 Teilen Blei sowie 2 Anteilen von Grafit bestehen soll. Die bei 1,4 bis 4,2 to/cm² vorgepreßten Formlinge sollen ohne Druckanwendung bei 920 bis 126O⁰C gesintert werden. Die Möglichkeit, den Sinterung durch anschließendes Kaltoder Warmpressen auf die gewünschte Porosität und die bestimmten Abmessungen zu bringen, ist ohne nähere Angaben von Druck und Temperatur erwähnt. Eine Befestigung der Beläge auf einem Träger gegebenenfalls unter Anwendung von Druck bei erhöhten Temperaturen ist in dieser Druckschrift ebenfalls nicht erörtert.

Die Lösung der vorerwähnten Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beruht auf der überraschenden Feststellung, daß die positiven Eigenschaften von Reibkörpern mit Reibbelägen aus Sinterreibwerkstoffen auf Eisenbasis keine Einbuße erleiden, wenn die Ausgangspulvermischung, aus der zunächst bei niedrigen Temperaturen ein Preßling hergestellt worden ist, ohne Druck bei hohen Temperaturen im Bereich von 950⁰C bis 1100⁰C gesintert wird und danach der derart entstandene Sinterung unter Anwendung eines verhältnismäßig niedrigen Druckes von 2 bis 5 kg/cm² und bei einer Temperatur von etwa 750⁰C bis 850⁰C durch Aufsintern mit dem metallischen Träger verbunden wird. Erfindungsgemäß wird der Druck danach nur noch in einem niedrigeren Temperaturbereich angewendet, und zwar gleichzeitig zur nachträglichen Verdichtung des Reibwerkstoffes und zur Verbindung des Reibwerkstoffes mit dem Träger zu einem Reibkörper.

Der metallische Träger ist üblicherweise aus Stahl

hergestellt und die den druckfrei vorgesinterten Reibbelagpreßling aufnehmende Fläche des Trägers wird vor der Aufsinterung mit einer die Bindung begünstigenden Zwischenschicht, insbesondere einer Kupferschicht, versehen, wie z.B. aus der DT-PS 12 20 212 an sich bekannt ist.

Zur Prüfung wurden erfindungsg<-^!mäß hergestellte Reibkörper mit solchen Reibkörpern verglichen, deren Reibbelag auf Sintereisenbasis im hohen Temperaturbereich druckgesintert worden war. Die Vergleichs\ersuehe zeigten, daß sowohl die mechanischen Werte als auch die Dichte den nach den bekannten Verfahren druckgesinterten Materialien entsprechen. Auch das Reibverhalten, das für die Herstellung von druckgesinterten Materialien bei hohen Temperaturen bisher maßgebend war, zeigte keine Abweichung bei den erfindungsgemäß hergestellten Teilen.

Eine Erklärung dieser Ergebnisse erscheint aufgrund melallographischer Untersuchungen möglich. Danach ist offenbar die Sintertemperatur von ca. 950 bis 1100°C erforderlich, um die notwendige Bindung der einzelnen Eisenpulverkörner durch Bildung genügend breit ausgeprägter Kontaktstellen zu erzielen. Zur erforderlichen Verdichtung und zur Bindung des Belages an den Träger genügt jedoch schon eine Drucksintertemperatür von 750 bis 850"C, trotz des hohen Eisengehaltes. Dabei bleiben die während des ersten, unter hohen Temperaturen ausgeführten Sintervorganges geschaffenen Kontaktstellen zwischen den Pulverkörnern erhalten. Die Dichtesteigerung wird durch den entsprechenden Druck bei der zweiten Sinterung von 750 bis 850⁰C oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Eisens erzielt.

Es zeigt

Fig. 1 ein Schema des Herstellungsverfahrens und des anschließenden erfindungsgemäßen Verbindungsvcrfiihrcns,

Fig. 2 eine Mikrofotografie eines Schnittes durch einen derartigen Reibkörper.

Zunächst wird ein den Reibbelag aufnehmender Trägerkörper in der Weise vorbereitet, daß die spätere Konntktfläche in bekannter Weise gesäubert und gebeizt wird. Anschließend wird die Kontaktfläche mit einem Flußmittel bestrichen und darauf die bindende Kupfer-Zwischenschichi aufgebracht. Der Träger kann ein Stahlkörper sein, auf dem die Zwischenschicht galvanisch aufgebracht werden kann. Stau Kupfer kann auch eine kupferhaltigc Legierung verwendet werden. Es ist auch möglich, eine Zwischenschicht auf thermischem Wege aufzubringen.

Die für den Reibbelag vorgesehene, hauptsächlich Eisen enthaltende Pulvermischung, wird bei Raumtemperatur oder geringfügig erhöhter Temperatur zu Preßlingen verpreßt. Diese Preßlinge werden sodann in einer weiteren Verfahrensstufe ohne Druck bei Temperaturen von 950 bis I)OO⁰C gesintert. Anschließend werden die gesinterten Preßlinge mit den vorbereiteten Trägern zusammengeführt und mit diesen unter erneuter Sinterung bei 750 bis 850⁰C und bei einem Druck von 2 bis 5 kg/cm² verbunden.

Es ist erforderlich, daß der zweite Sintervorgang unter Druck und oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Eisens ausgeführt wird.

Die Mikrofotografie zeigt eine Vergrößerung eines derartigen 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 Grafit 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Reibkörpers, bestehend aus einem Reibbelag und einem Reibbelagträger, wobei eine hauptsächlich Einen enthaltende Pulvermischung zunächst zu einem Formling gepreßt, der Formling dann ohne Druck bei Temperaturen von etwa 950 bis 1100⁰C gesintert und danach der gesinterte Formling auf dem metallischen Reibbelagträger befestigt wird, d a durch gekennzeichnet, daß eier gesinterte Formling unter Anwendung eines Druckes von etwa 2 bis 5 kg/cm² bei einer Temperatur von etwa 750 bis 85O⁰C durch Aufsintern mit dem Reibbelfigträger fest verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Reibbelagträger auf der Fläche, die den gesinterten Formling aufnimmt, vor dessen Verbindung mil dem Träger eine Kupferschicht aufgebracht wird.