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Verfahren zum Herstellen von Bremstrommeln Die Erfindung bezieht sich
auf Bremstrommeln, und zwar insbesondere auf ein Schleudergußverfahren zu deren
Herstellung. Es handelt sich hauptsächlich um die Herstellung von Bremstrommeln
für Kraftfahrzeuge, und zwar wird der Bremsring oder Bremsflansch der Bremstrommel
in neuartiger Weise hergestellt. Es gibt bereits Verfahren, bei welchen geschmolzenes
Gußeisen, welches auf eine Temperatur von ungefähr 155o° oder höher erhitzt worden
ist, in eine sich drehende Form oder einen sich drehenden, einen Teil der Bremstrommel
bildenden Stahlblechmantel eingegossen wird, um einen Bremsring zu bilden,. der
sich durch gute Dauerhaftigkeit und gute Bremseigenschaften auszeichnet. Erfindungsgemäß
wird nun nicht etwa reines Gußeisen in die sich drehende Form hineingegossen, sondern
es wird eine Legierung aus Gußeisen und einem spezifisch schwereren Metall verwendet,
welche im flüssigen Zustand in die sich drehende Form eingegossen wird, wobei die
Drehgeschwindigkeit so hoch gewählt wird, daß das schwere Metall sich teilweise
von dem Gußeisen absondert, um die äußere Umfangsschicht der in der Form oder dem
Blechmantel entstehenden Ausfütterung zu bilden. Ein derartiger Bremsring oder Bremsflansch
hat nicht nur die gewünschte weiche Bremsfläche, welche von dem Gußeisen herrührt,
sondern am Außenumfang des Bremsringes befindet sich ein Metallring, der äußerst
schwer und fest ist und ein Brechen oder Springen verhütet, wenn die Bremsen plötzlich
stoßweise angesetzt werden sollten. Es ist erfindungsgemäß nicht mehr notwendig,
den Bremsring außergewöhnlich dick herzustellen, sondern die Verwendung des schwereren
Metalls, durch welches die äußere Umfangsschicht des Bremsflansches gebildet wird,
gestattet die Verwendung von bedeutend dünneren und daher auch leichteren Bremsflanschen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Bremsflansch
oder Bremsring herzustellen, dessen Bremsfläche im wesentlichen frei von Poren oder
anderen Fehlern ist, wobei dieser Bremsring sehr leicht mit einer Unterstützung
oder Versteifung aus gewalztem oder gepreßtem Trommelmetall versehen werden kann.
Man kann auch an dem Außenumfang des gegossenen Bremsringes einen besonderen Stahlblechmantel
anordnen. Soll ein Stahlblechmantel mit einer aus Bremsmetall bestehenden Ausfütterung
versehen werden, dann erhitzt man diesen Stahlblechmantel
genügend;
um -ein -plötzliches Abkühlen des in 'denselben hineingegossenen geschmolzenen Metalls
zu verhüten, und dann wird dieser Stahlblechmantel langsäm durch. eine geeignete
Vorrichtung in Drehung ve setzt; zum Schluß wird eine abgemesseß Menge der geschmolzenen
Legierung, die vor-` zugsweise aus Gußeisen mit Kupfer besteht, eingegosssen. Hierauf
wird die Umdrehung des Stahlblechmantels erhöht, bis eine genügende Menge des Kupfers
mit dem inneren Umfang des Stahlblechmantels in Berührung kommt und sich von der
Legierung abgeschieden hat. Diese dünne Kupferschicht trennt also das geschmolzene
Gußeisen von den -Stahlblechmantel, und sie dient dazu, das Gußeisen dauernd und
einheitlich mit dem Stahlblechmantel zu verbinden.
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Die Verwendung von Kupfer in der Legierung hat ferner die Vorteile,
daß die Legierung bei einer niedrigeren Temperatur als wie bisher vergossen werden
kann, beispielsweise so niedrig wie' 126o° C, und daß die Kupferschicht eine schnelle
Ableitung der beim Bremsen entstehenden Wärme begünstigt.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis, eine
flüssige Legierung, welche Metalle verschieden spezifischen Gewichts enthält, dadurch
in ihre Bestandteile zu zerlegen, indem man die Legierung einem Schleudergußverfahren
unterwirft, ist allerdings schon früher in verschiedener Weise ausgenutzt worden.
So ist es beispielsweise bekannt, zwecks möglichst fehlerfreier Herstellung von
Schleudergußkörpern zusammen mit dem Gießmetall ein schwereres und ein leichteres
Metall in die Schleuderform einzuführen, so daß der Gußkörper zwischen das schwerere
Metall und das leichtere Metall sich an der Innenfläche des entstehenden Gußkörpers
ablägert und die aus dem Gußkörpermetall sich abscheidenden Unreinheiten von der
äußeren bzw. inneren Hilfsmetallschicht aufgenommen werden. Die aus dem sch-,vereren
und leichteren Metall bestehenden Schichten werden nach Erstarrung des Gußkörpers
entfernt, z. B. - durch Abschmelzungen. Man hat auch schon vorgeschlagen, unreine
Metallverbindungen durch Anwendung eines Schleuderverfahrens zu reinigen und in
ihre Bestandteile zu zerlegen, wobei man gegebenenfalls den Unreinheitsgrad zunächst
durch besondere Zusätze erhöht, um eine möglichst gründliche Trennung zu erreichen.
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Erfindungsgemäß handelt es sich aber nicht darum, einen möglichst
reinen Schleudergußkörper zu erzeugen oder um eine Metallverbindung zu reinigen,
sondern es handelt sich darum, eine Bremstrommel mit , einer Reibungsschicht oder
einem Bremsmantel aus verschiedenen Materialien zu versehen, welche nicht nur fest
zusammenhalten und ein ein-.beitliches Ganzes bilden, sondern auch eine :gute Ableitung
der Bremswärme gewähr--,1'1`sten.
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".>Zwecks `näherer Erläuterung der Erfindung `SCi11 nunmehr auf die
Zeichnung Bezug genommen werden.
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Abb. i ist ein Mittelschnitt durch eine Bremstrommel, die gemäß dem
Verfahren der Erfindung hergestellt worden ist; Abb. 2 ist ein senkrechter Mittelschnitt
einer Vorrichtung, welche zur Ausführung; des Verfahrens der Erfindung benutzt werden
kann, um einen gegossenen Bremsflansch zu erzeugen; Abb. 3 ist ein senkrechter Mittelschnitt
durch eine ringförmige Form, in welcher der Bremsring gegossen wird, wobei das Innere
dieser Form der gewünschten Außengestalt des Bremsringes angepaßt ist; Abb. 4 ist
ein senkrechter Mittelschnitt durch einen aus feuerfestem Material bestehenden Verteiler
für das flüssige Metall, welches beim Schleudergießen verwendet wird.
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Die in der Abb. 3 dargestellte Form zum Gießen eines Bremstrommelringes
oder Flansches besteht aus einem äußeren Blechring i, welcher mit oberen und unteren
ringförmigen Flanschen :2 und 3 versehen ist, die nach einwärts gebogen sind und
sich im wesentlichen waagerecht erstrecken. Der äußere Ringteil i ist etwas konisch
ausgebildet, und zwar vergrößert sich der Durchmesser dieser Ringteile von unten
nach oben. Der ringförmige Flansch 3 erstreckt sich weiter nach einwärts als der
Flansch 2. Im Innern dieses Ringes wird eine getrocknete Sandform angeordnet, bestehend
aus den Teilen 4, 5 und 6, die in ihrer Gesamtheit sich den Innenwänden des Metallringes
1, 2, 3 anpassen. Die Flansche 5 und 6 der Sandform erstrecken sich nach den inneren
Rändern der Flansche und 3. Die innere Ringwandung 7 der Form hat dieselbe Gestalt
wie der Außenumfang des zu gießenden Bremstrommelringes und kann mit ringförmigen
Nuten und Vertiefungen versehen sein, uni ringförmige Rippen und entsprechende dickere
Teile des Metalls an dem gegossenen Bremstrommelring zu erzeugen.
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In der Abb. 2 ist beispielsweise eine Schleudergußmaschine dargestellt,
welche zur Herstellung des Bremstrommelringes der Erfindung benutzt werden kann.
Diese Maschine besitzt eine senkrechte Welle 8, welche in geeigneten oberen und
unteren Lagern 9 und i o drehbar unterstützt ist. Das untere Lager befindet sich
unmittelbar oberhalb einem Schmiermittelbehälter ii. Die Welle 8 ist
hohl
und hat im Innern ihres unteren Endes ein Gangrad 12, das dazu dient, bei der Drehung
der Welle das Schmiermittel von dem Behälter i z nach aufwärts in das Innere der
Welle 8 hineinzutreiben. Der Hohlraum der Welle vergrößert sich konisch nach aufwärts,
und das Schmiermittel kann in der Nähe des oberen Endes dieser Hohlwelle aus waagerechten
Löchern austreten, welche das Schmiermittel dem oberen Lager g zuführen. Überschüssiges
01 wird von hier aus durch die Röhre 13 nachdem Behälter i i zurückgeleitet.
Das untere Lager io wird infolge seiner Nähe zu dem Schmiermittelbehälter von demselben
unmittelbar geschmiert, wobei die senkrechten Löcher in der unteren Befestigungsmutter
dazu dienen, das Öl zu dem Lager zu führen.
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An dem oberen Ende der Welle 8, oberhalb der Unterstützung für die
Welle und den Lagern ist ein ringförmiges Metallgehäuse 14 befestigt, welches mit
der Welle sich dreht. Die freie obere Kante dieses Gehäuses erstreckt sich, wie
bei 15 gezeigt ist, waagerecht und ist mit einer unterschnittenen Ringnut versehen,
in welche Haltesegmente 16 hineinragen, die dazu dienen, die Form für den Gußring
in dem Gehäuse festzuhalten. Diese Segmente sind derart ausgebildet, daß sie infolge
der Fliehkraft sich nach auswärts bewegen und dadurch in die unterschnittene Nut
keilartig hineingetrieben werden. Es wird hierdurch die Form, welche in diesem Gehäuse
eingesetzt ist und welche sich der Innenwandung dieses Gehäuses anpaßt, sicher festgehalten,
um sich mit dem Gehäuse zu drehen.
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Ein Führungsstift, der dazu dient, einen Verteiler für das geschmolzene
Metall in Stellung zu halten; ist mit seinem unteren Endteil 17 in dem oberen Ende
der Hohlwelle 8 befestigt. Der nach aufwärts ragende Teil 18 dieses Führungsstiftes
hat einen kleineren Durchmesser und dient zur Aufnahme des Verteilers ig. Der Verteiler
ig hat eine mittlere üfnung mit einem oberen zylindrischen Teil 2o und einem unteren
konischen Teil 21 (Abb. 4.), die sich der Form des Führungsstiftes anpassen. Ein
Teil 22 geht durch das obere Ende des Teiles 18 des Führungsstiftes hindurch und
kommt gegen die obere Seite des Verteilers ig zu liegen, um diese Teile fest miteinander
zu verbinden. Ferner sind an der oberen Seite des Verteilers in einem Abstand voneinander
Augenbolzen 23 angeordnet, wie die Abb. q. zeigt, damit man den Verteiler, der während
der Betriebsweise der Maschine sehr heiß wird, bequem handhaben kann. Die Augen
an dem oberen Ende des Bolzens 2a lassen sich bequem erfassen und gestatten so eine
leichte Handhabung des Verteilers.
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Der Verteiler hat die Gestalt eines abgestumpften Kegels und dient
dazu,. das offene untere Ende der Form abzuschließen. Das geschmolzene Metall wird,
wie die Abb. 2 andeutet, auf die Kegelfläche des Verteilers gegossen, um dann nach
abwärts und nach auswärts zu strömen, um so gegen die inneren Seiten der Sandform
zu geraten, welche vorzugsweise getrocknet ist.
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Das geschmolzene Metall, welches in die Form eingegossen wird, ist
eine Legierung, bestehend vorzugsweise hauptsächlich aus zwei Metallen. Als Beispiel
sei erwähnt, daß diese Legierung aus Eisen und Kupfer bestehen kann. Diese Legierung
wird auf eine Temperatur erhitzt, welche recht wesentlich oberhalb ihres Schmelzpunktes
liegt, und wird erst dann in die sich drehende Form eingegossen. Infolge der Fliehkraft
wird diese Legierung gegen die im wesentlichen senkrechte Innenfläche der Ringform
getrieben und steigt an dieser Wand nach aufwärts; sie kann aber nicht über den
oberen, nach einwärts ragenden Ringflansch 5 vorbeiströmen. Die Legierung füllt
also alle Nuten und Vertiefungen an der Innenfläche der Form aus. Die Welle 8 und
das daran befestigte Gehäuse 14., ang welcher sich die Form befindet, wird mit hoher
Geschwindigkeit gedreht. Eine Umfangsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls von
im wesentlichen goo m j e Minute hat die Wirkung, daß die beiden Metalle der Legierung,
welche verschiedene spezifische Gewichte haben, wie z. B. Gußeisen und Kupfer, sich
voneinander trennen, und zwar geht das schwerere Metall nach auswärts und bildet
die äußere Umfangsschicht des Bremsringes. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit noch
stärker erhöht wird, bis auf ungefähr i5oo m je Minute, dann findet eine völlige
Trennung von Kupfer und Eisen statt, so daß der äußere Ringteil 25 des hergestellten
Bremsringes einschließlich der nach auswärts ragenden Ringrippe aus Kupfer besteht,
während an der Übergangsstelle zwischen Kupfer und Gußeisen, welche durch die gestrichelten
Linien 26 angedeutet ist, keine scharfe Trennung der beiden Metalle stattfindet,
sondern es bildet sich hier eine Übergangszone, wo das Kupfer innig mit dem Gußeisen
vermischt ist. Diese Ergebnisse werden erzielt, wenn man den Kupferbestandteil in
der Legierung nicht größer als 15 °'o der Gesamtmasse macht.
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Die Temperatur des geschmolzenen Metalls beim Gießen kann zwischen
126o° und 165o° C schwanken, wenn man eine Legierung verwendet, die, wie beschrieben,
aus Gußeisen und Kupfer besteht. Kupfer schmilzt bei io83° C «und Gußeisen je nach
seiner Zusammensetzung bei 1o38 bis 12o5° C. Bei iz6o° C ist jedoch die gesamte
Metallmasse geschmolzen und befindet sich bereits
etwas oberhalb
der Schmelztemperatur. Beim Gießen wird vorzugsweise eine Temperatur gewählt, die
genügend oberhalb dem Schmelzpunkt der geschmolzenen Metalle liegt, damit die Metalle
in einer kurzen Zeit in einem leicht flüssigen Zustand verbleiben" so so daß eine
leichte Trennung -derselben unter dem Einfluß der Fliehkraft vor sich gehen kann:
Auch wird durch eine etwas stärkere Erhitzung eine zu schnelle Erstarrung verhütet:
Eine zu schnelle Erstarrung oder Verdickung der geschmolzenen Metalle wird natürlich
eine Trennung dieser Metalle voneinander erschweren oder sogar unmöglich machen.
Auch müssen irgendwelche Gase, Unreinheiten, Schlacke o. dgl. die Möglichkeit haben,
frei durch das geschmolzene Metall hindurch zu wandern, um zu der inneren Fläche
des Gußringes zu geraten, so daß irgendwelche Fehlerstellen im Innern des Gußringes,
wie' Poren u. dgl. oder eingeschlossene Schlacken - oder andere Unreinheiten, die
die Bremswirkung verschlechtern würden, vermieden werden. Die Innenfläche des gegossenen
Bremsringes wird später ausgearbeitet bzw. ausgedreht, und hierbei werden dann irgendwelche
Unreinheiten an der Innenfläche beseitigt. Aus diesem Grunde sollte eine Temperatur
beim Gießen vermieden werden, welche nur- sehr wenig oberhalb der Schmelztemperatur
liegt. Vorzugsweise verwendet man also eine Temperatur, die erheblich "höher als
die Schmelztemperatur der Legierung liegt.
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Die in dieser Weise hergestellte Bremstrommel verfügt, wenn man eine
Legierung aus Gußeisen und Kupfer verwendet hat, über eine innere Brerüsfläche aus
Gußeisen.und eine äußere Verstärkungshülse.aus Kupfer, welche nicht so brüchig ist
als Gußeisen, sondern sich durch Zähigkeit und -Festigkeit auszeichnet. Der hergestellte
Bremstrommelring hat die gewünschte weiche Bremsfläche, besitzt jedoch eine äußerst
gute Festigkeit-und hat trotzdem kein zu hohes Gewicht, welches man erhalten würde,
wenn man` -die Bremstrommel ausschließlich aus Güßeisen herstellen würde. Der Kupfermantel
am Außenumfang. des- Bremstrommelringes liefert- die notwendige Zähigkeit und Festigkeit,
um ein Springen und Brechen der Bremstrommel bei auftretenden Stößen zu verhüten.
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Wie bereits-bemerkt worden ist, hängt die Trennung der Metalle in
der-flüssigenLegierung von der Umfangsgeschwindigkeit ab, mit welcher die Form gedreht
wird. Höhere Geschwindigkeiten, welche eine Umfangsgeschwindigkeit -von im wesentlichen
r 5oo m j e Minute in dem geschmolzenen Mantel. erzeugen, sind günstiger als kleine
-Umfangsgeschwindigkeiten von goo m j e Minute, weil bei der höheren Geschwindigkeit
eine leichtere Trennung des Gußeisens von dem Kupfer stattfindet. Die günstigste
Geschwindigkeit lä.ßt sich am besten durch Versuche ermitteln.
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Während in dem obigen Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Egfindung
lediglich zwei Metalle, nämlich Gußeisen und Kupfer, erwähnt worden sind, so ist
dennoch die Erfindung nicht etwa auf die Verwendung dieser beiden Metalle beschränkt.
Man kann sehr wohl die Legierung aus anderen Metallen herstellen; d. h. man verwendet
beispielsweise an Stelle von Kupfer ein anderes Metall, während man Gußeisen infolge
sehr guter Bremseigenschaften beibehält. Will man aber den hergestellten Ring für
andere Zwecke als Bremsringe benutzen, dann kann man selbstverständlich für Gußeisen
ein anderes Metall verwenden, welches für@die gedachten Zwecke am günstigsten ist.
Verwendet man andere Metalle mit anderen' - spezifischen Gewichten, dann ist natürlich
die anzuwendendeUmfangsgeschwindigkeit, die zur Trennung der Metalle erforderlich
ist, entsprechend den Schwergewichten dieser Metalle verschieden. Wenn die spezifischen
Gewichte der verwendeten Metalle näher zusammenliegen als die spezifischen Gewichte
von Kupfer und Eisen, dann ist es erforderlich; die Umfangsgesclhwindigkeiten beim
Gießen zu erhöhen. Sind -a.ndererseits jedoch die spezifischen Gewichte der verwendeten
Metalle -weiter voneinander entfernt als: die von Kupfer und Eisen, dann läßt sich
bereits eine- Trennung der Metalle bei geringerer Umfangsgeschwindigkeit erreichen.
Während ferner die Temperatur, bei welcher das Gießen vorgenommen wird, vorzugsweise
recht erheblich oberhalb der Schmelztemperatur der Metalle liegt, soll insbesondere
dann, wenn Gußeisen mit einem anderen Metall verwendet wird, welches einen Schmelzpunkt
in der Nähe von. zog2° C hat, die Zusammensetzung des Gußeisens mit Bezug auf den
Schmelzpunkt bestimmend sein, und die Temperatur der Legierung, welche in die Form
eingegossen wird, kann geringer sein, wenn Gußeisen verwendet wird, welches bei
geringerer Temperatur schmilzt, als wenn ein Gußeisen verwendet wird, welches bei
höherer Temperatur schmilzt. Ferner macht ein höherer Phosphorbestandteil im Gußeisen
dasselbe bedeutend flüssiger, als wenn ein niedrigerer Phosphorbestandteil verwendet
wird, und die Temperatur, auf welche man die Mischung von Gußeisen und Kupfer erhöhen
muß, um diese Mischung zu vergießen, kann geringer sein, wenn man Gußeisen mit hohem
Phosphorgehalt verwendet, als wenn man Gußeisen mit niedrigem Phosphorgehalt verwendet.
Aus -diesem Grunde ist im vorhergehenden .gesagt worden, daß die Temperaturder Legierung
beim Vergießen zwischen 226o
bis 1650' C schwanken kann, um alle
diese verschiedenen Zustände und- verschiedenen 'Zusammensetzungen des Gußeisens
zu berücksichtigen.
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Nachdem in der beschriebenen Weise der Bremsring hergestellt worden
ist, kann man denselben mit einem Rücken 27 aus Schmiedeeisen, Walzeisen
oder Stanzeisen versehen, wobei dieser Rücken mit einem Bremsring verschweißt oder
in anderer Weise dauernd befestigt wird, wie die Abb. i zeigt.
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Die Schleudergußmaschine, welche in der Abb. a gezeigt ist, wird in
geeigneter Weise durch ein Getriebe in Drehung versetzt, welches mit dem Zahnrad
28 an der Hohlwelle 8 verbunden ist. Ferner sitzt an der Hohlwelle 8 eine Bremstrommel
29, welche durch Betätigung eines Bremsbandes schnell zum Anhalten gebracht werden
kann, wenn die Gießung des Bremsringes beendet ist. Die in der Abb. z dargestellte
Maschine zeigt ferner lediglich eine Maschine von vielen möglichen Maschinen, die
zur Ausübung des Verfahrens der Erfindung verwendet werden können, und es ergibt
sich hieraus, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung der beschriebenen Maschine
beschränkt ist.