DE650739C

DE650739C - Process for the production of brake drums, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE650739C
Application number: DEG86016D
Authority: DE
Original assignee: General Motors Research Corp
Current assignee: General Motors Research Corp
Priority date: 1932-07-13
Filing date: 1933-07-07
Publication date: 1937-09-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bremstrommeln, insbesondere von Bremstrommeln für Kraftfahrzeuge. Es ist bekannt, Bremstrommeln aus Stahl S mit niedrigem Kohlenstoffgehalt durch Formgebung in kaltem Zustande herzustellen. Hierbei entstehen in den Trommeln Spannungen, die ein Verziehen der Laufflächen bewirken, d. h. die Lauf- oder BremsflächenThe invention relates to a method for manufacturing brake drums, in particular of brake drums for motor vehicles. It is known to form brake drums made of low carbon steel S by molding to be produced in cold condition. This creates tension in the drums, which warps the running surfaces cause d. H. the running or braking surfaces

10, werden unrund. Bei Kaltformung der Bremstrommeln muß daher stets eine Nachbearbeitung der Bremsflächen erfolgen. 'Hierdurch wird aber praktisch auch nur erreicht, daß die Bremsflächen anfänglich rund sind.10, become out of round. When cold-forming the brake drums, reworking must therefore always be carried out the braking surfaces. 'But in practice this only achieves that the braking surfaces are initially round.

Später werden die im Material verbliebenen Spannungen wieder ein Verziehen der Bremsflächen bewirken.Later, the tensions remaining in the material will cause the braking surfaces to warp again cause.

Es ist bereits bekannt, bei der Kaltformung der Bremstrommeln zwei Arbeitsgänge anzuwenden, um eine runde Form der Bremsflächen zu erhalten. Man hat zunächst im ersten Arbeitsgang die "Trommeln so gepreßt, daß die Bremsflächen konische Form erhielten. Darauf wurden in einem zweiten Arbeitsgang unter Verkleinerung des Durch-messers der Bremstrommeln die Flächen nach innen gedrückt und in die runde Form gebracht. Aber auch mit diesem Verfahren ist es nicht möglich, Spannungen im Material zu vermeiden und die Nachwirkungen dieser Spannungen zu verhindern. Praktisch können diese Spannungen nur durch Glühen beseitigt werden. Glüht man eine im kalten Zustande geformte Bremstrommel und preßt sie nach dem Glühen nochmals in eine Matrize, so kann man an und für sich runde Bremsflächen erzielen. Diese Bremstrommeln haben aber den Nachteil, daß das Material durch das Glühen zu weich wird und zur Riefeiibildung neigt. Praktisch muß auch hier eine nachträgliche Bearbeitung eintreten, da die durch das Glühen entkohlte Oberflächenschicht durch Abdrehen beseitigt werden muß.It is already known that there are two steps in the cold forming of the brake drums apply to get a round shape of the braking surfaces. First of all, in the First step the "drums are pressed so that the braking surfaces are conical received. Then, in a second work step, the diameter was reduced the brake drums pressed the surfaces inwards and brought them into the round shape. But also with this method it is not possible to avoid stresses in the material and prevent the after-effects of these stresses. Practically these stresses can only be removed by annealing. One glows one in the cold Form a formed brake drum and press it again into a die after annealing, so you can achieve round braking surfaces in and of themselves. These brake drums have the disadvantage that the material becomes too soft due to the glow and tends to form grooves. Practically must A subsequent processing also occur here, since it was decarburized by the annealing Surface layer must be removed by turning.

Erfindungsgemäß sollen die Bremstrommein ebenfalls aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden; um aber ohne jede Nachbearbeitung genau runde Bremsflächen zu erhalten, die .nicht zur Riefenbildung neigen, werden die Bremstrommein im kalten Zustande zunächst mit einem kleineren Durchmesser geformt, als dem gewünschten entspricht. Hierauf werden .die Trommeln geglüht und die Bremsflächen der Trommeln hierbei gleichzeitig mit Kohlen-.stoff angereichert, und zwar beispielsweise 0,25 bis ι mm tief, worauf dann in einem weiteren Arbeitsgang die Trommeln auf demAccording to the invention, the brake currents should also be made of steel with a low carbon content getting produced; but in order to get exactly round braking surfaces without any post-processing, which do not cause scoring tend to be the brake currents in the cold state initially with a Shaped smaller diameter than the desired one. Thereupon .the The drums are annealed and the braking surfaces of the drums are simultaneously coated with carbon enriched, for example 0.25 to ι mm deep, whereupon in another Operation the drums on the

größeren Durchmesser durch Pressen gedehnt werden. Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die ursprünglich in den Trommeln vorhandenen Spannungen durch Glühen beseitigt werden, während gleichzeitig eine Entkohlung der Bremsflächen nicht nur vermieden, sondern im Gegenteil eine zusätzliche Kohlung, d.h. Härtung der Bremsflächen, stattfindet. Diese Härtung erfolgt ίο nur in den Bremsflächen, so daß durch die nachträgliche endgültige Formgebung, d. h. durch das Dehnen der Trommeln auf den richtigen Durchmesser, neue schädliche Spannungen in den Trommeln nicht' mehr entstehen können.larger diameter stretched by pressing will. This process ensures that the original in the drums existing stresses are eliminated by annealing, while at the same time not only avoiding decarburization of the braking surfaces, but on the contrary an additional carbonization, i.e. hardening of the braking surfaces, takes place. This hardening takes place only in the braking surfaces, so that through the subsequent final shaping, d. H. by stretching the drums on the correct diameter, new harmful tensions in the drums no longer arise can.

Wichtig ist, daß bei der endgültigen Formgebung die Trommeln eine bleibende Formänderung erfahren, d. h. das Material muß über die Fließgrenze hinaus gestreckt werden. Der anfängliche Durchmesser der Trommeln muß daher so bemessen sein,, daß die Trommeln am Umfang eine Streckung von mindestens 0,5 bis 1 °/₀ erleiden. Es ist im übrigen aber auch möglich, die Trommeln im ersten Arbeitsgang auf einen entsprechend größeren Durchmesser zu formen und dann bei der letzten Formgebung die Trommeln auf das gewünschte Maß zusammenzudrücken. It is important that the drums undergo a permanent change in shape when they are finally shaped, ie the material must be stretched beyond the yield point. The initial diameter of the drums must therefore be dimensioned so that the drums undergo _{an elongation of at least 0.5 to 1 ° / 0 on the circumference.} In addition, it is also possible to shape the drums to a correspondingly larger diameter in the first working step and then to compress the drums to the desired size in the final shaping.

Um mit Sicherheit Spannungen in den Trommeln beim letzten Arbeitsvorgang zu verhindern, ist es zweckmäßig, beim letzten Arbeitsgang noch eine Auswölbung in der Rückwand der Trommeln anzubringen, um jede Verformung dieser Trommelteile, die etwa von dem zweiten Arbeitsgang herrühren könnte, wieder zu entfernen.To be sure of tension in the drums during the last work process prevent it, it is useful to add a bulge in the last step Rear wall of the drums to be attached to any deformation of these drum parts that could possibly originate from the second operation to remove again.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im übrigen auch dann zweckmäßig, wenn eine Nachbearbeitung der Bremsflächen vorgenommen wird. Dies kann z. B. dann erwünscht sein, wenn bestimmte Bremsbelagstoffe verwendet werden, die eine weniger harte Oberfläche verlangen, als sie nach dem neuen Verfahren erzielt wird. Hierbei haben die nach der Erfindung hergestellten Trommeln den Vorzug, daß infolge ihrer genau runden Form die durch Abdrehen gewonnene Bremsoberfläche von genau gleicher Beschafrenheit ist. Dies ist wesentlich für die Haltbarkeit der Trommeln. Bei den bekannten Verfahren konnte auch beim Abdrehen der Oberfläche infolge der unrunden Form der Trommeln eine gleichmäßige Beschaffenheit der Bremsflächen nicht erreicht werden. Bei dem Glühen und gleichzeitigen Härten der Bremsflächen sollen, wie erwähnt, nur die Bremsflächen, nicht aber die übrigen Teile der Trommeln gehärtet werden. Zu. diesem Zweck werden die nicht zu härtenden Teile, wie dies später noch an Hand der Zeichnung beschrieben wird, abgedeckt. Es wird bemerkt, daß das teilweise Härten von Werkstücken bekannt ist, wobei ebenfalls die nicht zu härtenden Teile der Oberfläche abgedeckt werden.The method according to the invention is also useful if post-processing of the braking surfaces is carried out. This can e.g. B. then desired If certain brake linings are used, one less require a hard surface than can be achieved with the new process. Have here the drums manufactured according to the invention have the advantage that due to their accurate round shape, the braking surface obtained by turning is of exactly the same nature is. This is essential for the durability of the drums. With the known method, it was also possible to turn off Due to the non-circular shape of the drums, the surface has a uniform texture the braking surfaces cannot be reached. During annealing and simultaneous hardening of the braking surfaces should, as mentioned, only the braking surfaces, but not the rest Parts of the drums are hardened. To. for this purpose the not to be hardened Parts, as will be described later with reference to the drawing, covered. It It is noted that the partial hardening of workpieces is known, also the parts of the surface that are not to be hardened are covered.

Die Zeichnung veranschaulicht die verschiedenen Arbeitsgänge in beispielsweiser Darstellung.The drawing illustrates the various operations in an example Depiction.

Fig. ι zeigt eine Bremstrommel im Schnitt nach dem ersten Arbeitsgang,Fig. Ι shows a brake drum in section after the first step,

Fig.. 2 mehrere Trommeln während des zweiten Arbeitsganges,Fig. 2 several drums during the second operation,

Fig. 3 eine Trommel nach dem zweiten Arbeitsgang,3 shows a drum after the second operation,

Fig. 4 dieselbe während des dritten Arbeitsganges, 4 shows the same during the third operation,

Fig. S die fertige Trommel und Fig. 6 eine Trommel in perspektivischer Ansicht mit etwas anders geformter Rückwand. FIG. 5 shows the finished drum and FIG. 6 shows a drum in perspective View with a slightly differently shaped rear wall.

In Fig. ι hat die Trommel 9 übliche Form. Sie besitzt einen Flansch 11' und ist vorzugsweise mit einem Loch 13 in der Rückwand ausgestattet. Diese Trommel ist in kaltem Zustand gewöhnlich aus Stahl oder einer Stahllegierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und guten Kaltforniungseigenschaften gebildet. Der innere Durchmesser der Trommel ist um ein sehr geringes Maß kleiner als der der -fertigen Trommel. Mehrere solcher Trommeln zusammen werden dann der zweiten Verfahrens stufe unterworfen. Es hat sich als empfehlenswert, wenn auch nicht völlig notwendig herausgestellt, eine Platte 15 in den Boden jeder Trommel hineinzutun und dabei einen Spalt- Vj zwischen Platte und Trommelboden frei zu lassen. Danach wird jede Trommel mit carbonisierendem Material 19 gefüllt und mit einer Platte 21 abgedeckt. Eine Anzahl solcher Trommeln wird darauf auf Stützen 25 in einem wärmefesten Behälter 23 aufgestellt, der der Hitze ausgesetzt wird. Die Wärme erteilt der Ringfläche, die in Beruhrung mit dem kohlenstoffhaltigen Material ist, einen hohen Kohlenstoffgehalt. Die Gase können in den Spalt zwischen den Platten 15 und weiter durch die Löcher 13 und um die äußere Oberfläche der Trommeln herum entweichen. Mit Hilfe dieser Behandlung wird die Ringfläche, welche dem Reibungsangriff der Bremsbacken ausgesetzt wird, in hoch kohlenstoffhaltigen Stahl verwandelt, wahrend die übrige Trommel ihre dem niedrigen Kohlenstoffgehalt entsprechenden Eigenschaften behält.In Fig. Ι the drum 9 has the usual shape. It has a flange 11 'and is preferably equipped with a hole 13 in the rear wall. This drum, when cold, is usually formed from steel or a steel alloy with a low carbon content and good cold forming properties. The inner diameter of the drum is a very small amount smaller than that of the finished drum. Several such drums together are then subjected to the second stage of the process. It has, though not proven completely necessary, a plate 15 into emulate as recommended in the bottom of each drum and to leave a gap between the plate and PY drum base free. Thereafter, each drum is filled with carbonizing material 19 and covered with a plate 21. A number of such drums are then placed on supports 25 in a heat-resistant container 23 which is exposed to heat. The heat gives the ring surface that is in contact with the carbonaceous material a high carbon content. The gases can escape into the gap between the plates 15 and further through the holes 13 and around the outer surface of the drums. With the help of this treatment, the ring surface, which is exposed to the frictional attack of the brake shoes, is transformed into steel with a high carbon content, while the rest of the drum retains its properties corresponding to the low carbon content.

Falls gewünscht, kann auch die Umwandlung der ringförmigen Bremsfläche der Trommel in hoch kohlenstoffhaltigen Stahl mit Hilfe eines Gascarbonisierverfahrens geschehen. Um dabei örtliche CarbonisierungIf desired, the conversion of the annular braking surface of the Drum made in high carbon steel with the help of a gas carbonization process. To do this with local carbonization

zu erreichen, wird die Trommel nach der ersten formgebenden Arbeitsstufe allseitig kupferplattiert und danach an der Bremsfläche zur Entfernung der Kupferplattierung geschliffen oder sonst maschinell bearbeitet. Die Trommel ist danach in einer gasförmigen carbonisierenden Atmosphäre zu erwärmen, wodurch der Kohlenstoffgehalt der Trommel nur an der Bremsfläche erhöht wird.
ίο Die Trommeln werden nach dem Erwärmen verhältnismäßig langsam abgekühlt, wodurch in der hoch kohlenstoffhaltigen Schicht sich eine Fläche bildet, die im wesentlichen aus lamellarem Perlit mit oder ohne etwas freiem Zementit besteht. Das Erwärmen entfernt gleichzeitig Spannungen, die in der Trommel während der ersten Formgebungsstufe entstanden sind. Infolgedessen bietet die Reibungsfläche hohen Widerstand gegen Riefenbildung, während gleichzeitig die Entfernung der Spannungen die Gefahr ausschließt, daß die Trommel im Betrieb unrund wird.To achieve this, the drum is copper-plated on all sides after the first shaping work stage and then ground or otherwise machined on the braking surface to remove the copper plating. The drum is then to be heated in a gaseous carbonizing atmosphere, whereby the carbon content of the drum is only increased at the braking surface.
ίο The drums are cooled relatively slowly after being heated, creating a surface in the high carbon layer which consists essentially of lamellar perlite with or without some free cementite. The heating also removes stresses that developed in the drum during the first shaping stage. As a result, the friction surface offers high resistance to scoring, while at the same time the removal of stresses eliminates the risk of the drum becoming out of round during operation.

Für die Fertigformung wird eine Matrize 29 mit einer Patrize 31 verwendet, durch die die Trommel aus ihrem Untermaß, wie gestrichelt dargestellt, auf ihre Fertigform, wie die ausgezogenen Linien in Fig. 4 zeigen, gestreckt wird. Matrize und Patrize sind so gestaltet, daß sie eine Dalle 33 erzeugen, um Beulungen zu glätten oder Raum zur Aufnahme des in der Carbonisierungsstufe verworfenen oder verzogenen Materials, wie in Fig. 3 mit 27 dargestellt, zu schaffen. Die Ausgestaltung dieser Dalle ist unwesentlich; sie kann entweder radial verlaufen wie in Fig. s oder auch ringförmig, wie bei 35 in Fig. 6 gezeigt.For the final molding, a die 29 with a male mold 31 is used through which the drum from its undersize, as shown in dashed lines, to its finished form, such as the solid lines in Fig. 4 show is stretched. Die and patrix are like this designed to create a dalle 33 to smooth out dents or to accommodate space of the material discarded or warped in the carbonization step, as shown in FIG. 3 at 27. the The design of this dalle is insignificant; it can either run radially as in Fig. S or also ring-shaped, as shown at 35 in FIG. 6.

Eine Bremstrommel nach dem einfachen Verfahren gemäß der Erfindung besitzt die gewünschten Eigenschaften wärmegeformter, hoch kohlenstoffhaltiger Stähle oder Sonderlegierungen, ohne die bekannten, diesen Trommeln anhaftenden Nachteile aufzuweisen, während sie erheblich widerstandsfähiger gegen Riefenbildung sind als Trommeln, die nach dem bisherigen Kaltverfahren hergestellt sind. Die Trommeln nach dem Verfahren gemäß der Erfindung sind frei von Spannungen, so daß die üblichen Schwierigkeiten bei kaltgeformten Trommeln, die genaue Form zu erhalten und aufrechtzuerhalten, auf ein Mindestmaß verringert wird.A brake drum according to the simple method according to the invention has the desired properties of thermoformed, high carbon steels or special alloys, without having the known disadvantages inherent in these drums, while they are considerably more resistant against scoring are as drums, which are manufactured according to the previous cold process are. The drums according to the method according to the invention are free from tension, so that the usual difficulties in the case of cold formed drums, maintaining and maintaining the exact shape is minimized.

Während nach diesem Verfahren hergestellte Trommeln so verwendet werden können, wie sie aus der dritten Arbeitsstufe hervorgehen, können sie auch geschliffen, nachgearbeitet oder gewalzt werden, falls es nötig ist, sie einem besonderen Bremsbelag anzupassen.While drums made by this process can be used in this way, as they emerge from the third work stage, they can also be ground, reworked or rolled, if there is it is necessary to adapt it to a special brake pad.

Das Verfahren nach der Erfindung erspart außerdem Zeit für die Herstellung, da die Carbonisierung nur in einer begrenzten Fläche erfolgt, wodurch es möglich ist, ohne einen schlechten Wärmeleiter zwischen dem Behälter und der Trommel auszukommen, so daß die Trommel sehr schnell die Carbonisiertemperatur erreicht.The method according to the invention also saves time for production, since the Carbonization only takes place in a limited area, which makes it possible without get by with a poor heat conductor between the container and the drum, so that the drum reaches the carbonization temperature very quickly.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of brake drums, in particular for motor vehicles, which are made of steel with a low carbon content and when cold initially with a smaller 75 ' Shaped diameter and then stretched to a larger diameter, characterized in that at the same time as the glow between the two shaping steps the braking surface of the drum is enriched with .Karbon, for example 0.25 to ι mm deep.

2. The method according to claim 1, characterized in that the not with carbon enriched rear wall of the drum is provided with an indentation to compensate for the above Distortions or distortions caused by the operation.

3. A method for cementing the brake drum according to claim 1, wherein the parts that are not to be enriched with carbon are covered by a plate or the like are, characterized in that the cover plate for the rear wall of the Drum mounted at a distance from the drum with carbonaceous Material is filled, heated and then slowly cooled down.

1 sheet of drawings