DE964756C - Friction body - Google Patents
Friction bodyInfo
- Publication number
- DE964756C DE964756C DEB22903A DEB0022903A DE964756C DE 964756 C DE964756 C DE 964756C DE B22903 A DEB22903 A DE B22903A DE B0022903 A DEB0022903 A DE B0022903A DE 964756 C DE964756 C DE 964756C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mullite
- friction
- friction body
- body according
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 47
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 4
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 aluminum silicates Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- WIKSRXFQIZQFEH-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Pb] Chemical compound [Cu].[Pb] WIKSRXFQIZQFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 2
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-YPZZEJLDSA-N copper-62 Chemical compound [62Cu] RYGMFSIKBFXOCR-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-NJFSPNSNSA-N copper-66 Chemical compound [66Cu] RYGMFSIKBFXOCR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- UQBKQFMSHMLFJK-UHFFFAOYSA-N copper;zinc Chemical compound [Cu+2].[Zn+2] UQBKQFMSHMLFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical group O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/32—Carbides; Nitrides; Borides ; Silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1957ISSUED MAY 29, 1957
B 22903 IVcI'80 bB 22903 IVcI'80 b
ReibkörperFriction body
Die Erfindung betrifft Reibkörper auf der Grundlage von anorganischem Material zur Verwendung in Kupplungs- und Bremsvorrichtungen u. dgl.The invention relates to friction bodies based on inorganic material for use in clutch and braking devices and the like.
Die aus einem Reibkörper bestehenden Bremsbeläge oder Bremsbacken lassen sich im allgemeinen in zwei Klassen einteilen, und zwar: die organischen und die anorganischen. Das gleiche gilt auch für Kupplungsfutter. Die organischen Beläge und Futter sind allgemein bekannt und beliebt, da sie auf Kraftfahrzeugen fast ausschließlich und bei Flugzeugen in hohem Maße benutzt werden. Die anorganischen ReibungsmateriaMen (und zwar andere als feste Metalle) wurden bis· jetzt in der Brems- und Kupplungstechnik noch nicht in so hohem Maße verwendet, und der Grund hierfür dürfte hauptsächlich auf die Unbeständigkeit der Reibungseigenschaften während der gewünschten Lebensdauer des Reibungsgegenstandes zurückzuführen sein. Ein Hauptmangel der bisherigen Reibkörper besteht in der A^erringerung des Reibungskoeffizienten nach einer Anzahl von Anwendungen im Betrieb bei hohen Temperaturen, und dies ist offenbar bei Bremsen unerwünscht, da die Bremsleistung direkt von den Reibungseigenschaften der Reibkörper abhängt.The brake pads or brake shoes, which consist of a friction body, can generally be divide into two classes, namely: the organic and the inorganic. The same also applies to clutch chucks. The organic toppings and linings are well known and popular because they are used almost exclusively on motor vehicles and to a large extent on airplanes to be used. The Inorganic Friction Materials (and other than solid metals) have been used until now in brake and clutch technology not used so extensively, and the reason for this is believed to be mainly due to the inconsistency of the frictional properties during the desired life of the friction article be due. A main deficiency of the previous friction bodies is the reduction in the coefficient of friction after one Number of applications in operation at high temperatures, and this is apparently in braking undesirable because the braking power depends directly on the friction properties of the friction bodies.
709 524/335709 524/335
Bisher betrachtete man es bei einem für anorganische Reib,ungsgegenstände verwendeten, die eigentliche Reibung hervorrufenden Reifoungsmaterial als wünschenswert, daß dieses Material von abschleifender Art sein und eine gewisse Festigkeit besitzen sollte, um zu verhindern, daß es während des Gebrauches im Betrieb bricht und reißt. Unter den Stoffen, die als geeignet betrachtet wurden, diesen Anforderungen zu entsprechen, waren Kieselerde, Ton, Carborundum und Aluminiumoxyd. Vorläufig dürfte es genügen, wenn gesagt wird, daß diese Stoffe in gewisser Hinsicht mangelhaft sind und daher nicht als befriedigend betrachtet werden können.So far it has been considered at one used for inorganic friction objects that actual ripening material causing friction as desirable that this material be of an abrasive nature and a certain amount Should have strength to prevent it from breaking during use and in service rips. Among the substances considered suitable to meet these requirements, were silica, clay, carborundum and aluminum oxide. For the time being it should be enough when it is said that these substances are deficient in certain respects and therefore not considered satisfactory can be viewed.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Reibkörper zu schaffen, der während seiner ganzen Lebensdauer einen verhältnismäßig beständigen oder wünschenswerten Reibungskoeffizienten besitzt und sich besonders zur Verwendung bei Bremsen für schweren Betrieb eignet. Es ist z. B. im Flugzeugbau wohlbekannt, daß die Flugzeugbremsen beim Anziehen in wenigen Sekunden bis zu außerordentlich hohen Temperaturen erhitzt werden, so daß die Leistungsfähigkeit der organischen Reibungsmassen beträchtlich überschritten wird.The object of the invention is therefore to create a friction body that during a relatively stable or desirable coefficient of friction throughout its life and is particularly suitable for use on heavy duty brakes. It is Z. B. is well known in aircraft construction that the aircraft brakes when applied in a few seconds can be heated to extremely high temperatures, so that the performance the organic friction mass is considerably exceeded.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von durch Bindemittel gehaltenem Mullit für als Reifbungsfbelag, insbesondere für Bremsen, Kupplungen od. dgl. geeignete Reibkörper gelöst. Vorzugsweise ist ein als Reibungsbelag, insbesondere für Bremsen, Kupplungen od. dgl. geeigneter keramischer Reibkörper vorgesehen, bei dem eine aus Mullit und Metall bestehende Mischung einer Wärmebehandlung unterworfen wird, so daß das Metall sintert und den Mullit als Bindemittel umgibt. Ein solchermaßen hergestellter Reibkörper verhindert, daß bei der großen, während des Bremsens auftretenden Hitze seine Oberfläche »feuerpoliert« oder geglättet werden kann, da das MuIMt eine Verschleißfläche mit zerbrechlichen Spitzen schafft, die sich beim Verschleiß wieder neu ausbilden. Der erfindungsgemäße Reibkörper besteht somit vorzugsweise aus einer metallischen Muttermasse, in der die die eigentliche Reibung hervorrufenden Partikel fest eingebettet sind.This object is achieved according to the invention through the use of binding agents Mullite for friction bodies suitable as a tire training surface, in particular for brakes, clutches or the like solved. A is preferably used as a friction lining, in particular for brakes, clutches Od. The like. Suitable ceramic friction body provided, in which one of mullite and metal Mixture is subjected to a heat treatment so that the metal sinters and the Surrounds mullite as a binder. A friction body produced in this way prevents that in the high heat that occurs during braking, its surface is "fire-polished" or smoothed because the MuIMt creates a wear surface with fragile tips that can be removed when Train wear and tear again. The friction body according to the invention therefore preferably exists from a metallic mother mass, in which the actual friction causing particles are firmly embedded.
In den Zeichnungen zeigt .In the drawings shows.
Fig. ι eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schaubildlicher Darstellung,Fig. Ι an embodiment of the present invention in a diagrammatic representation,
Fig. 2 den Halterteil der Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung undFIG. 2 shows the holder part of FIG. 1 in a diagrammatic representation and FIG
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform, die sich von der in der Fig. 1 ge-' zeigten etwas unterscheidet.3 shows a cross section through an embodiment which differs from that shown in FIG. showed something different.
Der Reibkörper, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, enthält ein unter dem Namen »Mullit« bekanntes Material und als Bindungsmittel Metall sowie auch gewisse Mengen von anderen Stoffen.The friction body, which forms the subject of the present invention, includes a below Material known as "mullite" and metal as a binding agent, as well as certain quantities from other substances.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Bindemittel aus einem festen, wärme- ! beständigen, verschleißbestämdigen und schmiedbaren Material, welches mit dem die eigentliche Reibung hervorrufenden', zuvor als Mullit bezeichneten Material so verbunden ist, daß ein festes, selbsttragendes Erzeugnis entsteht, welches als eigentlicher Reibkörper auf den entsprechenden . Kupplungs- oder Bremsenteilen befestigt werden kann. Bei der Herstellung eines solchen Erzeugnisses können Kupfer und ein wärmebehandeltes Aluminiumsilikat, in dem Mullit vorherrschend ist, die Hauptbestandteile bilden. Beispielsweise können diese Ausgangswerkstoffe entsprechend den nachfolgenden Gewichtsprozenten vorhanden sein: 16 bis 86°/» Kupfer; Zink und/oder Zinn in Mengen bis zu 41%, MuHit 3 bis 55% oder ι bis 55% kalzinierter Cyanit. Testversuche mit Reibkörpern, die etwa 4% kalzinierten Cyanit entsprechend 3% Mullit enthalten, haben gezeigt, daß ein solches Reibmaterial anderen Reibung erzeugenden Zuschlagstoffen wesentlich überlegen ist. Unter gewissen Bedingungen können Zink und Zinn vollständig weggelassen oder abwechselnd in beliebigen gewünschten Mengen verwendet werden, und zwar in Mengen von 1 bis 41 °/o. Kupfer kann auch durch andere Bestandteile, wie z. B. Nickel, Eisen und Messing, ersetzt werden. Außerdem kann der Reiibkörper auch einen oder mehrere der folgenden Bestandteile enthalten: Blei 1 bis 20%, Flockengraphit 1 bis 19%, Kieselsäure 1 bis 20%. Eisen kann statt Kupfer verwendet oder dem Kupfer enthaltenden· Reibkörper in Mengen von ι bis 38% hinzugefügt werden.In one embodiment of the invention, the binder consists of a solid, heat-! resistant, wear-resistant and forgeable Material that interacts with the 'causing the actual friction, previously referred to as mullite Material is so connected that a solid, self-supporting product is created, which as actual friction body on the corresponding. Clutch or brake parts are attached can. In the manufacture of such a product can be made of copper and a heat-treated Aluminum silicate, in which mullite is predominant, form the main components. For example these starting materials can be present according to the following weight percentages be: 16 to 86 per cent. copper; Zinc and / or tin in Quantities up to 41%, MuHit 3 to 55% or - up to 55% calcined cyanite. Test trials with friction bodies containing about 4% calcined cyanite corresponding to 3% mullite have shown that such a friction material creates other friction Is significantly superior to aggregates. Under certain conditions, zinc and Tin can be omitted entirely or used alternately in any desired amounts, and in amounts ranging from 1 to 41 per cent. Copper can also by other components, such as B. nickel, iron and brass can be replaced. aside from that the friction body can also contain one or more of the following components: lead 1 to 20%, Flake graphite 1 to 19%, silica 1 to 20%. Iron can be used instead of copper or the friction body containing copper in amounts of ι to be added to 38%.
Es hat sich herausgestellt, daß mit den angegebenen 'Mengendosierungen Reibkörper für Bremsen und Kupplungen hergestellt werden können, die ein sehr erwünschtes Reib- und Verschleißverhalten und auch eine gute Festigkeit aufweisen. Der kalzinierte Cyanit (oder ähnliche nachfolgend erläuterte Stoffel stellt den die eigentliche Reibung hervorrufenden Bestandteil dar und muß in ausreichender Menge verwendet werden, um den gewünschten Reibungskoeffizienten erzielen zu können. Die minimal zu verwendende Menge von kalziniertem Cyanit (oder Mullit) ist abhängig vom erwünschten Arbeitsverhalten des zu schaffenden Reibkörpers. Die maximal verwendbare Menge des kalzinierten Cyanits (oder Mullits) ist dagegen in großem Maße von den Eigenschaften der Ausgangsmasse (oder des Bindungsmittels) abhängig. Die Fähigkeit des metallischen Bindungsmittels, das Material zusammenzuhalten, bestimmt die Menge des in der Mischung unterzubringenden keramischen Werkstoffes. Die Verwendung des kalzinierten Cyanits (oder Mullits) bedingt die außerordentlich hohe Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Reibbeläge. Es ist offensichtlich, daß, wenn die Menge des keramischen Werkstoffes (und anderer nicht bindender Mischungsbestandteile) zu groß gewählt wird, die Menge des metallischen Bindungsmittels (Kupfer) unzureichend wind, um ein Auseinanderfallen des Reibbelages zu verhindern, d,. h., der Reibbelag wird unbrauchbar, da seine innere Festigkeit zu gering wird Die NotwendigkeitIt has been found that with the specified 'quantity dosages friction bodies for Brakes and clutches can be manufactured that have a very desirable friction and wear behavior and also have good strength. The calcined cyanite (or similar Stoffel, explained below, represents the actual Friction causing component and must be used in sufficient quantity, in order to be able to achieve the desired coefficient of friction. The minimum to use The amount of calcined cyanite (or mullite) depends on the desired working behavior of the to be created friction body. The maximum usable amount of calcined cyanite (or Mullits), on the other hand, depends to a large extent on the properties of the starting material (or the Binding agent) dependent. The ability of the metallic binding agent to hold the material together, determines the amount of ceramic material to be accommodated in the mixture. The use of the calcined cyanite (or mullite) causes the extraordinarily high Wear resistance of the friction linings according to the invention. It is obvious that when the crowd of the ceramic material (and other non-binding components of the mixture) selected too large becomes, the amount of the metallic bonding agent (copper) is insufficient to cause it to fall apart to prevent the friction lining, d. That is, the friction lining is unusable because its inner Strength becomes too low The need
einer angemessenen Menge von Bindungsmittel (Muttermasse) stellt die erste Begrenzung für die anzuwendende Menge an keramischem Werkstoff dar. Unterschiedliche Bindungsmittel ermöglichen .5 auf Grund ihrer verschiedenen Bindungseigenschaften unterschiedliche Maximalmengen an keramischem Werkstoff innerhalb der Reibkörper.An adequate amount of binding agent (mother mass) represents the first limitation for that applicable amount of ceramic material. Allow different bonding agents .5 different maximum amounts of ceramic due to their different bonding properties Material within the friction body.
Die Festigkeit des Gegenstandes muß genügend groß sein, um den bei den üblichen Reibungsbelagsmaterialen vorkommenden Scherbeanspruchungen widerstehen zu können, und sie muß auch genügend groß sein, um bei aufeinanderfolgenden Benutzungen im Betrieb eine übermäßige Abnutzung und ein Zerbrechen zu ver-The strength of the object must be large enough to that of the usual friction lining materials occurring shear stresses to be able to withstand, and it must also be large enough to with successive Operational uses prevent excessive wear and tear
J.5 hindern. Die Festigkeit ist hauptsächlich begründet durch das metallische Bindüngsmittel (gewöhnlich Kupfer). Bei Verwendung von übermäßig vielem metallischem Bindüngsmittel erhält der Reibkörper zwar eine angemessene Festigkeit, er verschleißt aber sehr schnell. Zink und/oder Zinn verbessert die Festigkeit des Reibkörpers, jedoch bei Verwendung übermäßiger Mengen ergibt sich ein Reibkörper mit niedrigem Schmelzpunkt, durch welchen die Anwendungsmöglichkeit der Reibkörper offensichtlich beschränkt wird.J.5 prevent. The strength is mainly justified by the metallic binding agent (usually copper). When using excessively Many metallic binding agents give the friction body adequate strength, but it wears out very quickly. Zinc and / or tin improves the strength of the friction body, however, if excessive amounts are used, the result is a friction body with a low melting point, by which the application of the friction body is obviously limited.
Blei und Graphit werden in Mengen verwendet, durch welche befriedigende Scbmiereigenschaften erhalten werden. Bei Verwendung von größeren Mengen entsteht eine Beeinträchtigung der Reibungs- und Festigkeitseigenschaften. Desgleichen werden die Festigkeitsmerkmale bei Verwendung von zu viel Kieselerde und/oder Eisen beeinträchtigt.Lead and graphite are used in amounts which give satisfactory lubricating properties can be obtained. If larger amounts are used, the Friction and strength properties. The same is true for strength characteristics when used affected by too much silica and / or iron.
Je nach den gewünschten Reib- und Verschleißeigenschaften kann bei der vorliegenden Erfindung Mullit aus verschiedenen Ausgangsstoffen und in verschiedenen Mengen verwendet werden. Dieses Mullit dient als eigentlicher, die Reibung hervorrufender Stoff, welcher vorzugsweise gleichmäßig innerhalb der ganzen Masse des Reibkörpers verteilt ist.Depending on the desired friction and wear properties Mullite can be used in the present invention from various raw materials and in various amounts. This mullite serves as the actual friction-causing substance, which is preferably uniform is distributed throughout the mass of the friction body.
Der verwendete Mullit ist ein Mineral mit der Formel 3 Al2O3 · 2 SiO2. Mullit kann bekanntlich synthetisch dadurch gebildet werden, daß Verbin-The mullite used is a mineral with the formula 3 Al 2 O 3 · 2 SiO 2 . As is known, mullite can be formed synthetically by the fact that
45. düngen von Tonerde (Al2O3) mit Kieselerde (SiO2) bis auf ungefähr iooo0 C oder mehr erhitzt werden. Er kristallisiert im orthorhombischen System und ist durch latten- oder nadelartige Kristalle mit einem fast viereckigen Querschnitt45. fertilize clay (Al 2 O 3 ) with silica (SiO 2 ) to be heated to about 100 0 C or more. It crystallizes in the orthorhombic system and is made up of lath or needle-like crystals with an almost square cross-section
.50 gekennzeichnet. Mullit wird üblicherweise aus anderen Ausgangswerkstoffen durch die nachfolgend erläuterten Wärmebehandlungsverfahren gewonnen..50 marked. Mullite is usually made from other starting materials by the following explained heat treatment process won.
Für Handelszwecke wird Mullit im allgemeinen auf zwei Wegen dargestellt. Das erste Verfahren besteht darin, daß die stöchiometrischen Mengenverhältnisse von Tonerde und Kieselerde in einem elektrischen Ofen geschmolzen werden. Wenn die bei diesem Verfahren verwendete Tonerde und Kieselerde von hoher Reinheit sind und wenn die geeigneten Mengenverhältnisse verwendet werden, so kann man Mullit in reiner Form (mit weniger als 1% von anderen Bestandteilen) erhalten.For commercial purposes, mullite is generally presented in two ways. The first procedure is that the stoichiometric proportions of alumina and silica in one electric furnace to be melted. If the clay used in this procedure and Silica are of high purity and when the appropriate proportions are used, in this way mullite can be obtained in its pure form (with less than 1% of other components).
Das zweite Verfahren besteht darin, eines der drei in der Natur vorkommenden Aluminium-Silikate, Cyanit, Sillimanit und Andalusit mit der chemischen Formel Al2O3 · SiO2, zu kalzinieren. Wird eines dieser Mineralien bis auf die geeignete Temperatur erhitzt, so bildet sich MuIHt nach der folgenden Reaktion: 3(Al0O3- SiO2) =3 Al2 O3 · 2 SiO2 + SiO2. Die bei dieser Reaktion frei werdende Kieselerde (SiO2) ist entweder ein stark kieselsäurehaltiges Glas oder eine bei hoher Temperatur kristalline Form von Kieselerde (Kristobalit oder Tridymit), je nach den Verunreinigungen des Rohmaterials. Beim Wärmebehandlungsverfahren ist es erwünscht, daß dieses unter solchen Umständen durchgeführt wird, daß hierbei eine stöchiometrisch vollständige Umwandlung des Ausgangswerkstoffes in Mullit erfolgt.The second method consists in calcining one of the three naturally occurring aluminum silicates, cyanite, sillimanite and andalusite with the chemical formula Al 2 O 3 · SiO 2 . If one of these minerals is heated to the appropriate temperature, MuIHt is formed according to the following reaction: 3 (Al 0 O 3 - SiO 2 ) = 3 Al 2 O 3 · 2 SiO 2 + SiO 2 . The silica (SiO 2 ) released during this reaction is either a glass with a high content of silicic acid or a form of silica (crystalline or tridymite) which is crystalline at high temperature, depending on the impurities in the raw material. In the case of the heat treatment process, it is desirable that this be carried out under such circumstances that a stoichiometrically complete conversion of the starting material into mullite takes place.
Unter den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken »kalzinierter Cyanit«, »kalzinierter Sillimanit« und »kalzinierter Andalusit« sollen wärmebehandelte Aluminiumsilikate verstanden werden, in denen das Mullit vorherrscht. Diese Definition entspricht den in der Keramiktechnik üblichen Gepflogenheiten. Geringere Mengen von nicht umgewandeltem Ausgangsmaterial verbleiben im allgemeinen im gebrannten Aluminiumsilikat, da während des Wärmebehandlungsverfahrens eine nicht gleichförmige Temperaturverteilung auftritt.Among the expressions used in the description »calcined cyanite«, »calcined Sillimanite "and" calcined andalusite "are understood to mean heat-treated aluminum silicates in which the mullite predominates. This definition corresponds to that in ceramic technology usual practice. Smaller amounts of unconverted starting material remain generally in the calcined aluminum silicate, as one during the heat treatment process non-uniform temperature distribution occurs.
Andalusit kristallisiert im orthorhombischen System und kommt in 'der Natur als ein graues, grünliches oder rötliches Mineral mit einem spezifischen Gewicht von 3 bis 3,5 vor. Das größte Vorkommen liegt in Mono County, Kalifornien (Amerika). Andere Lagerstätten sind selten, aber einige wurden in Nevada und in New England gefunden. Dieses Material beginnt bei 14.ro0 C Mullit zu bilden, und die Mullitbildung ist bei etwa 15000 C vollständig. Bei der Bildung von Mullit tritt eine leichte Dehnung auf, die nur von einer geringen oder sogar von keiner Zerbröckelung oder Aufspaltung begleitet ist.Andalusite crystallizes in the orthorhombic system and occurs naturally as a gray, greenish or reddish mineral with a specific gravity of 3 to 3.5. The largest occurrence is in Mono County, California (America). Other deposits are rare, but some have been found in Nevada and New England. This material starts at 14.ro 0 C to form mullite, and mullite formation is complete at about 1500 0 C. With the formation of mullite, there is a slight elongation accompanied by little or even no crumbling or splitting.
Cyanit kristallisiert im triklinischen System und hat ein spezifisches Gewicht von 3,5 bis 3,7. Die bedeutendsten Lagerstätten befinden sich in Virginia, South Carolina, Georgia und in Indien. Die Umwandlung dieses Stoffes zu Mullit beginnt bei 11000 C und ist bei 14100 C vollständig. Diese Umwandlung wird von einer Dehnung von etwa io°/o begleitet, die zahlreiche Brüche im Cyanitkorn erzeugt. Das Korn zerfällt aber nicht, was auf die Bindemittelwirkung des kieselsäurehaltigen Glases zurückzuführen sein dürfte, in welchem sich eine Menge von feinen Tridymit- und/oder Kristobalitkristallen bildet.Cyanite crystallizes in the triclinical system and has a specific gravity of 3.5 to 3.7. The most important deposits are in Virginia, South Carolina, Georgia and India. The conversion of this substance to mullite begins at 1100 ° C. and is complete at 1410 ° C. This transformation is accompanied by an elongation of about 10 per cent, which produces numerous fractures in the cyanite grain. However, the grain does not disintegrate, which is likely to be due to the binding effect of the silica-containing glass, in which a number of fine tridymite and / or crystalite crystals are formed.
Sillimanit kristallisiert im orthorhombischen System und hat ein spezifisches Gewicht von 3,23. Etwas Sillimanit wird in South Dakota gefunden; aber die bestbekannten Lagerstätten befinden sich in Indien. Dieses Material beginnt sich bei 15500 C umzuwandeln und Mullit zu bilden, und die Mullitbildung ist bei 1625 ° C vollständig, wobei nur eine geringe oder gar keine Dehnung stattfindet. Sillimanite crystallizes in the orthorhombic system and has a specific gravity of 3.23. Some sillimanite is found in South Dakota; but the best known deposits are in India. This material begins at 1550 0 C and convert to form mullite, and the mullite formation is complete at 1625 ° C, with only a small or even no stretching takes place.
Bei allen drei Arten' der obengenannten, in der Natur vorkommenden Materialien beginnt die Bildung der Mullitkristalle auf der Oberfläche der Rohmaterialkörner. Bei den Andalusitkörnern nehmen die Mullitnadeln eine Richtung ein, die zur »C«- bzw. Längsachse des Originalkristalls parallel ist. Bei Cyanit und Sillimanit wachsen die Mullitkristalle nach innen in einer Richtung, die zur Oberfläche senkrecht liegt.With all three types of naturally occurring materials mentioned above, the Formation of the mullite crystals on the surface of the raw material grains. With the andalusite grains the mullite needles assume a direction that is parallel to the "C" or longitudinal axis of the original crystal is. In cyanite and sillimanite, the mullite crystals grow inward in a direction that leads to Surface is perpendicular.
ίο Weitere in der Natur vorkommende Materialien, z. B. Topas und Lehm, deren bedeutendste Bestandteile Mineralien der Kaolinitgruppe sind, stehen zur Verfügung, um wertvolle MulMtarten herzustellen. ίο Other naturally occurring materials, z. B. Topaz and clay, the most important components of which are minerals of the kaolinite group, are available available to produce valuable MulMtarten.
Nachstehend werden typische Massen angegeben, die zur Erzeugung eines Bremsbestandteiles,
-belages oder -futters verwendet werden können, wobei die Mengen in Gewichtsprozent angegeben
sind.
A Typical masses which can be used to produce a brake component, lining or lining are given below, the amounts being given in percent by weight.
A.
Kupfer 16 bis 86%Copper 16 to 86%
Zink und/oder Zinn zusammen ... 1 bis 41 %Zinc and / or tin combined ... 1 to 41%
Eisen 2 bis 38%Iron 2 to 38%
Kalzinierter Cyanit 3 bis 55%Calcined cyanite 3 to 55%
a5 Graphit 2 bis 19% a5 graphite 2 to 19%
Kupfer 27 bis 68%Copper 27 to 68%
Zink und/oder Zinn zusammen ... 2 bis 32%Zinc and / or tin combined ... 2 to 32%
Eisen 3 bis 30%Iron 3 to 30%
Kalzinierter Cyanit 1 bis 55%Calcined cyanite 1 to 55%
Quarz 5 bis 19%Quartz 5 to 19%
Graphit 1 bis 13%Graphite 1 to 13%
Kupfer 16 bis 86%Copper 16 to 86%
Zink und/oder Zinn zusammen ... 1 bis 41 %Zinc and / or tin combined ... 1 to 41%
Eisen 1 bis 30%Iron 1 to 30%
Blei ι bis 20%Lead ι up to 20%
Kalzinierter Cyanit 4 bis 55 %Calcined cyanite 4 to 55%
Quarz 1 bis 20%Quartz 1 to 20%
Graphit 1 bis 13%Graphite 1 to 13%
Die nach den drei obigen Beispielen hergestellten Reibungskörper besitzen Reibungseigenschaften und eine Lebensdauer, die sie zur Verwendung bei leistungsstarken Bremsvorrichtungen geeignet machen. Wenn auch eine äußerst große Reibungshitze entwickelt wird, so bleibt trotzdem der Rei- bungskoeffizient der Reibkörper während der ganzen Lebensdauer in befriedSgender Weise stabil. Die Reibungs- und Abnutzungseigenschaften lassen sich z. B. dadurch ändern, daß man die Menge des gebrannten Cyanits verändert; die zu verwendende Menge hängt daher von der jeweiligen Konstruktion ab.The friction bodies produced according to the three above examples have frictional properties and a service life that makes them suitable for use in high performance braking devices do. Even if an extremely large amount of frictional heat is developed, the friction The exercise coefficient of the friction body is stable in a satisfactory manner over the entire service life. The friction and wear properties can be z. B. by changing the amount of burnt cyanite modified; the amount to be used therefore depends on the particular design away.
Bei der Verwendung von Reibungskörpern, in denen als die eigentliche Reibung verursachende Bestandteile stark reibende Mittel, wie Kieselerde, Schmirgel, Alumkiiumoxyd u. dgl., enthalten sind, hat sich herausgestellt, daß die Bremswirkung nach verhältnismäßig wenigen Bremsvorgängen, bei denen hohe Temperaturen auftreten, nachläßt.When using friction bodies in which as the actual friction causing Ingredients of strong abrasive agents such as silica, emery, aluminum oxide and the like are included, has been found that the braking effect after relatively few braking operations exposed to high temperatures, decreases.
Dieses Nachlassen dürfte darauf zurückzuführen, sein, daß die reibenden Stoffe bei diesen hohen Temperaturen feuerpoliert werden, was eine Beeinträchtigung der reibenden Eigenschaften dieser Stoffe mit sich bringt.This decrease is likely to be due to the fact that the abrasive substances at these high Temperatures are fire polished, which affects the abrasive properties of these Brings with it substances.
Im Gegensatz dazu verwendet man erfindungsgemäß einen verhältnismäßig weichen und brüchi- 70· gen Reibungsbestandteil, der aus Mullit oder aus den obenerwähnten, Mullit enthaltenden Materialien besteht. Der Mullit bildet eine Verschleißfläche mit brüchigen, nach außen gerichteten, mikroskopisch kleinen Spitzen. Wenn diese Spitzen zer- 75, brochen (oder verschlissen) sind, so bilden sie sich wieder als Vielfache von den ursprünglichen Spitzen, wodurch eine Reibungsfläche entsteht, die stets den gewünschten hohen Reibungskoeffizienten besitzt. Bei Flugzeugbremsversuchen, bei denen die 80· durch die Reibung erzeugten Oberflächentemperaturen 16500 C erreichen dürften, konnte festgestellt werden, daß der Mullit anscheinend nicht feuerpoliert wird, sondern ohne Bildung einer Glasur zerbricht und mehr spitzige Körner bildet.In contrast to this, according to the invention, a relatively soft and brittle friction component is used, which consists of mullite or of the above-mentioned materials containing mullite. The mullite forms a wear surface with brittle, outwardly directed, microscopic tips. If these tips are broken, broken (or worn), they form again as multiples of the original tips, creating a friction surface that always has the desired high coefficient of friction. In aircraft braking tests, in which the surface temperatures generated by the friction should reach 1650 ° C., it was found that the mullite is apparently not fire-polished, but rather breaks without formation of a glaze and forms more pointed grains.
Reibkörper, die nach den folgenden Formeln hergestellt werden, haben sich bei stark beanspruchten Bremsvorrichtungen als befriedigend erwiesen. Die Mengen simd in Gewichtsprozent angegeben. 90·Friction bodies that are manufactured according to the following formulas have proven to be highly stressed Braking devices proved to be satisfactory. The amounts are given in percent by weight. 90 ·
Messingspäne 29%Brass chips 29%
Kupfer-Blei 39%Copper-lead 39%
(Dieses Material ist im rohen Zustand ein feinizerstäubtes Kupfer-Blei-Pulver mit einem Mengenverhältnis von 65 Teilen Kupfer und 35 Teilen Blei und durchdringt ein· Sieb mit 6250 Maschen/cm2)(In the raw state, this material is a finely atomized copper-lead powder with a proportion of 65 parts copper and 35 parts lead and penetrates a sieve with 6250 meshes / cm 2 )
Kalzinierter Cyanit 26%Calcined cyanite 26%
Quarz 5 %Quartz 5%
Graphit 1 %Graphite 1%
Kupfer 66%Copper 66%
Zink : 12%Zinc : 12%
Zinn 6%Tin 6%
Kalzinierter Cyanit 4%Calcined cyanite 4%
Eisen 6%Iron 6%
Graphit 6%Graphite 6%
Kupfer-Blei (wie in Formel D) 68 %Copper-lead (as in formula D) 68%
Kalzinierter Cyanit 26%Calcined cyanite 26%
Quarz 5%Quartz 5%
Graphit 1 %Graphite 1%
Ein weiteres Beispiel, bei welchem der die Reibung erzeugende Hauptbestandteil aus verhältnismäßig reinem Mullit besteht, ist folgendes:Another example in which the major component that creates friction is relatively pure mullite is as follows:
GG
Kupfer 62%Copper 62%
Verhältnismäßig reiner Mullit 7%Relatively pure mullite 7%
Eisen 7%Iron 7%
Graphit 6%Graphite 6%
Zink 12 %Zinc 12%
Zinn 6%Tin 6%
Weitere Beispiele, bei denen die die Reibung erzeugenden Hauptbestandteile aus kalziniertem Andalusit oder Sillimanit bestehen, sind folgende:Further examples in which the main frictional components are calcined Andalusite or sillimanite are as follows:
HH
Kupfer 6i %Copper 6i%
Zink 12 %>Zinc 12%>
Zinn 6%Tin 6%
Eisen 8«/»8 iron «/»
ίο Kalzinierter Andalusit 7 °/oίο Calcined andalusite 7 ° / o
Graphit 6VoGraphite 6Vo
Kupfer 6i<VoCopper 6i <Vo
Zink i2*/oZinc i2 * / o
Zinn 6%Tin 6%
Eisen 8%Iron 8%
Kalzinierter Sillimanit 7·%Calcined sillimanite 7%
Graphit 6°/oGraphite 6%
Jedes einzelne der ZusammensetzungsbeispieleEvery single one of the composition examples
D bis J wurde sorgfältig geprüft, und es konnten dann bei der Verwendung der entsprechenden Reibbeläge folgende Verbesserungen festgestellt werden:D through J has been carefully examined, and then you have been able to use the appropriate The following improvements can be found in friction linings:
a) Gegenüber den älteren organischen Bremsbelägen war die Bremsleistung um mehr als 50% erhöht.a) Compared to the older organic brake pads, the braking performance was more than 50% elevated.
b) Der Reibbelag verhält sich bei hohen Temperaturen wesentlich stabiler, wodurch auch am Ende des Bremsvorganges ein Nachlassen der B.remsleistung im wesentlichen ausgeschaltet wird.b) The friction lining behaves at high temperatures much more stable, which means that even at the end of the braking process, a decrease in braking power is essentially eliminated.
c) Die Bremse arbeitet stets gleichmäßig, und es treten keine Schwankungen der Bremsleistung auf, sondern es bleibt die Bremsleistung im wesentlichen während der ganzen Lebensdauer des Reibbelages von Bremsung zu Bremsung gleich.c) The brake always works evenly and there are no fluctuations in the braking power, instead, the braking power remains essentially throughout the entire service life of the friction lining equal from braking to braking.
d) Die durch den Verschleiß bedingte ausnutzbare Lebensdauer des Reibkörpers ist mehr als fünfmal so groß wie die der organischen Reibbeläge. d) The useful life of the friction body caused by wear is more than five times as large as that of organic friction linings.
e) Der Reibkörper hat eine größere Wärmeleitfähigkeit als organische Reibbeläge, so daß die Arbeitstemperaturen wesentlich geringer werden, als dies unter gleichen Bedingungen bei organischen Reibbelägen der Fall ist.e) The friction body has a greater thermal conductivity than organic friction linings, so that the Working temperatures are much lower than under the same conditions for organic Friction linings is the case.
f) Der Reibkörper schleift die Gegenreibungsfläche des Rotors nur in ganz geringem Maße ab, so daß der Rotor, welcher mit dem Reibkörper zusammenarbeitet, eine zehnmal so große Lebensdauer als bei Verwendung organischer Reibbeläge erhalten kann.f) The friction body grinds the counter-friction surface of the rotor only to a very small extent, so that the rotor, which works together with the friction body, has a service life ten times as long than when using organic friction linings.
Die Reibkörper nach der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen aus feiniverteilten oder pulverisierten Bestandteilen hergestellt, die zu einer homogenen Masse gründlich miteinander vermischt und dann entweder in einer' flachen Halteschale oder in einer Matrize unter einem verhältnismäßig hohen Druck zusammengepreßt werden.The friction bodies according to the present invention are generally made of finely divided or powdered ingredients are produced, which are thoroughly mixed together to form a homogeneous mass and then either in a 'flat holding tray or in a die under a relatively high pressure.
Beim Zusammenpressen kann man den Druck während einer gewissen Zeit, z. B. 30 Sekunden, auf das gepreßte Material einwirken- lassen. Wenn das zusammengepreßte Stück in einer Matrize hergestellt wurde, so kann es in einen schalenförmigen Halter gebracht und derart gesintert werden, daß eine höchst poröse zusammenhängende metallische Muttermasse entsteht, in der die übrigen Stoffe verteilt und fest in den zahlreichen Poren verankert sind. Das fertige Erzeugnis stellt dann einen physikalisch gebundenen Komplex dar, der als kompakter selbsttragender Reibkörper oder -belag angesprochen werden kann.When compressing you can the pressure for a certain time, z. B. 30 seconds let the pressed material take effect. When the compressed piece is made in a die it can be placed in a bowl-shaped holder and sintered in such a way that a highly porous cohesive metallic mother mass is created in which the other substances distributed and firmly anchored in the numerous pores. The finished product then represents one physically bound complex, which is a compact, self-supporting friction body or lining can be addressed.
Die ungefähre Teilchengröße der miteinander vermischten Bestandteile ist nachfolgend durch die Maschenzahl/cm2 eines Siebes gekennzeichnet, durch das die entsprechenden Stoffe hindurchgehen: Kupfer 16900, Eisen 6400, Zink 3600, Zinn 16900, kalzinierter Cyanit 12, Mullit 12, Quarz 3600, Blei 1600, Graphit (natürlicher Flockengraphit) und Messingspäne zwischen 12 bis 1600. Diese Größen können entsprechend den durch die Konstruktion bedingten Bedürfnissen beträchtlich verändert werden; jedoch wurde gefunden, daß, wenn das Produkt für Flugzeugbremsen bestimmt ist, die günstigste Korngröße für den kalzinierten Cyanit 196 bis 576 Maschen/cm2 beträgt. Der Reinheitsgrad der Bestandteile kann ebenfalls entsprechend den bei der Konstruktion bevorzugten Werten in weitem Umfange geändert werden, wie es nachfolgend in einer Beschreibung der Mischungszusammensetzungen erläutert wird.The approximate particle size of the mixed components is indicated below by the number of meshes / cm 2 of a sieve through which the corresponding substances pass: copper 16900, iron 6400, zinc 3600, tin 16900, calcined cyanite 12, mullite 12, quartz 3600, lead 1600 , Graphite (natural flake graphite) and brass chips between 12 and 1600. These sizes can be varied considerably according to the needs of the construction; however, when the product is intended for aircraft brakes, the most favorable grain size for the calcined cyanite has been found to be 196 to 576 mesh / cm 2 . The degree of purity of the constituents can also be varied widely in accordance with the values preferred in the construction, as will be explained below in a description of the mixture compositions.
In der Praxis werden die einzelnen Bestandteile gründlich miteinander vermischt, um eine homogene Mischung zu bilden. Diese Arbeit läßt sich in passender Weise durch Verwendung eines Kegelmischers ausführen, den man ungefähr 1Zs Stunde oder mehr laufen läßt.In practice, the individual ingredients are thoroughly mixed together to form a homogeneous mixture. This work can be carried out by using a cone blender, leaving the one about 1 hour or Zs run more appropriately.
Die so erhaltene Mischung wird zusammengepreßt, um einen festen Körper zu bilden, und mindestens zwei Verfahren stehen zur Verfügung, um ein solches Preßstück zu erhalten. Bei dem ersten Verfahren kann das Material in einem flachen schalenförmigen Halter 10 zusammengepreßt werden, der in der Fig. 2 gezeigt ist und aus kalt gewalztem Stahl besteht, der in einer Dicke von ungefähr 0,0125 bis 0,025 mm verkupfert wird, wobei die wirkliche Dicke nicht kritisch ist, aber genügend groß sein soll, um dem nachstehend angegebenen Zweck zu entsprechen. Diese verkupferte Schale wird dann in eine eng passende Matrize gebracht, worauf eine gemessene Menge des Gemisches in diese gegossen und die Masse geglättet wird, um eine ziemlich· gleichmäßige Dicke und Dichte in der ganzen pulverförmigen Masse zu erhalten. Alsdann wird ein geeigneter Tauchkolben mit ebener Fläche auf die freiliegende Pulveroberfläche aufgesetzt und ein Druck von ungefähr 3000 bis 7000 kg/cm2 ausgeübt, um das Material in der Schale zusammenzupressen.The mixture thus obtained is compressed to form a solid body, and at least two methods are available to obtain such a compact. In the first method, the material can be compressed in a shallow cup-shaped holder 10, shown in Figure 2, made of cold rolled steel which is copper-plated to a thickness of about 0.0125-0.025 mm, the actual thickness is not critical, but should be large enough to serve the purpose set out below. This copper-plated shell is then placed in a tight-fitting die, after which a measured amount of the mixture is poured into it and the mass is smoothed to obtain a fairly uniform thickness and density throughout the powdered mass. A suitable plunger with a flat surface is then placed on the exposed powder surface and a pressure of approximately 3000 to 7000 kg / cm 2 is exerted in order to compress the material in the shell.
Das so erhaltene zusammengepreßte Produkt ist eine einheitliche Masse von bestimmter Porosität und Dichte, die durch den Druck und die innige Berührung zwischen den Teilchen, der einzelnen Bestandteile im festen Zustand gehalten wird.The compressed product thus obtained is a uniform mass of certain porosity and density, created by the pressure and intimate contact between the particles, of the individual Components is kept in the solid state.
Alsdann wird das Preßstück vorzugsweise in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Tempe-Then the pressed piece is preferably in a reducing atmosphere at a temperature
709 5247335709 5247335
ratur von ungefähr 600 bis 10400 C während einer Zeitdauer von ungefähr 20 Minuten bis 1V2 Stunden gesintert. Die reduzierende Atmosphäre verhindert die Oxydation in der Masse und ermöglicht eine Berührung Metall zu Metall zwischen den verschiedenen Metallteilchen, um das beginnende Zusammenfließen dieser Teilchen zu erleichtern und deren Anhaften aneinander zu gewährleisten. Dieses Ergebnis dürfte auf die chemische Umsetzung der reduzierenden Atmosphäre mit den Metalloxyden zurückzuführen sein, wodurch reine Metallflächen zurückbleiben, die unmittelbar zusammenhängen und aneinander anhaften. Die Sintertemperatur muß unter dem Schmelzpunkt des Kupfers bzw. des anderen vorherrschenden Metalls gehalten werden; denn es wurde gefunden, daß sich das Metall, sobald es schmilzt, von den anderen Brestandteilen trennt. Das Sintern bezweckt, die Metallteilchen im wesentlichen in denselben gegenseitigen zusammengepreßten physikalischen Lagen zu halten; aber gleichzeitig bewirkt es ein unmittelbares Zusammenfließen dieser Teilchen miteinander, um eine aus einem Stück bestehende legierte Metall- oder Muttermasse zu bilden, in der sich Poren befinden, die mit den anderen zusammengepreßten Bestandteilen gefüllt sind. Das beginnende Zusammenfließen und Legieren wird durch die Verwendung von Zink und Zinn erleichtert, die beim Schmelzen die Kupferteilchen benetzen und das Legieren fördern. Die so erhaltene poröse Muttermasse dient als mechanisches Bindemittel, um die verschiedenen nichtmetallischen oder nichtlegierenden Teilchen in ihrer Lage festzuhalten.sintered temperature of about 600 to 1040 0 C for a period of about 20 minutes to 1V2 hours. The reducing atmosphere prevents oxidation in the mass and enables metal-to-metal contact between the various metal particles in order to facilitate the incipient confluence of these particles and to ensure that they adhere to one another. This result is likely to be due to the chemical reaction of the reducing atmosphere with the metal oxides, which leaves pure metal surfaces that are directly connected and adhere to one another. The sintering temperature must be kept below the melting point of the copper or other predominant metal; for it has been found that as soon as the metal melts, it separates from the other constituent parts. The purpose of sintering is to keep the metal particles in essentially the same physical compressed layers of one another; but at the same time it causes these particles to flow together immediately to form a one-piece alloyed metal or mother mass containing pores filled with the other compressed constituents. The incipient confluence and alloying is facilitated by the use of zinc and tin, which wet the copper particles during melting and promote alloying. The porous mother mass thus obtained serves as a mechanical binder to hold the various non-metallic or non-alloy particles in place.
Es ist hier noch zu erwähnen, daß es zwei Gründe gibt, um die Halterschale zu verkupfern. Es soll zunächst zwischen der Schale und der zusammengepreßten Masse eine Zwischenfläche geschaffen werden, die als Vereinigungs- oder Bindemittel zwischen diesen dient und beide Körper miteinander verschweißt. Diese Zwischenfläche ist in der Fig. 3 durch die starke Linie 12 angedeutet, und bei der mikroskopischen Betrachtung vermischt sie sich mit den Materialien der beiden Körper. .45 Durch dieses Bindemittel und durch die zwischen der zusammengepreßten Masse und den Schalenwänden 14 entstehenden Reibungskräfte werden die Teile fest miteinander verbunden, wobei die Schalenwände einen schätzenswerten Halter bilden, durch welchen verhindert wird, daß der zusammengepreßte Körper während eines Bremsvorganges abgeschert wird. Der zweite von den beiden obenerwähnten Gründen ist, daß eine Entkohlung oder Oxydation der Schale während des Sinterns durch die Verkupferung verhindert wird; denn durch diese beiden Reaktionen könnten die Verbindungen zwischen der Schale und der zusammengepreßten Masse geschwächt werden.It should also be mentioned here that there are two reasons for copper-plating the holder shell. First of all, an intermediate surface should be created between the shell and the compressed mass that serves as a union or binding agent between these and both bodies with each other welded. This intermediate surface is indicated in FIG. 3 by the heavy line 12, and when viewed microscopically, it mixes with the materials of the two bodies. .45 Through this binding agent and through that between the compressed mass and the shell walls 14 resulting frictional forces are firmly connected to each other, whereby the The shell walls form a valuable holder, by means of which it is prevented that the compressed Body is sheared off during braking. The second of the two above The reason is that a decarburization or oxidation of the shell occurs during sintering copper plating is prevented; because through these two reactions the connections could be weakened between the shell and the compressed mass.
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Verfahren,, nach welchen der Reibkörper der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. Das eine dieser Verfahren, das gerade beschrieben wurd'e, besteht darin, daß die Pulver in der Halteschale zusammengepreßt und dann gesintert werden. Nach dem zweiten Verfahren arbeitet man wie folgt:As noted, there are two methods by which the friction body of the present invention can be used can be produced. One of these methods just described is in that the powders are compressed in the holding shell and then sintered. After this second procedure works as follows:
Statt die Masse in der Schale selbst zusammenzupressen, benutzt man eine Matrize mit im wesentlichen demselben Inhalt wie die Schale; um die Pulver aufzunehmen, die darin zusammengepreßt, dann im festen Zustand herausgenommen und im wesentlichen unter denselben Bedingungen wie vorher gesintert werden. Das so gebildete Produkt erhalt jedoch eine abgeschrägte Umfangsfläche, die mit der Grundfläche einen Winkel von ungefähr 75° bildet. Die zusammengepreßte Masse wird dann in eine (nicht notwendig verkupferte) Schale gebracht und einem Prägungsvorgang unterworfen, um die Schalenseiten gegen die Umfangsfläche der zusammengepreßten Masse anzupressen. So ist, wie Fig. 3 zeigt, eine mechanische Klemmvorrichtung vorgesehen, um die Teile zusammenzuhalten. Es ist gefunden worden, daß es zweckmäßig ist, gleichzeitig mit dem Prägungsvorgang noch einen axialen Druck auf die zusammengepreßte Masse einwirken zu lassen, während sie in der Schale liegt, um etwaige Hohlräume auszufüllen, die zwischen der Schale und der Masse oder in der Masse selbst vorhanden sein können, und um die miteinander verbundenen Teile auf eine innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegende Dicke zu bringen.Instead of compressing the mass in the bowl itself, a die with im is used essentially the same content as the bowl; to pick up the powders compacted in it, then taken out in the solid state and under essentially the same conditions be sintered as before. The product formed in this way, however, has a beveled circumferential surface, which forms an angle of approximately 75 ° with the base. The compressed mass is then placed in a (not necessarily copper-plated) bowl and an embossing process subjected to press the shell sides against the peripheral surface of the compressed mass. Thus, as shown in Fig. 3, a mechanical clamping device is provided to hold the parts together. It has been found that it is useful, at the same time as the embossing process, to apply axial pressure to the compressed Allow the mass to act while it lies in the shell to remove any voids to be filled in between the shell and the mass or in the mass itself can, and around the interconnected parts to one within the prescribed tolerances to bring lying thickness.
Der in den Zeichnungen dargestellte Reibkörper kann in Bremsscheiben bekannter Art eingesetzt werden. Hierzu ist nichts weiteres nötig, als das »Reibungsmaterial« durch den Reibkörper nach der Erfindung zu ersetzen, was dadurch erfolgen kann, daß man den Boden 16 der in Fig. 3 gezeigten zusammengepreßten Masse durch Schweißen od. dgl. an einer der nicht umlaufenden Scheiben derart befestigt, daß" die Reibungsfläche 18 neben einer der umlaufenden Bremsscheiben liegt. Allgemein kann man sagen, daß organische Bremsbelagsegmente von Scheibenbremsen durch Reibkörper nach der vorliegenden Erfindung ersetzt werden können. In gewissen Fällen können aber geringe Änderungen an der Bremsenkonstruktion nötig sein, um den neuartigen Reibkörper anbringen zu können.The friction body shown in the drawings can be used in brake disks of a known type will. Nothing more is necessary than the "friction material" through the friction body to replace the invention, which can be done by the fact that the bottom 16 of the shown in FIG compressed mass by welding or the like on one of the non-rotating disks attached in such a way that "the friction surface 18 is adjacent to one of the rotating brake disks. General one can say that organic brake pad segments of disc brakes by friction bodies can be replaced according to the present invention. In certain cases, however, minor Changes to the brake design may be necessary to attach the novel friction body can.
Die hier verwendeten Ausdrücke »Reibkörper« und »Reibmasse« bezeichnen und umfassen Reibungssegmente oder Reibungsbeläge, die in Bremsen, Kupplungen u. dgl. eines der Hauptreibungselemente darstellen. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Reibkörper als Bremsbackenbeläge bei den üblichen Kraftfahrzeugtrommelbremsen oder auch als Reibungselemente bei Scheibenbremsen verwendet werden. Es versteht sich, daß zur Befestigung der erfindungsgemäßen Reibkörper an Kupplungen oder Bremsen je nach den gegebenen Konstruktionen verschiedene Möglichkeiten gegeben sind.The terms "friction body" and "friction material" used here denote and encompass friction segments or friction linings, which are one of the main friction elements in brakes, clutches and the like represent. For example, the friction bodies according to the invention can be used as brake shoe linings be used in conventional motor vehicle drum brakes or as friction elements in disc brakes. It understands that for fastening the friction body according to the invention to clutches or brakes depending on the given constructions are given different possibilities.
Claims (18)
Deutsche Patentschriften Nr. 345 541, 391 919; USA.-Patentschrift Nr. 2 483 362.Considered publications:
German Patent Nos. 345 541, 391 919; U.S. Patent No. 2,483,362.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US964756XA | 1951-11-19 | 1951-11-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE964756C true DE964756C (en) | 1957-05-29 |
Family
ID=22257501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEB22903A Expired DE964756C (en) | 1951-11-19 | 1952-11-13 | Friction body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE964756C (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1039913B (en) * | 1956-05-23 | 1958-09-25 | Dunlop Rubber Co | Friction material for brakes, clutches or the like. |
| DE1153177B (en) * | 1959-07-07 | 1963-08-22 | Dr Hermann Franssen | Friction material |
| DE1179060B (en) * | 1957-04-24 | 1964-10-01 | Bendix Corp | Friction bodies for brakes and clutches |
| DE1180534B (en) * | 1958-01-30 | 1964-10-29 | American Brake Shoe Co | Friction material produced by pressing and sintering for highly stressed brakes and clutches made of aluminum silicate with a metallic bond |
| DE1186638B (en) * | 1959-07-27 | 1965-02-04 | Gen Motors Corp | Ferrous friction material for clutches or brakes |
| DE1194676B (en) * | 1956-10-01 | 1965-06-10 | Bendix Corp | Drum polishing process and grinding tool to carry out the process |
| DE1205284B (en) * | 1962-07-11 | 1965-11-18 | Karl Schmidt Ges Mit Beschraen | Process for the powder-metallurgical production of a sintered friction material |
| DE1220212B (en) * | 1959-04-18 | 1966-06-30 | Bendix Corp | Friction body with sintered, metal-ceramic friction material and method for producing the friction body |
| DE1225001B (en) * | 1957-11-18 | 1966-09-15 | Bendix Corp | Friction pairing for brakes |
| DE1254918B (en) * | 1958-12-09 | 1967-11-23 | Ferodo Sa | Friction disc for disc friction clutches |
| DE1677095B1 (en) * | 1958-11-13 | 1969-10-02 | Daimler Benz Ag | Method for roughening the friction surfaces of synchronizer rings of locking synchronizers in motor vehicle transmissions |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE345541C (en) * | ||||
| DE391919C (en) * | 1921-04-30 | 1924-03-13 | Leon Ernest Bourdeau | Refractory abrasive |
| US2483362A (en) * | 1946-09-14 | 1949-09-27 | Bendix Aviat Corp | Fluid pressure operated disk brake for aircraft |
-
1952
- 1952-11-13 DE DEB22903A patent/DE964756C/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE345541C (en) * | ||||
| DE391919C (en) * | 1921-04-30 | 1924-03-13 | Leon Ernest Bourdeau | Refractory abrasive |
| US2483362A (en) * | 1946-09-14 | 1949-09-27 | Bendix Aviat Corp | Fluid pressure operated disk brake for aircraft |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1039913B (en) * | 1956-05-23 | 1958-09-25 | Dunlop Rubber Co | Friction material for brakes, clutches or the like. |
| DE1194676B (en) * | 1956-10-01 | 1965-06-10 | Bendix Corp | Drum polishing process and grinding tool to carry out the process |
| DE1179060B (en) * | 1957-04-24 | 1964-10-01 | Bendix Corp | Friction bodies for brakes and clutches |
| DE1225001B (en) * | 1957-11-18 | 1966-09-15 | Bendix Corp | Friction pairing for brakes |
| DE1180534B (en) * | 1958-01-30 | 1964-10-29 | American Brake Shoe Co | Friction material produced by pressing and sintering for highly stressed brakes and clutches made of aluminum silicate with a metallic bond |
| DE1677095B1 (en) * | 1958-11-13 | 1969-10-02 | Daimler Benz Ag | Method for roughening the friction surfaces of synchronizer rings of locking synchronizers in motor vehicle transmissions |
| DE1254918B (en) * | 1958-12-09 | 1967-11-23 | Ferodo Sa | Friction disc for disc friction clutches |
| DE1220212B (en) * | 1959-04-18 | 1966-06-30 | Bendix Corp | Friction body with sintered, metal-ceramic friction material and method for producing the friction body |
| DE1153177B (en) * | 1959-07-07 | 1963-08-22 | Dr Hermann Franssen | Friction material |
| DE1186638B (en) * | 1959-07-27 | 1965-02-04 | Gen Motors Corp | Ferrous friction material for clutches or brakes |
| DE1205284B (en) * | 1962-07-11 | 1965-11-18 | Karl Schmidt Ges Mit Beschraen | Process for the powder-metallurgical production of a sintered friction material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3344050C2 (en) | ||
| DE3486115T2 (en) | CARBON ITEM WITH OXYDATION PREVENTING COATING. | |
| DE3882397T2 (en) | Metallic composite materials containing fly ash and process for their manufacture. | |
| DE2437522A1 (en) | GRINDING COMPOSITE | |
| DE964756C (en) | Friction body | |
| DE2314384C3 (en) | Silicon carbide dense body and process for its manufacture | |
| DE102006020362A1 (en) | Abrasive grain with a core of molten spherical corundum, useful for the production of grinding disk and abrasives on paper, where the spherical corundum is coated with a layer of a binder and finely grained, abrasive solid particles | |
| DE69718346T2 (en) | FRICTION MATERIAL, METHOD FOR THEIR PRODUCTION AND FRICTION COATING | |
| EP1457703A1 (en) | Fiber reinforced ceramic composite material | |
| DE3002971C2 (en) | ||
| DE3607037A1 (en) | SINTER BODY OF HIGH HARDNESS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE1204204C2 (en) | Process for densifying materials in particulate form | |
| DE1280516B (en) | Process for obtaining a high tin content in a composite metal strip for plain bearings | |
| DE3604848C2 (en) | ||
| DE1284629B (en) | Process for the production of composite materials containing tungsten carbide | |
| DE69709251T2 (en) | Ceramic-bound compact body made of cubic boron nitride | |
| DE69023802T2 (en) | Metal-based composite body and method for its production. | |
| DEB0022903MA (en) | ||
| DE919473C (en) | Clutch material and process for its manufacture | |
| DE2130347C3 (en) | Diamond compact | |
| DE1283545B (en) | Sintered friction material made from a metallic component based on iron and copper with the addition of molybdenum and from non-metallic friction and sliding compounds | |
| DE1123835B (en) | Process for the production of a sintered friction material | |
| DE937496C (en) | Process for the incorporation of inorganic substances into metals | |
| DE2428365C3 (en) | Polycrystalline material based on diamonds and cubic boron nitride and the process for its production | |
| EP0461260A1 (en) | Method for obtaining electrode material for electrospark alloying |