DE3872837T2 - Gesinterte metall-reibbelaege. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft gesinterte Metall-Reibbeläge, insbesondere Reibbeläge, bei denen die Matrix aus gesintertem Metall aus Kupfer ist, zur Verwendung in Bremsen, Kupplungen und dergleichen, die in einem Ölmedium funktionieren.
• Eine bekannte Form derartiger Beläge, die gemäß der GB- 1 028 762 durch Sintern von feinverteiltem Kupfer in der Form von Fasern in der Gegenwart von reibungsübertragenden Partikeln, wie Siliciumdioxid, hergestellt worden ist, wurde für viele Jahre auf Bremsen in landwirtschaftlichen Traktoren eingesetzt und erfüllt voll seine Funktion, mit Ausnahme ihres Geräusches beim Betrieb. Durch unsere Untersuchungen haben wir festgestellt, daß das Geräusch mit dem Porositätsgrad des Reibbelages verknüpft ist und daß durch Vergrößerung des Volumens der Poren oder "Hohlräume" über den vorhandenen Wert von 25% des Gesamtvolumens das erzeugte Geräusch durch Einsatz der Bremsen wesentlich reduziert werden kann.
• Gemäß der Erfindung wird in einem Verfahren zur Herstellung von gesinterten Kupfer-Reibbelägen, die geeignet sind für den Betrieb in Öl durch Sintern von feinverteiltem Kupfer in der Gegenwart von reibungsübertragenden Partikeln, Kupferpulver verwendet, das in dendritischer Form vorliegt und von einer scheinbaren Dichte von nicht größer als 1,3 g/cm³, und vorzugsweise nicht mehr als 1 g/cm³ ist, um einen Belag mit einem Porenvolumen von nicht weniger als 30% des Gesamtvolumens zu erhalten. Ein derartiges Pulver ist kommerziell verfügbar zum Einsatz beim Verbessern der Eigenschaften von gesinterten Eisenteilen und wird erhalten durch elektrochemisches Auflösen unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen, z. B. von Kathodenstromdichte.
• Die notwendigen reibungsübertragenden Partikel zum Einschluß in die Matrix von gesintertem Kupfer können alle diejenigen sein, die üblicherweise verwendet werden, z. B. harte Partikel aus einem anorganischen Oxid, das nicht flüchtig bei der angewendeten Sinterungstemperatur, wie Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, ist. In ähnlicher Weise kann als Reib-Modifiziermittel (d. h. zum Stabilisieren des Reibungskoeffizienten über einen weiten Bereich der Betriebstemperatur) ein konventionelles nicht-flüchtiges Material, wie Graphit, verwendet werden. Eine Sinterung bei einer Temperatur beträchtlich unter dem Schmelzpunkt von Kupfer (> 1000ºC) kann erreicht werden durch die Verwendung von bei der Herstellung von porösem Reibbelagmaterial bekanntem Blei, Zinn und Zink.
• Die Erfindung wird weiter erläutert durch das folgende Beispiel und unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die eine Draufsicht (Fig. 1) einer Traktorenbremsscheibe und einen Querschnitt (Fig. 2) in Richtung der Pfeile AA in Fig. 1 darstellen.
• Die Bremsscheibe 1 enthält eine Mittelplatte aus kupferbeschichtetem Stahl mit ringförmigen Reibbelägen 3 aus gesintertem Kupfer. Jeder Belag ist in seiner Gesamtheit mit einem Waffelmuster geriffelt, wie dies in einem Teil bei 5 in Fig. 1 gezeigt ist; und Schlitze 4 in der Mittelplatte, und die Beläge unterstützen, daß das Öl zu den Rillen, das während der Rotation der Scheibe gefördert wird.
Beispiel
• Eine Mischung der folgenden Ingredientien wurde hergestellt:
• Gewichtsteile
• Kupfer in dendritischer Form 95% gehen durch ein 63 um- Loch-Sieb
• spezifische Mantelfläche 2500 cm²/g 65
• * scheinbare Dichte 0,8 g/cm³
• Siliciumdioxidmehl 15
• feiner synthetischer Qualitätsgraphit 7
• Zinkpulver 6
• Zinnpulver 4
• Bleipulver 3
• 100
• * Scheinbare Dichte = Masse pro Volumeneinheit (g/cm³) von leicht rieselfähigem Pulver, wie nach DIN ISO 3923 (1980) Teil 1 bestimmt.
• Die Mischung (scheinbare Dichte 0,88-0,93 g/cm³) wurde auf eine Matrize mit der Form transferiert, die im wesentlichen mit dem kreisförmigen Element 3 in den Fig. 1 und 2 korrespondiert, und wurde bei Raumtemperatur verpreßt, um Preßlinge mit einer Dichte (Masse dividiert durch Gesamtvolumen) von 2,9-3,1 g/cm³ zu erhalten. Die Preßlinge wurden sorgfältig aus der Presse entfernt und Anordnungen aus Preßling-(Mittelplatte)-Preßling wurden hergestellt und eine auf den anderen gestapelt, wobei angrenzende Anordnungen durch einen Graphitfilm getrennt werden, um das Anhaften während des nachfolgenden Sinterns des Kupfers zu verhindern.
• Die Stapel wurden bei 650ºC für 1 Stunde in einer nichtoxidierenden Atmosphäre unter einem Druck von 75 psi (520 KN/m²) erhitzt, um ein Sintern des Kupfers herbeizuführen und um die Beläge an die Mittelplatten zu binden.
• Die endgültige Dichte (Masse ÷ Gesamtvolumen) der Beläge lag in dem Bereich von 3,25-3,75 g/cm³, was mit einem Porenvolumen in dem Bereich von 42-33% korrespondiert. Folglich: Gewichtsteile absolute Dichte Volumenteile Kupfer Siliciumdioxid Graphit Blei Zinn Zink
• Tatsächliches Volumen (i) = 10073,25 = 30,77; wovon
• Porenvolumen = (30,77-17,75)/30,77
• = 42%
• (ii) = 100/3,75 = 26,67; wovon
• Porenvolumen = 33%
• Die Beläge wurden zum Schluß maschinell auf die gewünschte Dicke (4,83 mm) bearbeitet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von zum Betrieb in Öl geeigneten gesinterten Kupfer-Reibbelägen, das Sintern von feinverteiltem Kupfer in Gegenwart von reibungsübertragenden Partikeln umfaßt, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kupferpulver, das in dendritischer Form vorliegt und eine scheinbare Dichte von nicht größer als 1,3 g/cm³ hat, zum Erhalten von Belägen mit einem Porenvolumen von nicht weniger als 30% des Gesamtvolumens.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Kupferpulver eine scheinbare Dichte von weniger als 1 g/cm³ hat.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die reibungsübertragenden Partikel aus einem nicht-flüchtigen anorganischen Oxid sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das anorganische Oxid Siliciumdioxid ist.

5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Sintern in der Gegenwart von Graphit als Belag-Modifiziermittel durchgeführt wird.

6. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Sintern in der Gegenwart von Blei, Zinn und Zink durchgeführt wird.