DE3636120A1 - Integrated rotor hub and a method for its production - Google Patents
Integrated rotor hub and a method for its productionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine integrierte Rotornabe, die für eine Anwendung in der Bremse eines Fahrzeugs geeignet ist, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to an integrated rotor hub, which is suitable for use in the brake of a vehicle is, and a process for their preparation.
Die Anforderungen an eine Rotornabe, die als ein Teil einer Bremse für ein Fahrzeug verwendet wird, besteht darin, keine Kratzer zu haben und sowohl Vibrationen als auch Geräusche zu minimieren. Das heißt, es ist erforderlich, daß ein Material für die Anwendung in einer Bremse eine gute thermische Leitfähigkeit und Verschleißfestigkeit sowie ein hohes Dämpfungsvermögen aufweist.The requirements for a rotor hub that are part a brake used for a vehicle is to no scratches and both vibrations and noises to minimize. That is, it is required that a material for use in a brake a good one thermal conductivity and wear resistance as well as a has high damping capacity.
Gewöhnliches Gußeisen, das den ASTM-Klassen Nr. 30 (JIS FC15) bis 40 (JIS FC25) entspricht, mit einer Schuppengraphit- Struktur gilt als ein günstiges Material mit den oben beschriebenen Eigenschaften und findet weitgehend Verwendung.Ordinary cast iron that complies with ASTM Class No. 30 (JIS FC15) to 40 (JIS FC25), with a flake graphite Structure is considered a cheap material with the Properties described above and is widely used.
Andererseits wird Kugelgraphit-Gußeisen oder Vermicular- Gußeisen, beispielsweise entsprechend ASTM 60-40-18 (JIS FCD40), für eine Nabe verwendet, die eine hohe Festigkeit haben soll.On the other hand, spheroidal graphite cast iron or vermicular Cast iron, for example according to ASTM 60-40-18 (JIS FCD40), used for a hub that has high strength should have.
Herkömlicherweise sind der Rotor und die Nabe für die Verwendung als ein Teil einer Bremse durch Bolzen oder ähnliches zusammengesetzt. Es wurden jedoch eine integrierte Guß- Rotornabe, eine Trommelnabe und ähnliche Ausführungsformen entwickelt, um die Anzahl der Montageschritte, das Gewicht und den Platzbedarf zu verringern.Traditionally, the rotor and the hub are for the Use as part of a brake by bolts or the like composed. However, an integrated cast Rotor hub, a drum hub and similar embodiments designed to the number of assembly steps, the weight and reduce space requirements.
Diese Techniken sind beispielsweise in den japanischen Patentanmeldungen Nr. 93 851/1981, 9 852/1982 und 45 073/1984 dargestellt. Es bleiben jedoch noch Probleme zu lösen, die die integrierte Guß-Rotornabe betreffen. Solche ungelösten technischen Probleme bestehen beispielsweise darin, wie man mit Sicherheit eine Schuppengraphit-Struktur mit einem hohen Dämpfungsvermögen für einen Rotorteil erhält, wie man mit Sicherheit gute mechanische und physikalische Eigenschaften für einen Nabenteil erhält, wie man auf sichere Weise eine hervorragende Schmelzzonenstruktur erhält, ohne daß an der Grenzfläche zwischen dem Rotorteil und dem Nabenteil eine abnormale Struktur auftritt, und wie man mit Sicherheit die Grenzfläche an einer gewünschten Position erhält.These techniques are, for example, in Japanese Patent applications No. 93 851/1981, 9 852/1982 and 45 073/1984 shown. However, there are still problems to be solved affect the integrated cast rotor hub. Such unsolved Technical problems are, for example, how to certainly a flaky graphite structure with a high Damping ability for a rotor part gets how to Security good mechanical and physical properties for a hub part, how to get one safely obtains excellent melting zone structure without the Interface between the rotor part and the hub part abnormal structure occurs, and how to safely remove the Receives interface at a desired position.
Die generelle Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine integrierte Rotornabe zu schaffen, mit der die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zumindest teilweise überwunden werden. Insbesondere soll nach vorliegender Erfindung eine integrierte Rotornabe mit einem Rotorteil, das eine Brinell- Härte nicht kleiner als 100 und ein hohes Dämpfungsvermögen nicht kleiner als 16 · 10-3 hat, und mit einem Nabenteil mit guten mechanischen Eigenschaften angegeben werden, mit der es mit Sicherheit möglich ist, an der Grenzfläche zwischen dem Rotorteil und dem Nabenteil eine hervorragende Schmelzzonenstruktur zu erhalten und die Grenzfläche an einer gewünschten Position auszubilden.The general object of the invention is to provide an integrated rotor hub with which the disadvantages inherent in the prior art are at least partially overcome. In particular, according to the present invention, an integrated rotor hub with a rotor part which has a Brinell hardness not less than 100 and a high damping capacity not less than 16 · 10 -3 , and with a hub part with good mechanical properties, with which it is to be specified Safety is possible to obtain an excellent melting zone structure at the interface between the rotor part and the hub part and to form the interface at a desired position.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Rotornabe anzugeben, wie sie oben beschrieben wurde.Another object of the invention is a method to specify for the manufacture of an integrated rotor hub, as described above.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele deutlich, die in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erfolgt. In den Zeichnungen zeigenThese and other tasks, features and advantages of Invention are more preferred from the following description Embodiments clearly in connection with the attached Drawings. Show in the drawings
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Form; Fig. 1 is a longitudinal section of a mold;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rotornabe; Fig. 2 is a perspective view of a rotor hub according to the invention;
Fig. 3 die Beziehung zwischen dem Dämpfungsvermögen und der Brumm-Erzeugungsrate; Fig. 3 shows the relationship between the damping ability and the hum generation rate;
Fig. 4 eine mikroskopische Aufnahme von Schuppengraphit- Gußeisen mit einem hohen Dämpfungsvermögen und einem Anteil des Ferritbereichs von 11,2%; Figure 4 is a micrograph of Schuppengraphit- cast iron with a high damping capacity and a portion of Ferritbereichs of 11.2%.
Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Anteil des Ferritbereichs und der Verschleißfestigkeit; Figure 5 shows the relationship between the proportion of the Ferritbereichs and wear resistance.
Fig. 6 die Beziehung zwischen einem Fahrzeug-Bremsdrehmoment und der Spannung des Rotorteils; Fig. 6 shows the relationship between a vehicle brake torque, and the voltage of the rotor part;
Fig. 7 die Beziehung zwischen dem CE-Wert und dem Dämpfungsvermögen; FIG. 7 shows the relationship between the CE value and the damping capacity;
Fig. 8 eine mikroskopische Aufnahme einer Schuppengraphit- Struktur mit einem hohen Dämpfungsvermögen; Fig. 8 is a photomicrograph of a Schuppengraphit- structure with a high damping capacity;
Fig. 9 eine mikroskopische Aufnahme einer Kugelgraphit- Struktur; und Fig. 9 is a photomicrograph of a nodular structure; and
Fig. 10 eine mikroskopische Aufnahme eines Grenzbereichs zwischen Kugelgraphit-Gußeisen und Schuppengraphit- Gußeisen. Fig. 10 is a micrograph of a boundary area between spheroidal graphite cast iron and flake graphite cast iron.
Es wurde eine Rotornabe 6 hergestellt, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, deren Rotorteil und dessen Umgebung eine Schuppengraphit-Struktur mit einer Brinell-Härte nicht kleiner als 100 und einem Dämpfungsvermögen Q -3 nicht kleiner als 16 · 10-3 und deren andere Teile eine hochfeste Schuppengraphit- Struktur hatten. Entsprechend Fig. 1 wurde geschmolzenes Metall mit einer Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung durch einen Eingußkanal 4 in einen dem Rotor und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 einer Form 1 gegossen. Anderes geschmolzenes Metall mit einer Kugelgraphit-Gußeisenzusammensetzung wurde durch einen Eingußkanal 5 in einen Hohlraum 3 gegossen. Es wurden folgende Herstellungsbedingungen gewählt:A rotor hub 6 was produced, as shown in FIG. 2, the rotor part and the surroundings of which have a flake graphite structure with a Brinell hardness not less than 100 and a damping capacity Q -3 not less than 16 · 10 -3 and their other parts had a high strength flake graphite structure. According to Fig. 1, molten metal was poured at a flake graphite cast iron composition by a sprue-4 in a respective rotor and its surrounding cavity 2 of mold 1. Other molten metal with a spheroidal graphite cast iron composition was poured into a cavity 3 through a sprue 5 . The following manufacturing conditions were chosen:
Durch den Eingußkanal 4 wurde in den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 der in Fig. 1 gezeigten Form 1 geschmolzenes Metall gegossen, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung eines hohen Dämpfungsvermögens hatte und aus Eisen, den in Tabelle 1 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1400 bis 1410°C. Through the gate 4 is in the cast the rotor part and its surroundings corresponding cavity 2, the molten in Fig. 1 shown Form 1 metal, had a flake graphite-cast iron composition of a high damping capacity and of iron, composed of the components and shown in Table 1 incidental impurities was. The casting temperature was 1400 to 1410 ° C.
Geschmolzenes Metall mit einer hochfesten Schuppengraphit- Gußeisenzusammensetzung, das aus Eisen, den in Tabelle 2 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war, wurde anschließend durch den Eingußkanal 5 in den Hohlraum 3 der Form 1 gegossen. Die Gußtemperatur betrug 1450 bis 1460°C.Molten metal with a high strength flake graphite cast iron composition composed of iron, the components shown in Table 2 and minor contaminants was then poured through the sprue 5 into the cavity 3 of the mold 1 . The casting temperature was 1450 to 1460 ° C.
Es wurde eine Grünsand- bzw. Naßgußsand-Form verwendet.A green sand or wet casting sand mold was used.
(1) Härte (HB) des Teils mit der Schuppengraphit-Struktur
mit einem hohen Dämpfungsvermögen:
Brinell-Härte 146 und 155(1) Hardness (HB) of the part with the flake graphite structure with a high damping capacity:
Brinell hardness 146 and 155
(2) Härte (HB) des Teils mit der hochfesten Schuppengraphit-
Struktur:
Brinell-Härte 192 und 197(2) Hardness (HB) of the part with the high-strength flaky graphite structure:
Brinell hardness 192 and 197
Wenn die Brinell-Härte der Schuppengraphit-Struktur mit dem hohen Dämpfungsvermögen geringer als 100 ist, wird die Lebensdauer der Rotornabe aufgrund ihres übermäßigen Verschleißes stark verringert. Daher wurde die Brinell-Härte in diesem Beispiel auf Werte nicht kleiner als 100 beschränkt. If the Brinell hardness of the flaky graphite structure with the high damping capacity is less than 100, the Lifetime of the rotor hub due to excessive wear greatly reduced. Hence the Brinell hardness limited to values not less than 100 in this example.
Das Dämpfungsvermögen Q -1 des Rotorteils betrug 18 · 10-3. Anormale Geräusche, die von dem Rotorteil hervorgerufen werden, wenn das Fahrzeug bremst, werden im allgemeinen als "Brummen" oder "Brumm" bezeichnet. Das Dämpfungsvermögen hat den größten Einfluß auf das Auftreten dieses Brummens. Fig. 3 zeigte die Beziehung zwischen der Brumm- Auftrittsrate und dem Dämpfungsvermögen. Als Ergebnis von experimentellen Untersuchungen, bei denen die Rotornabe an einem tatsächlichen Fahrzeug angebracht wurde, stellte sich heraus, daß bei einem Dämpfungsvermögen Q -1 nicht kleiner als 16 · 10-3 die Brumm-Auftrittsrate nur 3% oder weniger beträgt und der Betrag des Störgeräusches klein ist, so daß auf den menschlichen Körper kein unangenehmes Gefühl übertragen wird. Das Dämpfungsvermögen in diesem Beispiel wurde deshalb auf Werte nicht kleiner als 16 · 10-3 eingeschränkt.The damping capacity Q -1 of the rotor part was 18 · 10 -3 . Abnormal noises caused by the rotor part when the vehicle brakes are commonly referred to as "humming" or "humming". The damping ability has the greatest influence on the appearance of this hum. Fig. 3 shows the relationship between the humming occurrence rate and the damping ability. As a result of experimental studies in which the rotor hub was attached to an actual vehicle, it was found that with a damping capacity Q -1 not less than 16 · 10 -3, the hum occurrence rate was only 3% or less and the amount of Noise is small, so that no uncomfortable feeling is transmitted to the human body. The damping capacity in this example was therefore restricted to values not less than 16 · 10 -3 .
Da eine integrierte Rotornabe, deren Nabenbereich eine Vermiculargraphit-Struktur oder eine Kugelgraphit-Struktur hat, bessere mechanische Eigenschaften als eine Nabe mit einer Schuppengraphit-Gußeisenstruktur aufweist, war es möglich, das Gesamtgewicht und die Abmessungen der Rotornabe zu verringern.Since an integrated rotor hub, the hub area a Vermicular graphite structure or a spheroidal graphite structure, better mechanical properties than a hub with a Flake cast iron structure, it was possible reduce the overall weight and dimensions of the rotor hub.
Eine Rotornabe, deren Rotorteil und dessen Umgebung eine Schuppengraphit-Struktur mit einer Brinell-Härte nicht kleiner als 100, einem Dämpfungsvermögen Q -1 nicht kleiner als 16 · 10-3 und einem Anteil des Ferritbereichs nicht über 40% hatte und deren andere Teile eine hochfeste Schuppengraphit- Struktur hatten, wurde unter den folgenden Bedingungen hergestellt:A rotor hub whose rotor part and its surroundings had a flake graphite structure with a Brinell hardness not less than 100, a damping capacity Q -1 not less than 16 · 10 -3 and a proportion of the ferrite area not more than 40% and the other parts of which had one high strength flaky graphite structure was produced under the following conditions:
In den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 der in Fig. 1 gezeigten Form 1 wurde durch den Eingußkanal 4 geschmolzenes Metall gegossen, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung mit einem hohen Dämpfungsvermögen hatte und aus Eisen, den in Tabelle 3 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1400 bis 1410°C.In the respective rotor part and its surrounding cavity 2 of the form shown in FIG. 1 1, molten metal was poured through the gate 4, a flake graphite-cast iron composition had a high damping capacity and made of iron, the components shown in Table 3 and incidental impurities was composed. The casting temperature was 1400 to 1410 ° C.
Anschließend wurde durch den Eingußkanal 5 in den Hohlraum 3 der Form 1 geschmolzenes Metall gegossen, das eine hochfeste Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung hatte und aus Eisen, den in Tabelle 4 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1450 bis 1460°C.Subsequently, molten metal was poured through the sprue 5 into the cavity 3 of the mold 1 , which had a high-strength flake graphite cast iron composition and was composed of iron, the components shown in Table 4 and insignificant impurities. The casting temperature was 1450 to 1460 ° C.
Es wurde eine Grünsand-Form verwendet.A green sand mold was used.
(1) Härte (HB) des Teils mit der Schuppengraphit-Struktur
mit einem hohen Dämpfungsvermögen, gemessen an zwei
Positionen:
Brinell-Härte 150 und 150(1) Hardness (HB) of the part with the flake graphite structure with a high damping capacity measured at two positions:
Brinell hardness 150 and 150
(2) Härte (HB) des Teils mit der hochfesten Schuppengraphit-
Struktur, gemessen an zwei Positionen:
Brinell-Härte 192 und 201
(2) Hardness (HB) of the part with the high-strength flake graphite structure, measured at two positions:
Brinell hardness 192 and 201
Das Dämpfungsvermögen Q -1 des Rotorteils betrug 23,8 · 10-3.The damping capacity Q -1 of the rotor part was 23.8 · 10 -3 .
Der Anteil des Ferritbereichs des Rotorteils betrug 11,2%, wie in Fig. 4 gezeigt. Das Verhältnis des Ferritbereichs hat einen großen Einfluß auf die Verschleißfestigkeit, wie sich aus Fig. 5 ergibt. Wenn der Anteil des Ferritbereichs 40% übersteigt, wird die Verschleißfestigkeit herabgesetzt und die Lebensdauer des Rotorteils stark verringert, weshalb der Anteil des Ferritbereichs in diesem Beispiel auf Werte nicht über 40% eingeschränkt wurde.The proportion of the ferrite area of the rotor part was 11.2%, as shown in FIG. 4. The ratio of the ferrite area has a great influence on the wear resistance, as can be seen from FIG. 5. If the proportion of the ferrite region exceeds 40%, the wear resistance is reduced and the service life of the rotor part is greatly reduced, which is why the proportion of the ferrite region in this example has been restricted to values not exceeding 40%.
Da eine integrierte Rotornabe, die ein Nabenteil mit einer Vermiculargraphit-Struktur oder einer Kugelgraphit- Struktur hat, bessere mechanische Eigenschaften als eine Nabe mit einer Schuppengraphit-Gußeisenstruktur aufweist, war es möglich, das Gesamtgewicht und die Abmessungen der Rotornabe zu verringern.Since an integrated rotor hub that has a hub part a vermicular graphite structure or a spheroidal graphite Has better mechanical properties than one structure Hub with a flake graphite cast iron structure, it was possible to measure the total weight and dimensions of the Reduce rotor hub.
Eine Rotornabe, deren Rotorteil und dessen Umgebung eine Schuppengraphit-Struktur mit einer Brinell-Härte nicht kleiner als 100, einem Dämpfungsvermögen Q -1 nicht kleiner als 16 · 10-3, einem Anteil des Ferritbereichs nicht über 40% und einer Zugfestigkeit nicht kleiner als 78,5 N/mm2 (8 kp/mm2) und deren andere Teile eine hochfeste Schuppengraphit- Struktur hatten, wurde unter den folgenden Bedingungen hergestellt:A rotor hub, the rotor part and its surroundings of a flake graphite structure with a Brinell hardness not less than 100, a damping capacity Q -1 not less than 16 · 10 -3 , a proportion of the ferrite area not more than 40% and a tensile strength not less than 78.5 N / mm 2 (8 kp / mm 2 ) and the other parts of which had a high-strength scale graphite structure were produced under the following conditions:
In den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 der in Fig. 1 gezeigten Form 1 wurde durch den Eingußkanal 4 geschmolzenes Metall gegossen, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung mit einem hohen Dämpfungsvermögen hatte und aus Eisen, den in Tabelle 5 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1400 bis 1410°C. In the respective rotor part and its surrounding cavity 2 of the form shown in FIG. 1 1, molten metal was poured through the gate 4, a flake graphite-cast iron composition had a high damping capacity and made of iron, the components shown in Table 5 and incidental impurities was composed. The casting temperature was 1400 to 1410 ° C.
Anschließend wurde durch den Eingußkanal 5 in den Hohlraum 3 der Form 1 geschmolzenes Metall gegossen, das eine hochfeste Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung hatte und aus Eisen, den in Tabelle 6 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1450 bis 1460°C.Subsequently, molten metal was poured through the sprue 5 into the cavity 3 of the mold 1 , which had a high-strength flake graphite cast iron composition and was composed of iron, the components shown in Table 6 and insignificant impurities. The casting temperature was 1450 to 1460 ° C.
Es wurde eine Grünsand-Form verwendet.A green sand mold was used.
(1) Härte (HB) des Teils mit der Schuppengraphit-Struktur
mit einem hohen Dämpfungsvermögen:
Brinell-Härte 133 und 142(1) Hardness (HB) of the part with the flake graphite structure with a high damping capacity:
Brinell hardness 133 and 142
(2) Härte (HB) des Teils mit der Schuppengraphit-Struktur
mit hoher Festigkeit:
Brinell-Härte 197 und 201.(2) Hardness (HB) of the part with the flake graphite structure with high strength:
Brinell hardness 197 and 201.
Das Dämpfungsvermögen Q -1 des Rotorteils betrug 19,1 · 10-3.The damping capacity Q -1 of the rotor part was 19.1 · 10 -3 .
Der Anteil des Ferritbereichs des Rotorteils betrug 11,0%.The proportion of the ferrite area of the rotor part was 11.0%.
Die Zugfestigkeit eines JIS Nr. 14A-Teststückes (5 mm Durchmesser), das durch Schneiden gewonnen wurde, des Rotorteils betrug 120,7 N/mm2 (12,3 kp/mm2).The tensile strength of a JIS No. 14A test piece (5 mm in diameter) obtained by cutting the rotor part was 120.7 N / mm 2 (12.3 kp / mm 2 ).
Wenn die Zugfestigkeit geringer als 8 kp/mm2, d. h. etwa 80 N/mm2 ist, besteht die Befürchtung, daß das Rotorteil beim Bremsen des Fahrzeugs bricht. Die Zugfestigkeit in diesem Beispiel wurde daher auf Werte nicht kleiner als 78,5 N/mm2 (8 kp/mm2) eingeschränkt. Die Beziehung zwischen dem Bremsdrehmoment und der Spannung, die auf das Rotorteil eines laufenden Fahrzeugs wirkt, ist in Fig. 6 gezeigt. Aus Fig. 6 wird verständlich, daß die Zugfestigkeit des Rotorteils nicht weniger als 8 kp/mm2 (78,5 N/mm2) betragen darf.If the tensile strength is less than 8 kgf / mm 2 , ie about 80 N / mm 2 , there is a fear that the rotor part will break when the vehicle brakes. The tensile strength in this example was therefore restricted to values not less than 78.5 N / mm 2 (8 kp / mm 2 ). The relationship between the braking torque and the voltage acting on the rotor part of a running vehicle is shown in FIG. 6. From Fig. 6 it can be understood that the tensile strength of the rotor part must not be less than 8 kp / mm 2 (78.5 N / mm 2 ).
Da eine integrierte Rotornabe, die ein Nabenteil mit einer Vermiculargraphit-Struktur oder einer Kugelgraphit- Struktur hat, bessere mechanische Eigenschaften als eine Nabe mit einer Schuppengraphit-Gußeisenstruktur aufweist, war es möglich, das Gesamtgewicht und die Abmessungen der Rotornabe zu verringern.Since an integrated rotor hub that has a hub part a vermicular graphite structure or a spheroidal graphite Structure has better mechanical properties than a hub with a flake graphite cast iron structure, it was possible, the total weight and the dimensions of the rotor hub to reduce.
Eine integrierte Rotornabe wurde hergestellt, indem in den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum geschmolzenes Metall, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung hatte, die 3,4 bis 3,9 Gew.-% Kohlenstoff enthielt und deren CE-Wert (C +Si/3) 4,3 bis 4,8 betrug, gegossen und der andere Hohlraum der Form mit geschmolzenem Metall mit einer hochfesten Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung gefüllt wurde.An integrated rotor hub was manufactured by in the cavity corresponding to the rotor part and its surroundings molten metal, which is a flake graphite cast iron composition had 3.4 to 3.9 wt .-% carbon and whose CE value (C + Si / 3) was 4.3 to 4.8 and the other cavity of the mold with melted Metal with a high strength flake graphite cast iron composition was filled.
In den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 der in Fig. 1 gezeigten Form 1 wurde durch den Eingußkanal 4 geschmolzenes Metall gegossen, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung mit einem hohen Dämpfungsvermögen hatte und aus Eisen, den in Tabelle 7 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1400 bis 1410°C, der CE-Wert (C + Si/3) des geschmolzenen Metalls 4,46. In the respective rotor part and its surrounding cavity 2 of the form shown in FIG. 1 1, molten metal was poured through the gate 4, a flake graphite-cast iron composition had a high damping capacity and made of iron, the components shown in Table 7 and incidental impurities was composed. The casting temperature was 1400 to 1410 ° C, the CE value (C + Si / 3) of the molten metal 4.46.
Anschließend wurde durch den Eingußkanal 5 in den Hohlraum 3 der Form 1 geschmolzenes Metall gegossen, das eine hochfeste Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung hatte und aus Eisen, den in Tabelle 8 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1450 bis 1460°C.Subsequently, molten metal was poured through the sprue 5 into the cavity 3 of the mold 1 , which had a high-strength flake graphite cast iron composition and was composed of iron, the components shown in Table 8 and insignificant impurities. The casting temperature was 1450 to 1460 ° C.
Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem CE-Wert und dem Dämpfungsvermögen. Wie aus Fig. 7 deutlich wird, ist es unmöglich, ein Dämpfungsvermögen Q -1 ≦λτ 16 · 10-3 zu erhalten, wenn der CE-Wert geringer als 4,3 ist. Übersteigt der CE-Wert dagegen 4,8, wird das Fließvermögen des geschmolzenen Metalls beeinträchtigt, was den Gießvorgang schwierig macht. Fig. 7 shows the relationship between the CE value and the damping capacity. As is clear from Fig. 7, it is impossible to obtain a damping capacity Q -1 ≦ λτ 16 · 10 -3 if the CE value is less than 4.3. On the other hand, if the CE value exceeds 4.8, the fluidity of the molten metal is deteriorated, making the casting process difficult.
Der den Kohlenstoffgehalt betreffende festgesetzte untere Grenzwert von 3,4% ist der Wert, der notwendig ist, um wirtschaftlich den unteren Grenzwert 4,3 des CE-Wertes zu erfüllen. Wenn der Kohlenstoffgehalt den oberen Grenzwert von 3,9% übersteigt, wird das Fließvermögen des geschmolzenen Metalls verschlechtert, wodurch der Gießvorgang erschwert wird. Aus diesen Gründen wurde der Kohlenstoffgehalt auf den Bereich von 3,4 bis 3,9% eingeschränkt.The fixed lower carbon level Limit of 3.4% is the value that is necessary to be economical to meet the lower limit value 4.3 of the CE value. If the carbon content exceeds the upper limit of 3.9% exceeds the fluidity of the molten metal deteriorates, making the casting process difficult. For these reasons, the carbon content was on the range restricted from 3.4 to 3.9%.
Obwohl in diesem Beispiel das geschmolzene Metall mit der hochfesten Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung in die Teile bis auf das Rotorteil gegossen wurden, werden die mechanischen Eigenschaften dieser Teile weiter verbessert, wenn das geschmolzene Metall mit der Schuppengraphit-Struktur durch geschmolzenes Metall mit einer Vermiculargraphit-Gußeisenzusammensetzung oder einer Kugelgraphit-Gußeisenzusammensetzung ersetzt wird. Dadurch wird es möglich, das Gesamtgewicht und die Abmessungen der Rotornabe weiter zu verringern.Although in this example the molten metal with the high-strength flake graphite cast iron composition in the parts have been cast except for the rotor part, the mechanical properties of these parts further improved, if the molten metal with the flaky graphite structure through molten metal with a vermicular graphite cast iron composition or a spheroidal graphite cast iron composition is replaced. This will make it possible Total weight and the dimensions of the rotor hub continue to increase reduce.
Eine integrierte Rotornabe wurde hergestellt, indem geschmolzenes Metall mit einer Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung in den dem Rotorteil und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum einer Form gegossen und der andere Hohlraum der Form mit geschmolzenem Metall einer Kugelgraphit- Zusammensetzung gefüllt wurde, wenn die Temperatur des Schuppengraphit- Gußeisenbereichs, der einer Schmelzverbindung unterzogen werden sollte, 800 bis 1140°C wurde.An integrated rotor hub was manufactured by molten metal with a flake graphite cast iron composition in those corresponding to the rotor part and its surroundings Cavity of one mold is cast and the other cavity the shape with molten metal of a nodular graphite Composition was filled when the temperature of the flaky graphite Cast iron area subjected to a fusion should be 800 to 1140 ° C.
In den dem Rotorbereich und seiner Umgebung entsprechenden Hohlraum 2 der in Fig. 1 gezeigten Form 1 wurde durch den Eingußkanal 4 geschmolzenes Metall gegossen, das eine Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung mit einem hohen Dämpfungsvermögen hatte und aus Eisen, den in Tabell 9 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war. Die Gußtemperatur betrug 1400 bis 1410°C, der CE-Wert (C + Si/3) des geschmolzenen Metalls 4,46.In the corresponding rotor area and its surroundings cavity 2 of the form shown in FIG. 1 1, molten metal was poured through the gate 4, a flake graphite-cast iron composition had a high damping capacity and made of iron, the in Tabell ingredients and 9 shown incidental impurities was composed. The casting temperature was 1400 to 1410 ° C, the CE value (C + Si / 3) of the molten metal 4.46.
Wenn die Temperatur der Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung, die in den Hohlraum für das Rotorteil gegossen wurde, bezüglich des Bereichs, an dem die anderen Teile mit dem Rotorteil zu verbinden waren, 800 bis 1140°C betrug, wurde geschmolzenes Metall mit einer Kugelgraphit- Gußeisenzusammensetzung, das aus Eisen, den in Tabelle 10 gezeigten Bestandteilen und unwesentlichen Verunreinigungen zusammengesetzt war, durch den Eingußkanal 5 in den Hohlraum 3 der Form 1 eingegossen. Die Gußtemperatur betrug 1450 bis 1460°C.When the temperature of the flake graphite cast iron composition poured into the cavity for the rotor part was 800 to 1140 ° C with respect to the area where the other parts were to be connected to the rotor part, molten metal with a spheroidal graphite cast iron composition became which was composed of iron, the components shown in Table 10 and insignificant impurities, poured through the sprue 5 into the cavity 3 of the mold 1 . The casting temperature was 1450 to 1460 ° C.
Es wurde eine CO2-Form verwendet.A CO 2 form was used.
(1) Härte des Teils mit der Schuppengraphit-Struktur:
HB 135(1) Hardness of the part with the flaky graphite structure:
HB 135
(2) Härte des Teils mit der Kugelgraphit-Struktur:
HB 248(2) Hardness of the spheroidal graphite structure part:
HB 248
(3) Härte des Grenzbereichs zwischen dem Teil mit der
Schuppengraphit-Struktur und dem Teil mit der Kugelgraphit-
Struktur:
HB 143(3) Hardness of the boundary area between the part with the flake graphite structure and the part with the spheroidal graphite structure:
HB 143
Mikroskopische Aufnahmen des Teils mit der Schuppengraphit- Struktur, des Teils mit der Kugelgraphit-Struktur sowie des Grenzbereichs sind in den Fig. 8, 9 bzw. 10 gezeigt.Microscopic images of the part with the flake graphite structure, the part with the spheroidal graphite structure and the boundary region are shown in FIGS. 8, 9 and 10, respectively.
Wie aus Fig. 8 deutlich wird, hat das Rotorteil eine Schuppengraphit-Struktur, die eine Brinell-Härte nicht kleiner als 100 und ein Dämpfungsvermögen nicht kleiner als 16 · 10-3 aufweist. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, zeigt das Nabenteil eine Kugelgraphit-Struktur, die gute mechanische Eigenschaften hat. Der Grenzbereich zwischen diesen zwei Strukturen hatte eine fehlerfreie Schmelzzonenstruktur ohne jegliche Anormalitäten, wie z. B. eutektisches Graphit. Zusätzlich befand sich die Grenzschicht an der gewünschten Position, und die gesamte Rotornabe hatte eine hohe Festigkeit und ein gutes Bremsvermögen.As is clear from FIG. 8, the rotor part has a flake graphite structure which has a Brinell hardness not less than 100 and a damping capacity not less than 16 × 10 -3 . As can be seen from FIG. 9, the hub part shows a spheroidal graphite structure which has good mechanical properties. The boundary between these two structures had a flawless melt zone structure with no abnormalities such as B. eutectic graphite. In addition, the boundary layer was in the desired position and the entire rotor hub had high strength and good braking power.
Wenn die Temperatur der Schuppengraphit-Gußeisenzusammensetzung, die in den Hohlraum für das Rotorteil gegossen wird, bezüglich der Zone, in der die Verbindung der anderen Teile mit dem Rotorteil erfolgt, unter 800°C sinkt, wird die Bildung einer Oxidschicht stark beschleunigt, so daß es unmöglich wird, eine gute metallurgische Grenzschicht zu erhalten.If the temperature of the flake graphite cast iron composition, which is poured into the cavity for the rotor part regarding the zone in which the connection of the others Parts with the rotor part is done, will drop below 800 ° C greatly accelerates the formation of an oxide layer, so that it becomes impossible to have a good metallurgical boundary layer to obtain.
Wenn andererseits die Temperatur dieser Zone über 1140°C steigt, wird viel von dem Schuppengraphit-Gußeisen durch das geschmolzene Metall mit der Kugelgraphit-Gußeisenstruktur erneut geschmolzen, so daß eine gegenseitige Mischung der beiden Bestandteile stattfindet.On the other hand, if the temperature of this zone is above 1140 ° C increases, much of the flake cast iron will go through the molten metal with the spheroidal graphite cast iron structure melted again so that a mutual mixture of the two components takes place.
Als Folge davon ist es nicht nur unmöglich, eine fehlerfreie Grenzschicht zu erzielen, sondern auch, diese an der gewünschten Position auszubilden.As a result, it is not only impossible to be faultless To achieve boundary layer, but also, this the desired position.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, hat eine erfindungsgemäße integrierte Rotornabe im Rotorteil sowie in seiner Umgebung eine Schuppengraphit-Struktur mit einem hohen Dämpfungsvermögen nicht kleiner als 16 · 10-3 und einer hohen Härte nicht kleiner als 100 (Brinell-Härte) und in den anderen Teilen eine Kugelgraphit-, Vermiculargraphit- oder hochfeste Schuppengraphit-Struktur. Damit ergeben sich Eigenschaften, die die Anwendung der Rotornabe in einer Bremse sehr wirkungsvoll machen.As is clear from the above description, an integrated rotor hub according to the invention in the rotor part and in its surroundings has a flake graphite structure with a high damping capacity not less than 16 · 10 -3 and a high hardness not less than 100 (Brinell hardness) and in the other parts have a spheroidal graphite, vermicular graphite or high-strength flake graphite structure. This results in properties that make the use of the rotor hub in a brake very effective.
In anderen Worten ist das Rotorteil mit einer Schuppengraphit- Struktur mit einem hohen Dämpfungsvermögen bezüglich der thermischen Leitfähigkeit und der Verschleißfestigkeit sehr effizient, so daß es alle die Eigenschaften aufweist, die von einem Material für eine Bremse gefordert werden. Zusätzlich haben die anderen Teile sehr gute mechanische Eigenschaften. Diese Rotornabe, die im Vergleich zu einer herkömmlichen Nabe eine verringerte Dicke hat, weist daher nicht nur ein verringertes Gesamtgewicht auf, sondern zeigt auch viele zusätzliche industriell vorteilhafte Effekte, wie z. B. eine Verringerung der Geräuschbildung und der Treibstoffkosten, eine Verbesserung der Sicherheit sowie eine Verringerung der Zahl der Wartungsschritte und der Herstellungskosten.In other words, the rotor part is made of flake graphite Structure with a high damping capacity thermal conductivity and wear resistance very efficient so that it has all the properties which are required by a material for a brake. In addition, the other parts have very good mechanical Properties. This rotor hub, compared to a conventional hub has a reduced thickness, therefore has not only shows a reduced total weight, but also shows also many additional industrially advantageous effects, such as B. a reduction in noise and Fuel costs, an improvement in security as well a reduction in the number of maintenance steps and manufacturing costs.
In der vorhergehenden Beschreibung wurden konkrete bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, die jedoch vielfältig modifiziert werden können.In the previous description, concrete ones explains preferred exemplary embodiments of the invention, which can be modified in many ways.
Claims (7)
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Family Applications (1)
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