DE69801656T2 - Flugzeugradteil mit korrosions- und verschleissbeständigkeit - Google Patents
Flugzeugradteil mit korrosions- und verschleissbeständigkeitInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlglied mit verbesserter Korrosions- und Verschleißfestigkeit und insbesondere einen Flugzeugradmitnehmer mit verbesserter Korrosionsfestigkeit durch stromlose Vernickelung am Mitnehmerglied und mit Wolframkarbid-Kobalt beschichtete Bereiche davon.
- Flugzeugräder können getrennte Mitnehmerglieder enthalten, die mit dem Rad verschraubt sind. Die Mitnehmerglieder werden von Rotoren der Flugzeugradbremse in Eingriff genommen. Beim Bremsen müssen die Mitnehmer Bremsmoment standhalten, wenn die Bremsrotoren von den Bremsstatoren in Eingriff genommen werden. In der Regel können die Mitnehmerglieder aus gehärtetem und angelassenem Stahl hergestellt sein, um eine hohe Zugfestigkeit zu erzielen, oder aus einer Nickellegierung wie zum Beispiel Inconel®. Mitnehmer aus Inconel® sind in sich korrosionsfest, aber wesentlich teurer als Mitnehmer aus Stahl. Mitnehmer aus Stahl kosten zwar nur einen Bruchteil von Mitnehmern aus Inconel , korrodieren aber, was zu Rißbildung und Versagen des Stahls führen kann.
- Die JP-A-1-258 805 offenbart eine mit einem Karbidcermetmaterial, unter anderem WC 88% - Co 12%, thermisch gespritzte Stahlwalze. Die thermisch gespritzte Schicht wird durch galvanisches Abscheiden mit einer Nickelschicht überzogen. Die JP-A-1-87 005 offenbart ein durch Explosionsspritzen mit WC 6,5% - Co beschichtetes Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeug. Auf diese Schicht ist eine Cu-, Pb- oder Ni-P- Legierungsschicht stromlos abgeschieden.
- In der Regel sind bei einer Stahlbremse Stahlmitnehmerglieder verchromt, wodurch für eine ausreichende Korrosionsfestigkeit in der Bremsenumgebung gesorgt wird. Bei Flugzeugradbremsen mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffbremsscheiben bewirkt jedoch der Kohlenstaub von den Bremsscheiben eine galvanische Reaktion mit den verchromten Stahlmitnehmern, so daß Reinigungsmittel und Enteiser die Verchromung durchbrechen und Korrosion des Stahlglieds verursachen können. Die anschließende Korrosion plus die große Beanspruchung der Teile führt zu Spannungskorrosionsrißbildung und schließlich zu einem Versagen des Teils. Es ist höchst wünschenswert ein Flugzeugrad-Stahlmitnehmerglied mit verbesserter Korrosionsfestigkeit bereitzustellen, um den Stahlmitnehmer vor den Auswirkungen von Kohlenstaub zu schützen und Korrosion und die sich daraus ergebende Rißbildung und Versagen des Teils zu verhindern.
- Die vorliegende Erfindung bietet Lösungen für das obige durch Bereitstellung eines Stahlglieds mit Korrosionsfestigkeit, wobei das Stahlglied ein gehärtetes und angelassenes Stahlglied mit einer hohen Zugfestigkeit umfaßt, wobei zur Erzielung von Verschleißfestigkeit mindestens ein ausgewählter Abschnitt des Stahlglieds mit Wolframkarbid-Kobalt beschichtet und zur Erzielung von Korrosionsfestigkeit das Stahlglied stromlos vernickelt ist.
- Die Erfindung wird unten anhand der einen Flugzeugradmitnehmer darstellenden Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigen:
- Fig. 1 eine Draufsicht eines typischen Stählmitnehmers für ein Flugzeugrad; und
- Fig. 2 einen Teilquerschnitt des Mitnehmers nach Fig. 1.
- Ein Flugzeugradmitnehmer wird in den Fig. 1 und 2 allgemein durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Der Mitnehmer enthält eine innere Endverlängerung 12, die in einem Loch an der Radinnenseite aufgenommen wird, und einen äußeren Eingriffsabschnitt 14, der die Radfläche in Eingriff nimmt und eine Durchgangsöffnung 16 enthält, durch die sich eine Schraube erstreckt, welche in Kombination mit einer Nut den Mitnehmer am Flugzeugrad befestigt. Als Alternative dazu kann der Mitnehmer mittels zweier Öffnungen und Schrauben und Muttern am Rad befestigt sein. Bei einem Flugzeugrad- und Bremsensystem werden die allgemein durch die Bezugszahlen 18 bezeichneten Seitenabschnitte durch am Umfang von Rotoren der Flugzeugradbremse angeordnete Einsätze in Eingriff genommen. Die Rotoren und Statoren der Flugzeugradbremse sind axial entlang der Länge des Mitnehmers 10 ausgerichtet, so daß die Einsätze der Rotoren die Seitenabschnitte 18 in Eingriff nehmen.
- Ein aus einer Nickellegierung, wie zum Beispiel Inconel ® 718, hergestellter Mitnehmer ist in sich korrosionsfest, ist aber aufgrund des verwendeten Materials sehr teuer. Zur Verbesserung der Korrosionsfestigkeit von Mitnehmern aus Inconel®, wurden die Seitenabschnitte der Mitnehmer mit Wolframkarbid-Kobalt beschichtet. Solche Mitnehmer wurden in Flugzeugradbremsen mit Kohlenstoff- Kohlenstoff-Verbundwerkstoffbremsscheiben, die Kohlenstaub erzeugen, verwendet.
- Bei Stahlbremsen, das heißt hochmodernen Bremsen, die Stahlrotoren und -statoren enthalten, die an den Statoren befestigte Bremsbeläge (oder umgekehrt) aufweisen, werden Stahlmitnehmer, wie zum Beispiel der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mitnehmer, verwendet. Die Stahlmitnehmer sind zur Erzielung von Korrosionsfestigkeit vorher verchromt worden. Bei anschließender Verwendung dieser Stahlmitnehmer in einer Kohlenstoff-Flugzeugradbremse verursachte der von den Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffbremsscheiben erzeugte Kohlenstaub jedoch eine galvanische Reaktion mit dem Stahl des Mitnehmers. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die "Streu"-Kraft eines Verchromungssystems im allgemeinen nicht ausreicht, das Loch oder die Öffnung (16) (Fig. 1 und 2) für die Radbefestigungsschraube oder Abschnitte des Befestigungsflansches 14 zu bedecken, wodurch das Grundstahlmaterial der galvanischen Reaktion vom Kohlenstaub und anschließender Korrosion ausgesetzt ist. Da der Stahlmitnehmer eine hohe Belastungsgrenze aufweist (er ist auf eine Endzugfestigkeit von 1,79 - 2,07 Gpa (260-300 000 psi) gehärtet und angelassen), führt die Korrosion zu Spannungskorizentratoren an den betroffenen Bereichen mit anschließender Rißbildung und letztendlich zu einem Versagen des Teils.
- Stahlmitnehmer aus H-11-Legierungsstahl kosten nur einen Bruchteil von Mitnehmern aus Inconel® und sind deshalb höchst wünschenswert zur Bereitstellung von Stahlmitnehmern, die bei einer Kohlenstoff-Flugzeugradbremse verwendet werden können, ohne daß es zu einem durch den von der Bremse erzeugten Kohlenstaub verursachten Versagen kommt.
- Die vorliegende Erfindung liefert die gewünschte Verschleißfestigkeit und verbesserte Korrosionsfestigkeit, die zur Verwendung eines Stahlmitnehmers ohne anschließende Spannungsrißbildung und anschließendes Versagen in einer Kohlenstoffbremse mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffbremsscheiben erforderlich sind. Stahlmitnehmer aus H-11- Legierungsstahlschmiedeteilen werden anfangs gereinigt, um Schmutz, Oxide, Fett und anderes Material, die eine anschließende Bildung von Beschichtungen und galvanischen Überzügen auf der Stahloberfläche verhindern, zu entfernen. Gegebenenfalls kann der Stahlmitnehmer abgedeckt werden, um auf einen ausgewählten Bereich oder ausgewählte Bereiche des Mitnehmers selektiv eine Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung aufzubringen. In Abhängigkeit von der Auftragsart der Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung und der Größe des Bereichs, der beschichtet werden soll, ist eine Abdeckung möglicherweise nicht erforderlich. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die Seitenoder lateralen Bereiche 18 mit einer Wolframkarbid- Kobaltbeschichtung 22 bedeckt, die für die gewünschte Verschleißfestigkeit für den Stahlmitnehmer sorgt. Die Seitenabschnitte 18 mit der Beschichtung 22 werden von um den Umfang der Rotoren der Kohlenstoffbremse angeordneten Mitnehmereinsätzen in Eingriff genommen. Die Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung kann in verschiedenen Formen, wie die beiden unten aufgelisteten, beispielhaften Formen, aufgebracht werden:
- Der Bestandteil "Andere" kann in der Regel Oxide umfassen, die vom Pulverhersteller vorliegen.
- Die Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung wird durch thermischesSpritzen unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsflammspritzeinrichtung zur Erzeugung einer Schicht mit einer offenen Porosität von weniger als 1% und einer Mindesthaftfestigkeit von ca. 69 Mpa (10 000 psi) aufgebracht. Die Dicke der gespritzten Schicht entspricht der gewünschten Anwendung. Als nächstes wird der mit Wolframkarbid- Kobalt beschichtete Mitnehmer 10 durch wohlbekannte Vorgehensweisen gereinigt und vorbereitet, damit er für die stromlose Vernickelung bereit ist. Nach der Reinigung und Spülung wird der Mitnehmer in einer Lösung zur stromlosen Vernickelung eingetaucht. Nach dem Vernickeln wird der Mitnehmer gespült, getrocknet und anschließend zur Bewirkung seines Einbrennens erhitzt. Das Einbrennen kann zum Versprödungsabbau ungefähr einen Tag lang bei geringer Temperatur von ca. 191 ± 13ºC (375º ± 25ºF) erfolgen. Es hat sich herausgestellt, daß durch die stromlose Vernickelung das gesamte Teil, einschließlich der Flächen des Schraubenlochs 16 und Teilen des Flansches 14, die zuvor durch Verchromung nicht vollständig ausreichend überzogen worden waren, angemessen galvanisch beschichtet wird. Obgleich eine stromlose Vernickelung der Seitenabschnitte (18), die zuvor mit Wolframkarbid- Kobalt beschichtet worden waren, nicht erforderlich ist, wird der Prozeß vereinfacht und kostengünstiger, wenn der gesamte Mitnehmer stromlos vernickelt wird. Die stromlose. Vernickelung wird anschließend im Gebrauch von der fortbestehenden Wolframkarbid- Kobaltbeschichtung abgenutzt, was akzeptabel ist, weil der Zweck der Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung darin besteht, für Verschleißfestigkeit zu sorgen, während die stromlose Vernickelung zur Erzielung einer verbesserten Korrosionsfestigkeit für nicht durch Wolframkarbid-Kobalt beschichtete Bereiche vorgesehen ist. Das Grundmetall, der H-11-Legierungsstahl, wird nach der Abnutzung der stromlosen Vernickelung durch die Wolframkarbid-Kobaltbeschichtung vor Korrosionsmitteln geschützt. Durch die Kohlenstoff-Kohlenstoff- Verbundwerkstoffbremsscheiben der Kohlenstoffbremse erzeugter Kohlenstaub kann aufgrund der Unversehrtheit der stromlosen Vernickelung keine galvanische Reaktion mit dem Mitnehmerglied aus H-11-Stahl mehr bewirken.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren und Produkt bereit, dasein Stahlglied mit verbesserter Korrosionsfestigkeit in einer Umgebung umfaßt, die an sich Korrosion und anschließendes Versagen des Teils bei einem unzureichend, geschützten Glied verursachen würde. Die Wolframkarbid- Kobaltbeschichtung und anschließende stromlose Vernickelung des Mitnehmers ermöglicht die Langzeitverwendung von Mitnehmern in Kohlenstoff- Flugzeugradbremsen ohne anschließende Korrosion und anschließendes Versagen der Mitnehmer. Die Stahlmitnehmerglieder ermöglichen bedeutende Materialkosteneinsparungen gegenüber bei Kohlenstoff- Flugzeugradbremsen verwendeten Mitnehmern aus Inconel®.
Claims (10)
1. Verfahren zur Bereitstellung eines Stahlglieds
mit Korrosions- und Verschleißfestigkeit, bei dem man
ein Stahlglied (10) reinigt, um unerwünschte
Materialien davon zu entfernen, das Teil thermisch
spritzt, um eine Beschichtung (22) aus Wolframkarbid-
Kobalt zu erhalten, das Stahlglied (10) und die
Beschichtung (22) aus Wolframkarbid-Kobalt reinigt und
das Stahlglied stromlos vernickelt, wodurch man durch
die Beschichtung aus Wolframkarbid-Kobalt
Verschleißfestigkeit und durch die stromlose
Vernickelung Korrosionsfestigkeit erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das
Stahlglied (10) H-11-Stahl umfaßt, das zum Erhalt einer
hohen Zugfestigkeit gehärtet und angelassen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man bei dem
Spritzschritt die Beschichtung (22) aus Wolframkarbid-
Kobalt selektiv in einem ausgewählten Bereich (18) des
Stahlglieds (10) aufträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das
Stahlglied (10) einen Mitnehmer (10) für ein
Flugzeugrad umfaßt und der ausgewählte Bereich (18)
einen Abschnitt (18) des Mitnehmers (10) umfaßt, der
von einem Abschnitt einer Flugzeugradbremse in Eingriff
genommen werden soll.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Mitnehmer
(10) eine Öffnung (16) ausgebildet ist, die sich bis zu
einer Tiefe unter einer Außenfläche des Mitnehmers (10)
erstreckt, und die stromlose Vernickelung Flächen der
Öffnung (16) bedeckt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Öffnung
(16) ein Durchgangsloch (16) zur Aufnahme eines
Befestigungsglieds darin umfaßt.
7. Stahlglied mit Korrosionsfestigkeit und
hergestellt gemäß Anspruch 1, mit einem gehärteten und
angelassenen Stahlglied (10), das eine hohe
Zugfestigkeit aufweist, wobei mindestens ein
ausgewählter Abschnitt (18) des Stahlglieds mit
Wolframkarbid-Kobalt beschichtet ist, um
Verschleißfestigkeit zu erhalten, und einer
Beschichtung aus stromloser Vernickelung auf dem
Stahlglied, um Korrosionsfestigkeit zu erhalten.
8. Stahlglied nach Anspruch 7, bei dem die
Beschichtung (22) aus Wolframkarbid-Kobalt laterale
Bereiche (18) des Stahlglieds (10) bedeckt.
9. Stahlglied nach Anspruch 7, wobei das
Stahlglied (10) einen Mitnehmer (10) für ein
Flugzeugrad umfaßt.
10. Stahlglied nach Anspruch 9, bei dem der
Mitnehmer (10) die Beschichtung (22) aus Wolframkarbid-
Kobalt auf Seitenteilen (18) davon enthält und die
stromlose Vernickelung über den gesamten Mitnehmer
(10), einschließlich der Beschichtung (22) aus
Wolframkarbid-Kobalt, angeordnet ist.
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