DE4203321A1 - Sinterreibwerkstoff fuer reibschluessige elemente, insbesondere von synchronisierungskoerpern, sowie verfahren zum herstellen von sinterreibbelag und reibschluessigem element - Google Patents
Sinterreibwerkstoff fuer reibschluessige elemente, insbesondere von synchronisierungskoerpern, sowie verfahren zum herstellen von sinterreibbelag und reibschluessigem elementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sinterreibwerkstoff in Pulver
form mit Eisen-Matrix und einem Anteil an Graphit zum Her
stellen reibschlüssiger Elemente, insbesondere von Synchro
nisierungskörpern. Derartige Sinterreibwerkstoffe werden
für reibschlüssige Elemente verwendet, die beispielsweise
Bestandteil von Kupplungen, Bremsen oder Synchronisierungs
einrichtungen sind. Ein Hauptanwendungsgebiet sind Synchron
ringe, von denen hohe Belastungsgrenzen gefordert werden.
Zur Erzielung der erforderlichen Eigenschaften sind ver
schiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden. So ist aus
der DD-PS 89 727 ein Reibelement für Öllauf bekannt, das
für Einscheiben- und Lamellenkupplungen, Bremsen oder Syn
chronringe bestimmt ist. Dieses bekannte Reibelement wird
pulvermetallurgisch hergestellt. Dabei erhält Eisenpulver
metallische Zusätze von Nickel, Kupfer und Blei sowie Graphit,
jeweils pulverförmig. Die Verwendung von Blei hat sowohl
bei der Herstellung als auch beim Gebrauch des Reibelementes
eine erhebliche Gesundheitsgefährdung zur Folge. Außerdem
neigt das aus diesem Werkstoff hergestellte Reibelement
wegen seines vergleichsweise zu geringen Graphitgehaltes
bei höheren Belastungsparametern zu starken Adhäsionserschei
nungen, die sich in einem ungleichförmigen Momentaufbau
und Freßerscheinungen äußern.
Das DE-GM 73 42 680 beschreibt einen Synchronring aus Sin
terstahl, auf den eine dünne Molybdänschicht im Bereich
der Reibfläche aufgetragen ist. Molybdän-Spritzmaterial
ist ein teurer Werkstoff. Es muß in der Regel auf dem Syn
chronring durch Schleifen auf die geforderten Oberflächen
maße gebracht werden. Die aufgetragene Schicht besitzt
eine relativ große Oberflächenrauhigkeit, so daß die tat
sächlich wirksame Reibfläche vergleichsweise klein ist.
Insbesondere hierdurch kann es zu starken Erhitzungen in
der Reibfläche kommen, was ein Fressen von Synchronring
und Synchronkörper sowie eine Ablösung der Molybdänschicht
nach sich ziehen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sinterreib
werkstoff zu schaffen, der bei ausreichendem Reibwertniveau
hohen Belastungen standhält, insbesondere hinsichtlich
Flächenpressung und Reibgeschwindigkeit. Dieser Sinterwerk
stoff soll kostengünstig beim Herstellen von reibschlüssi
gen Elementen- insbesondere von Synchronisierungskörpern,
wie Synchronringen, verwendet werden können. Außerdem soll
die Recycelbarkeit des Sinterreibwerkstoffes und der unter
seiner Verwendung hergestellten reibschlüssigen Elemente
verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß der pulverförmige Werkstoff einen Anteil an Graphit
von 15 bis 30 Volumenprozent und einen Legierungsanteil
von 0,3 bis 6 Masseprozent Phosphor, Bor und/oder Schwefel
aufweist.
Durch den Anteil des Graphits von mindestens 15 Volumenpro
zent wird das Reib- und Verschleißverhalten des Werkstoffes
optimiert. Die Legierungsanteile, insbesondere wenn diese
nicht nur im Eisen gelöst, sondern auch als Phosphide,
Boride oder Sulfide des Eisens vorliegen, setzen die Neigung
der Eisen-Matrix zum Verschweißen oder Fressen stark herab.
Durch den Verzicht auf Blei wird die Gesundheitsgefährdung
bei der Herstellung des bekannten Werkstoffes beseitigt.
Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung ein relativ grobkörni
ges Graphitpulver oder eine Graphitpulvermischung mit einer
hohen Teilchengrößenverteilungsbreite eingesetzt. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Graphit
um Naturgraphit, mit dem das gewünschte Korngrößenspektrum
erreicht wird. Dies erfolgt vor allem dann, wenn in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung die mittlere Körnung des Natur
graphits 20 bis 120 µm beträgt.
Der Sinterreibwerkstoff gemäß der Erfindung kann so ausge
staltet werden, daß er einen Anteil von 5 bis 15 Volumenpro
zent nichtmetallischer Stoffe enthält, die aus Metalloxiden,
Metallkarbiden und/oder Erdalkalisulfaten konstituiert
werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diese
Stoffe nicht als Chemikalie, sondern vorzugsweise als natür
licher Stoff in Form von Mineralmehl eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen
eines Reibbelags aus einem vorstehend beschriebenen Sinter
reibwerkstoff. Dabei werden die pulverförmigen Ausgangskom
ponenten innig gemischt, mit einem Druck von 300 bis 800 MPa
verpreßt und bei einer Temperatur von 950 bis 1150°C
in Schutzgasatmosphäre gesintert. Bei der Schutzgasatmos
phäre kann es sich um inerte oder reduzierte Atmosphäre
handeln.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein reibschlüssiges Ele
ment, insbesondere einen Synchronring, mit einem Reibbelag
aus dem vorstehend beschriebenen Sinterreibwerkstoff. Dabei
besteht der Träger für den Reibbelag aus Sinterstahl. Auf
diese Weise kann das Fügeproblem gemäß der Erfindung entwe
der durch gemeinsames Pressen und Sintern von Reibbelag-
und Trägerwerkstoff oder durch Aufsintern des Reibbelagwerk
stoffes auf einen Stahlträger gelöst werden. Der Reibbelag
stellt im ersten Fall einen Bestandteil des Gradientengefü
ges eines Sinterstahlsynchronringes dar. Es muß hervorgeho
ben werden, daß diese Art des Fügens besonders kostengünstig
ist.
Tests haben ergeben, daß der Reibwerkstoff das für den
Einsatz in Synchronisierungen erforderliche Reibwertniveau
aufweist. Der Axialverschleiß beträgt bei normaler Belastung
nach 100 000 Schaltungen weniger als 0,5 mm.
Am Beispiel eines Synchronringes mit einem Reibbelag gemäß
der Erfindung kann die Recycelbarkeit veranschaulicht wer
den, da der Synchronring die gleiche Werkstoffbasis wie
die Konstruktionswerkstoffe des Getriebes aufweist.
Claims (9)
1. Sinterreibwerkstoff in Pulverform mit Eisen-Matrix und
einem Anteil an Graphit zum Herstellen reibschlüssiger
Elemente, insbesondere von Synchronisierungskörpern,
gekennzeichnet durch einen Anteil an Graphit von 15 bis
30 Volumenprozent und einen Legierungsanteil von 0,3 bis
6 Masseprozent Phosphor, Bor und/oder Schwefel.
2. Sinterwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Graphit aus Naturgraphit oder einer Mischung von
Naturgraphiten besteht.
3. Sinterreibwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mittlere Körnung des Naturgraphits 20
bis 120 µm beträgt.
4. Sinterreibwerkstoff nach einem der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Anteil von
5 bis 15 Volumenprozent nichtmetallischer Stoffe enthält,
die aus Metalloxiden, Metallkarbiden und/oder Erdalkalisul
faten konstituiert sind.
5. Sinterreibwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Metalloxide, Metallkarbide und/oder Erdalkali
sulfate als natürliche Stoffe in Form von Mineralmehlen
vorliegen.
6. Sinterreibwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er ein Porenvolumen von bis
zu 40% aufweist.
7. Verfahren zum Herstellen eines Reibbelags aus einem
Sinterreibwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Sinterreib
werkstoff mit einem Druck von 300 bis 800 MPa verpreßt
und bei einer Temperatur von 950 bis 1150°C in Schutz
gasatmosphäre gesintert wird.
8. Reibschlüssiges Element, insbesondere Synchronring,
mit einem Reibbelag aus einem Sinterreibwerkstoff nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Träger für den Reibbelag aus Sinterstahl besteht, und
der Reibbelag einen Bestandteil eines Gradientengefüges
darstellt.
9. Reibschlüssiges Element, insbesondere Synchronring mit
einem Reibbelag aus einem Sinterreibwerkstoff nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Reibbelag auf einen Träger aus Stahl gesintert ist.
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GKN SINTER METALS GMBH & CO. KG RADEVORMWALD, 4247 |