DE3146361C2 - Gesinterter Reibstoff auf Eisenbasis - Google Patents
Gesinterter Reibstoff auf EisenbasisInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Pulvermetallurgie, insbesondere auf gesinterte Reibstoffe auf Eisenbasis. Erfindungsgemäß ist der Zusammensetzung eines gesinterten Reibstoffes auf Eisenbasis, der Kupfer, Zinn, Bariumsulfat, Graphit, Sitall, Blei enthält, Bornitrid bei folgendem Kompo nentenverhältnis in Mass.-% zugesetzt: Kupfer 1,5-3,0 Zinn 1,0-2,0 Bariumsulfat 4,0-8,0 Graphit 1,0-8,0 Bornitrid 0,5-4,0 Sitall 1,0-5,0 Blei 10,0-20,0 Eisen Rest.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf gesinterte Reibwerkstoffe auf Eisenbasis.
Die vorliegende Erfindung kann in Reibeinheiten von Kraftfahrzeugen, Traktoren, Flugzeugen, Hebezeugen,
Straßenbaumaschinen, Landmaschinen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräten und anderen Einrichtungen
verwendet werden, die unter Bedingungen einer Reibung mit Schmierung bei den mittelschweren Betriebsbedingungen
(Drehzahl des Reibungselementes bis 9m/sek, spezifischer Druck bis 25 N/mm2) arbeiten.
Es sind gesinterte Reibwerkstoffe auf Eisenbasis bekannt, die für den Einsatz unter Bedingungen mit
trockener Reibung und Reibung mit Schmierung ausgelegt sind.
Die gesinterten (porösen) Reibwerkstoffe bestehen aus metallischen und nichtmetallischen Komponenten.
Die metallischen Komponenten verleihen dem Reibwerkstoff die notwendige Festigkeit, die nichtmetallischen
steigern den Reibungswert und vermindern die Neigungen zum Festfressen. Die gesinterten Reibwerkstoffe
zeichnen sich dadurch aus, daß im Laufe eines Reibungsvorgangs eine dünne Oberflächenschicht
gebildet wird, deren Plastizität und Viskosität durch die den Stoff bildenden Komponenten bestimmt sind.
Die Oberflächenschicht, die bei Raumtemperatur und insbesondere bei erhöhten Temperaturen plasti-'
scher als das Hauptvolumen des Reibstoffes ist, sorgt für das Zustandekommen eines positiven Gefälles der
mechanischen Eigenschaften über die Stofftiefe und widersteht gut der Verformung. Die Plastizität der Oberflächenschicht
trägt zu einer Herabsetzung der lokalen spezifischen Druckwerte und der Oberflächentemperatur
sowie einer Steigerung des Einlaufvermögens bei. Als Einlaufvermögen gilt die Eigenschaft eines Reibstoffes,
seine tatsächliche Anlagefläche durch Verschleiß bzw. plastische Verformung zu vergrößern.
. Die Oberflächenschicht von gesinterten Reibwerkstoffen soll ein heterogenes Gefiige haben, d. h. sie soll
ein Gemisch der Grundstoffkomponenten mit feinen festen Einschlüssen darstellen. Das Vorhandensein von
festen Partikeln in der Oberflächenschicht steigert die Verschleißfestigkeit, weil unter Krafteinwirkung die
festen Einschlüsse, die sich in bezug auf die Gegenfläche günstig lagern, die Hauptbelastung übernehmen.
Bei einer schlechten Kohäsion der festen Partikeln mit dem Grundstoff bröckeln jedoch diese bei höheren
Gleitgeschwindigkeiten aus und können, indem sie in den Reibungsbereich gelangen, den Verschleiß vergrößern.
Es ist ein gesinterter Reibwerkstoff auf Eisenbasis bekannt (siehe z. B. Ignatov L. N. u. a., Herstellung von
Reibstoffen auf Eisenbasis, Verlag »Metallurgia«, M., 1968) mit der folgenden chemischen Zusammensetzung:
Kupfer | 15% |
Graphit | 9% |
Siliziumoxid | 3% |
Bariumsulfat | 6% |
Asbest | 3% |
Eisen | Rest. |
Ein anderer bekannter gesinterter Reibwerkstoff auf Eisenbasis (s. z.B. SU-PS 3 58 401) hat die folgende
chemische Zusammensetzung:
Kupfer
Mangan
Bornitrid
Borkarbid
Siliziumkarbid
Molybdändisulfid
Eisen
9-25%
6,5-10%
6-12%
8-15%
1- 6%
2- 5% Rest.
Ein weiterer bekannter gesinterter Reibwerkstoff auf Eisenbasis (s. z. B. SU-PS 5 03 927) hat die folgende
chemische Zusammensetzung:
Kupfer | 4,0-15,0% |
Nickelsulfat | 2,0- 8,0% |
Graphit | 4,0-10,0% |
Silizium-Aluminium-Titanat | 2,0-10,0% |
Blei | 2,0- 8,0% |
Eisen | Rest. |
Die festen Partikeln von Siliziumoxid, Borkarbid, Siliziumkarbid, Asbest, Eisenkarbid und Eisenoxid, die in
den bekannten gesinterten Reibstoffen auf Eisenbasis als Zusätze zwecks Steigerung ihres Reibungskoeffizienten
enthalten sind, bewirken hohe Temperaturen bis 900° C auf der Oberfläche des gekoppelten Paares
Reibstoff— Gegenkörper. Die mit einer Hochtemperaturoxidierung verbundenen Gefugeänderungen führen
eine Herabsetzung der Festigkeitseigenschaften in den Oberflächenschichten herbei. Es wird die Sprödigkeit
der gesinterten Reibwerkstoffe gesteigert und dadurch arbeiten sie schlecht auf Druck infolge einer möglichen
Rißbildung bzw. Zerstörung.
Daher besitzen die bekannten gesinterten Reibwerkstoffe auf Eisenbasis beim Betrieb unter Bedingungen
von Reibung mit Schmierung eine niedrige Verschleißfestigkeit und unzureichende Festigkeitseigenschaften.
Darum sichern sie auch nicht erforderliche Betriebsdauern von Friktionseinheiten, in denen sie zur Anwendung
kommen.
Dem technischen Wesen und dem erzielbaren Effekt nach kommt ein gesinterter Reibwerkstoff auf Eisen-
basis (s. ζ. B. SU-PS 3 79 665) am nächsten, der die folgende chemische Zusammensetzung aufweist:
Kupfer 1,0- 3,0%
Bariumsulfat 3,0- 5,0%
Graphit 4,0-10,0%
Silizium-Aluminium-Titanat 1,0- 3,0%
Silizium-Aluminium-Titanat 1,0- 3,0%
Blei 0,1- 4,0%
Molibdändisulfid 2,0- 6,0%
Zinn 0,5- 2,0%
Eisen Rest.
Eine der Komponenten des vorstehend angegebenen bekannten gesinterten Reibstoffes auf Eisenbasis ist
Silizium-Aluminium-Titanat, das keine chemische Bindung mit dem Grundstoff hat und infolgedessen den
ganzen Stoff entfestigt, was eine Verminderung der Verschleißfestigkeit bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Wahl der Komponenten eines gesinterten Reibwerkstoffs
auf Eisenbasis dessen Verschleißfestigkeit bei einer Reibung mit Schmierung unter mittelschweren
Betriebsbedingungen zu steigern.
Diese Aufgabe wird durch einen gesinterten Reibwerkstoff auf Eisenbasis gelöst, in dem erfindungsgemäß
Bornitrid bei folgendem Komponentenverhältnis (in Gew.-%) zugesetzt ist;
Kupfer | 1,5- 3,0% |
Zinn | 1,0- 2,0% |
Bariumsulfat | 4,0- 8,0% |
Graphit | 1,0- 8,0% |
Bornitrid · | 0,5- 4,0% |
Silizium-Aluminium-Titanat | 1,0- 5,0% |
Blei | 10,0-20,0% |
Eisen | Rest. |
Zur Zusammensetzung dieses gesinterten Reibwerkstoffes gehört Bornitrid, das an sich einen Starrschmierstoff
darstellt, der bei der Sinterungstemperatur nicht ausseigert und nicht zerfällt, wie es für Molybdändisulfid
bei der bekannten Zusammensetzung der Fall ist. Bornitrid behält seine Schmiereigenschaften bei der
Sintertemperatur und trägt zur Bildung eines Films im Reibungsbereich zwischen dem Reibwerkstoff und dem
Gegenkörper bei. Dieser Film verhindert ein Eindringen in den Reibungsbereich der Schleifpartikel, die
einen Stoffverschleiß beschleunigen.
Auf diese Weise steigert das im gesinterten Reibwerkstoff auf Eisenbasis mit der vorgeschlagenen Zusammensetzung
enthaltene Bornitrid dessen Verschleißfestigkeit.
Es ist zweckmäßig, wenn das Komponentenverhältnis im gesinterten Reibwerkstoff auf Eisenbasis (in
Gew.-%) beträgt:
Kupfer | 3,0% |
Zinn | 2,0% |
Bariumsulfat | 6,0% |
Graphit | 2,0% |
Bornitrid | 2,0% |
Silizium-Aluminium-Titanat | 3,0% |
Blei | 15,0% |
Eisen | 67,0%. |
10
r>
60
Bei diesem Komponentenverhältnis ist der Gehalt an Bornitrid optimal, weil bei einer Steigerung des Bornitridanteils
ein durch Bornitrid auf der Reibfläche gebildeter Film eine Flüssigkeitszufuhr zum Reibungsbereich verhindert. Bei einem kleineren Gehalt an Bornitrid
wird die Flüssigkeitszufuhr zum Reibungsbereich erleichtert und die Schleifpartikel werden durch Flüssigkeit
in den Reibungsbereich mitgerissen, wodurch der Verschleiß gesteigert wird.
Somit wird beim optimalen Gehalt an Bornitrid die Herstellung eines höchste Verschleißfestigkeit aufweisenden
gesinterten Reibwerkstoffes auf Eisenbasis ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden Ausführungsvarianten näher erläutert.
Graphitpulver wird bei der Temperatur von 1500C
getrocknet. Danach werden die Ausgangspulver, zu denen Kupfer, Zinn, Bariumsulfat, Bornitrid, Silizium-Aluminium-Titanat,
Blei und Eisen gehören, gesiebt und entsprechend den Anteilen im Gemenge abgewogen,
die in Gew.-% zu betragen haben: Kupfer 1,5-3,0; Zinn 1,0-2,0; Bariumsulfat 4,0-8,0; Graphit 1,0-8,0;
Bornitrid 0,5-4,0; Silizium-Aluminium-Titanat 1,0-5,0; Blei 10,0-20,0: Eisen: Rest. Alle Komponenten
werden in einem Mischer in Anwesenheit einer neutralen Flüssigkeit, beispielsweise Öl vermischt.
Das zubereitete Gemenge wird in einer Preßform beim spezifischen Druck von 400 N/mm2 gepreßt,
die Preßlinge werden in Form von Reibbelägen in einem Schachtofen unter gleichzeitigem Ansintern an
eine Stahlunterlage unter dem Druck von 2 N/mm2 und bei der Temperatur von 1030° C 3 Stunden gesintert.
Die hergestellten gesinterten Reibwerkstoffe prüft man auf Verschleißfestigkeit an einem Stand für Friktionsprüfungen,
der nach dem Prinzip einer Bremsung von sich drehenden Trägheitsmassen arbeitet. Nach 100
Bremsvorgängen weisen sie einen Verschleiß von 2 bis 4 μπι bei einem Reibungskoeffizienten von 0,10 bis 0,12
auf.
Die Verschleißfestigkeit des erhaltenen gesinterten Reibwerkstoffes auf Eisenbasis ist um das 3,2- bis das
6,5fache höher als die des bekannten vorstehend angegebenen gesinterten Reibwerkstoffes auf Eisenbasis.
Nachstehend werden einige konkrete Zusammensetzungsbeispiele der gesinterten Reibwerkstoffe auf
Eisenbasis angeführt.
Graphitpulver wird bei der Temperatur 1500C getrocknet.
Dann werden alle Ausgangspulver durch die Siebe Nr. 0100 und Nr. 0160 gesiebt, im folgenden
Verhältnis (in Gew.-%) Kupfer 1,5; Zinn 1,0; Bariumsulfat 8,0; Graphit l,0;Bornitrid4,0;Siiizium-Aluminium-Titanat
1,0; Blei 20,0; Eisen 63,5 gewogen und in einem Mischer in Anwesenheit von Öl (0,5% von dem
Gemenge) im Laufe von 6 Stunden vermischt.
Das zubereitete Gemenge wird in einer Preßform bei Druck von 300 N/mm2 gepreßt, dann werden die Preßlinge
in einem Schachtofen unter gleichzeitigem Ansintern an eine Stahlunterlage unter dem Druck von
2 N/mm2 bei der Temperatur von 10300C 3 Stunden
gesintert.
Dieser Reibwerkstoff weist die folgenden Kennwerte auf:
Verschleiß nach 100 Bremsungen 4 μΐη
Reibungskoeffizient in Öl 0,12
Reibungskoeffizient in Öl 0,12
"Ein gesinterter Reibstoff auf Eisenbasis wird so hergestellt
wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei das Komponentenverhältnis der Ausgangspulver (in Gevv.-%)
Kupfer 3,0; Zinn 2,0; Bariumsulfat 6; Graphit 2; Bor-
nitrid 2; Siliziurn-AIuminium-Titanat 3; Blei 15; Eisen
67 beträgt. Dieser weist die folgenden Kennwerte auf:
Verschleiß nach 100 Bremsungen 2 μηι
Reibungskoeffizient in Öl 0,11
Ein gesinterter Reibwerkstoff wird so hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei das Komponentenverhältnis
der Ausgangspulver (in Gew.-%) Kupfer 3,0; Zinn 2,0; Bariumsulfat 4,0; Graphit 8,0; Bornitrid 0,5;
Silizium-Aluminium-Titanat 5,0; Blei 10,0; Eisen 67,5
beträgt. Dieser weist die folgenden Kennwerte auf:
Verschleiß nach 100 Bremsungen 3 μπι
Reibungskoeffizient in Öl 0,12
Ein gesinterter Reibwerkstoff wird hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei das Komponentenver-
10
15 hältnis der Ausgangspulver (in Gew.-%) Kupfer 1,5;
Zinn 1,0; Bariumsulfat 4,0; Graphit 10,0; Bornitrid 0,5; Silizium-Aluminium-Titanat 1,0: Blei 10,0; Eisen 81
beträgt. Dieser weist die folgenden Kennwerte auf:
Verschleiß nach 100 Bremsungen 4 μΐη
Reibungskoeffizient in Öl 0,12
Ein gesinterter Reibwerkstoff wird hergestellt wie in
Beispiel 1, wobei das Komponentenverhältnis der Ausgangspulver (in Gew.-%) Kupfer 3,0; Zinn 2,0; Bariumsulfat
8,0; Graphit 8,0; Bornitrid 4,0; Silizium-Aluminium-Titanat 5,0; Blei 20,0; Eisen 50,0 beträgt. Dieser
weist die folgenden Kennwerte auf:
Verschleiß nach 100 Bremsungen 3 μηι
Reibungskoeffizient in Öl 0,10
Claims (2)
- Patentansprüche:!.Gesinterter Reibwerkstoff auf Eisenbasis ausKupfer ' 1,5- 3,0%Zinn 1,0- 2,0%Bariumsulfat 4,0- 8,0%Graphit 1,0- 8,0%Bornitrid 0,5- 4,0%Silizium-AIuminium-Titanat 1,0- 5,0%Blei 10,0-20,0% undEisen als Rest.
- 2. Gesinterter Reibwerkstoff nach Anspruch 1, bestehend ausKupferZinnBariumsulfatGraphitBornitridSilizium-AIuminium-Titanat BleiEisen3,0%2,0%6,0%2,0%2,0%3,0%15,0%67,0%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813146361 DE3146361C2 (de) | 1981-11-23 | 1981-11-23 | Gesinterter Reibstoff auf Eisenbasis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813146361 DE3146361C2 (de) | 1981-11-23 | 1981-11-23 | Gesinterter Reibstoff auf Eisenbasis |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3146361A1 DE3146361A1 (de) | 1983-06-01 |
DE3146361C2 true DE3146361C2 (de) | 1984-01-19 |
Family
ID=6146994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813146361 Expired DE3146361C2 (de) | 1981-11-23 | 1981-11-23 | Gesinterter Reibstoff auf Eisenbasis |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4430130A1 (de) * | 1994-08-25 | 1996-02-29 | Fischer Artur Werke Gmbh | Verfahren zur Herstellung von ineinandergreifenden Metallteilen |
RU2567778C1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Металлокерамический фрикционный сплав |
-
1981
- 1981-11-23 DE DE19813146361 patent/DE3146361C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3146361A1 (de) | 1983-06-01 |
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