ES2204494T3 - Procedimiento para conectar un cuerpo sinterizado con un elemento metalico de soporte. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para conectar un elemento de soporte (3) realizado en metal con por lo menos un elemento (4) realizado a partir de un material sinterizado por metalurgia de polvos, caracterizado porque dicho elemento (4) en forma de un comprimido crudo (4.1) es prensado a partir de un polvo de sinterización, y es puesto en contacto con dicho elemento de soporte (3), de forma que en todo caso un elemento de cobre delgado y plano (6) es puesto en contacto con dicho comprimido crudo (4.1) y porque la disposición global así formada es calentada hasta la temperatura requerida para sinterizar dicho comprimido crudo (4.1), y después de terminar el proceso de sinterizado es enfriada de nuevo.

Description

Procedimiento para conectar un cuerpo sinterizado con un elemento metálico de soporte.

Se conoce un embrague desplazable, en particular un embrague desplazable para vehículos a motor, a partir del documento WO 95/27153 que, además de un disco de embrague recubierto de una capa de una guarnición orgánica de fricción, presenta un elemento que gira en sentido contrario y una placa de presión, cada uno de los cuales está recubierto de una guarnición de fricción fabricada de un material sinterizado mediante metalurgia de polvos. El material sinterizado mediante metalurgia de polvos se compone esencialmente de un compuesto de hierro que está reemplazado por una cierta cantidad de unas partículas duras apropiadas como soportes de la fricción y que además tiene una fracción de un 10-15% en peso de cobre. Un material de fricción realizado a partir de un compuesto sinterizado por metalurgia de polvos tiene una cierta porosidad que tiene un efecto favorable en el comportamiento a la fricción del embrague acabado. Además, se ha demostrado que la porosidad existente en la superficie de fricción esencialmente metálica, no se obstruye tan fácilmente con las partículas arrancadas de la guarnición orgánica de fricción. Además de ser capaz de unirse de forma desmontable a los cuerpos sinterizados disponibles, se dispone asimismo de la posibilidad en este conocido embrague de que el sinterizado se produzca como una capa de guarnición de fricción directamente sobre el elemento que gira en sentido contrario o sobre la placa de presión, llamados en adelante elementos de soporte. Al sinterizar una capa de la guarnición de fricción directamente sobre un elemento metálico de soporte, la resistencia que puede alcanzarse en una conexión con mayores exigencias de carga, deja a veces algo que desear. Para la aplicación en un embrague como el previamente descrito, la resistencia que puede conseguirse es insuficiente para transmitir el par.

El documento GB 1.345.847 da a conocer un procedimiento para la fabricación de elementos de fricción, en los cuales en general se sinteriza un material de sinterización en polvo con una capa de cobre en polvo sobre un elemento de soporte.

El objetivo de la presente invención es crear un procedimiento que hace posible conectar de forma sólida un cuerpo sinterizado con metalurgia de polvos con un elemento metálico de soporte.

Para alcanzar el objetivo enunciado de conectar un elemento metálico de soporte con por lo menos un cuerpo de material sinterizado por metalurgia de polvos, según la invención se dispone que el cuerpo en forma de un comprimido crudo prensado a partir de un polvo metalúrgico de sinterización, se ponga en contacto con el elemento de soporte que en un caso dado es un cuerpo delgado y plano de cobre que se pone en contacto con el comprimido crudo, y que la disposición global formada de esta manera es calentada a la temperatura precisa para sinterizar el comprimido crudo y es enfriada de nuevo una vez que el proceso de sinterizado ha sido completado. Con este procedimiento, ha sucedido que de forma sorprendente el cuerpo de cobre aplicado al comprimido crudo se funde y fluye a través de los poros del comprimido en crudo una vez iniciado el proceso de sinterizado y sale por la zona de contacto entre el comprimido crudo y el elemento de soporte quedando de nuevo como una capa cerrada de cobre en forma de una soldadura y conduce a un cuerpo sinterizado estable a continuación de que ha concluido la sinterización del comprimido crudo y une rápidamente el cuerpo sinterizado con el elemento de soporte una vez que la disposición global se ha enfriado. De esta forma, es posible por una parte proporcionar un elemento de soporte con cuerpos sinterizados de una gran resistencia, y por otra parte, realizar la conexión de los cuerpos sinterizados con el elemento de soporte "en una sola hornada", esto es, al sinterizar el comprimido crudo a la manera de una soldadura fuerte. La ventaja adicional consiste en que no deben imponerse requisitos especiales con referencia al material del elemento de soporte, de tal modo que es posible unir también cuerpos sinterizados con un elemento de soporte de fundición de hierro gris, por ejemplo de fundición laminar de hierro gris. El contacto entre los distintos elementos puede ser por ejemplo proporcionado de forma tal que los elementos estén superpuestos uno sobre otro. A este respecto, el elemento de soporte puede ser colocado el último.

En una configuración de la invención especialmente ventajosa, se dispone que para el comprimido crudo se utilice un polvo de sinterización, esencialmente sin cobre. Aquí es apropiado si el comprimido crudo está compuesto esencialmente de una mezcla de polvo de hierro y de aditivos en polvo. Un comprimido crudo compuesto de esta forma y un cuerpo sinterizado realizado con él, presenta la ventaja después de la sinterización de que el polvo de sinterizado puede ser formulado exclusivamente en relación con los requisitos referentes a la resistencia y a las exigencias adicionales para conseguir propiedades especiales con vistas al uso que se pretende del mismo, con lo que el polvo de hierro puede ser también un polvo de una aleación de hierro. De esta forma, por ejemplo es posible que a los cuerpos sinterizados de fricción se les añada un soporte de fricción como "sustancias de detención" por medio de los materiales duros apropiados, como por ejemplo carburos metálicos o similares. En la práctica, ha resultado de forma sorprendente que un elemento de fricción realizado con un polvo de sinterizado sin cobre que ha sido unido al elemento de soporte de acuerdo con la invención, durante el proceso de sinterizado a la manera de una soldadura fuerte, por ejemplo para un elemento en embragues desplazables, tiene un comportamiento a la fricción claramente mejor que los elementos de fricción realizados de acuerdo con el procedimiento tradicional de un polvo de sinterizado de hierro que contiene cobre. Este hecho, según los conocimientos anteriores, debe ser atribuido al hecho de que el cobre aplicado al comprimido crudo en polvos de sinterización sin cobre, se funde incluso antes de que se inicie el proceso de sinterizado y fluye ampliamente por los poros del comprimido crudo y al penetrar por la estructura porosa simplemente humedece la superficie libre de la matriz - la cual ha sido calentada hasta iniciar el sinterizado - del cuerpo sinterizado de fricción, de manera que a diferencia de un comprimido crudo con componentes de cobre mezclados en el polvo metálico, se consigue una mejor precisión dimensional.

Además, al configurar la invención se dispone que se utilice cobre esencialmente puro para el elemento de cobre. En una configuración adicional ventajosa de la invención, se dispone que se utilice una aleación de cobre para el cuerpo de cobre. Preferentemente, dichos metales son utilizados como componentes de una aleación que proporcionan una humectación de la superficie de la matriz del cuerpo sinterizado formado esencialmente por hierro. El cuerpo de cobre puede estar formado por una lámina de metal puro o por un cuerpo compactado de polvo de cobre. Con la utilización de un cuerpo compactado, existe aún la posibilidad de mezclar el polvo de cobre con otros componentes adicionales, por ejemplo polvo de hierro y polvo de manganeso, o un polvo de hierro aleado con manganeso, de manera que la capacidad de humectación del compuesto fundido que se origina del cuerpo de cobre queda mejorada en relación con la superficie de la matriz del cuerpo sinterizado.

Al configurar la invención, se dispone que el espesor del cuerpo de cobre llegue por lo menos al 10% del espesor del comprimido crudo. Para configurar la invención se dispone también que el contenido en cobre del cuerpo de cobre llegue a por lo menos el 20% en peso en relación con el peso del comprimido crudo. Al realizar la formulación de la cantidad de cobre, debe tomarse también en consideración la porosidad del cuerpo sinterizado, dado que los cuerpos sinterizados con un mayor volumen de poros retienen una parte del contenido de cobre en el interior de la estructura del poro, de manera que mediante una cantidad de cobre correlativamente mayor, queda garantizado el "flujo pasante" hasta la superficie del elemento de soporte.

A continuación se explicará la invención con mayor detalle, en base a los dibujos esquemáticos para la aplicación de un embrague, en los cuales:

La Figura 1 representa un embrague desplazable, parcialmente en sección,

La Figura 2 presenta en una escala mayor, y correspondiéndose con el detalle II de la Figura 1, una sección parcial a través de un elemento de soporte con el comprimido crudo extendido, antes de llevar a cabo el proceso de sinterizado,

La Figura 3 ilustra una vista en sección correspondiente a la Figura 2, el elemento de soporte con el cuerpo de sinterizado dispuesto para ser sinterizado,

La Figura 4 ilustra una vista en sección parcial correspondiente a la Figura 3 una forma de realización con una conexión que se extiende solamente sobre un área parcial.

El embrague representado en el dibujo está provisto de un disco de embrague 1, un elemento 2 que gira en sentido contrario y una placa de presión 3. La construcción y la disposición de las unidades estructurales individuales del embrague corresponden esencialmente a la estructura de un embrague desplazable corriente de disco en seco, y por consiguiente no será explicado con mayor detalle en lo que sigue. En particular, los medios de actuación para la placa de presión 3 no están representados con mayor detalle en el dibujo.

Los cuerpos sinterizados 4 están dispuestos sobre el elemento que gira en sentido contrario 2 y sobre la placa de presión 3, que en adelante serán designados ambos como elemento de soporte 3, que interacciona con las guarniciones de fricción 5, dispuestas a ambos lados del disco de embrague 1 y que se componen, por ejemplo, de un compuesto orgánico de fricción. Los cuerpos sinterizados 4 pueden consistir en varios elementos individuales dispuestos sobre los elementos de soporte 3 en dirección periférica, o no obstante, también estar formados por un elemento de fricción anular individual en cada caso.

Los cuerpos sinterizados 4 se componen de un material sinterizado por metalurgia de polvos en base hierro, en el que preferentemente están sinterizadas partículas duras en el cuerpo sinterizado 4 como los denominados soportes de fricción.

Como se evidencia por las Figuras 2 y 3, para fabricar como un elemento de soporte metálico 3 un disco de soporte que por ejemplo puede estar realizado en fundición de hierro gris, por ejemplo en fundición de hierro gris laminar, se coloca el elemento en posición horizontal y a continuación los comprimidos crudos 4.1, prensados a partir de un polvo metálico de sinterización, son colocados sueltos encima, para fabricar los cuerpos sinterizados 4 que aquí son denominados elementos de fricción. Los comprimidos crudos 4.1 se prensan a partir de un polvo de hierro prácticamente sin cobre sustituido por partículas duras. Sobre los comprimidos crudos 4.1, se coloca a continuación un cuerpo de cobre 6, el cual recubre por lo menos en parte la superficie del comprimido crudo 4.1 y en su estructura periférica se corresponde esencialmente al contorno periférico del comprimido crudo 4.1. El cuerpo de cobre 6 puede ser troquelado a partir de una chapa de cobre de cobre puro o también puede estar compuesto de polvo de cobre mediante un cuerpo compactado dimensionado de forma correspondiente. Aquí puede ser apropiado, si no se utiliza cobre puro para el cuerpo compactado, que el cobre sea reemplazado por mezclas que reduzcan el punto de fusión. Por ejemplo, es apropiado que el cuerpo compactado contenga una cierta cantidad de polvo de hierro y de polvo de manganeso el cual, como se explicará a continuación con mayor detalle, mejora la humectación entre la matriz del cuerpo sinterizado y el cobre. Puede ser adecuada una adición de hierro con un 2,4% en peso y de polvo de manganeso con el 1% en peso, referida en ambos casos al peso de la porción de cobre.

El elemento de soporte 3 constituido de esta forma es calentado a continuación en un horno de sinterización hasta la temperatura de sinterizado y es mantenido a la temperatura de sinterizado hasta que el comprimido crudo 4.1 queda completamente sinterizado. Mediante este tratamiento térmico, el comprimido crudo es calentado primero hasta que se inicia el sinterizado, después de lo cual se funde el cuerpo de cobre 6 que descansa sobre el comprimido crudo 4.1. Como consecuencia de la porosidad del comprimido crudo 4.1, el cobre líquido penetra en la matriz del comprimido crudo inmediatamente después de iniciarse el sinterizado y se vacía, a la manera de una soldadura, en la zona de contacto entre el comprimido crudo 4.1 y el elemento de soporte 3, siempre a condición de una apropiada proporción de la cantidad de cobre. Una vez finalizado el sinterizado y enfriado el elemento de soporte, el elemento 4 totalmente sinterizado queda unido de forma firme al elemento de soporte 3 por medio de la correspondiente capa de conexión 7 que actúa como una soldadura fuerte. Al fluir a través de los poros, las superficies libres de la matriz que ya sido ya calentada hasta el inicio de la sinterización, quedan humedecidas con el cobre, de manera que después del enfriamiento la matriz del cuerpo sinterizado está provista de una delgada capa de cobre en las zonas porosas y el cuerpo sinterizado no tiene prácticamente distorsión y tiene una buena estabilidad dimensional.

La invención no está limitada a la aplicación previamente descrita de la fabricación de una placa de presión y/o de un elemento que gira en sentido contrario en un embrague desplazable. Es más bien aplicable a cualquier utilización en que uno o más cuerpos sinterizados deban quedar sujetos a un elemento metálico de soporte, y tengan que imponerse elevadas exigencias respecto a la resistencia de la conexión.

Además, es posible crear cavidades o huecos en zonas con contacto parcial entre el elemento de soporte 3 y el comprimido crudo 4.1 mediante capas sólidas intermedias apropiadas no sinterizables 8, o mediante un recubrimiento con un separador sobre la zona, por ejemplo una suspensión de nitruro de boro o una suspensión de óxido de aluminio, de tal forma que en vez de una conexión completa de la zona, se produce una capa de conexión 7 que se extiende solamente sobre las áreas parciales correspondientes a la zona de recubrimiento como está indicado en la Figura 4.

Claims (11)

1. Procedimiento para conectar un elemento de soporte (3) realizado en metal con por lo menos un elemento (4) realizado a partir de un material sinterizado por metalurgia de polvos, caracterizado porque dicho elemento (4) en forma de un comprimido crudo (4.1) es prensado a partir de un polvo de sinterización, y es puesto en contacto con dicho elemento de soporte (3), de forma que en todo caso un elemento de cobre delgado y plano (6) es puesto en contacto con dicho comprimido crudo (4.1) y porque la disposición global así formada es calentada hasta la temperatura requerida para sinterizar dicho comprimido crudo (4.1), y después de terminar el proceso de sinterizado es enfriada de nuevo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza un polvo de sinterizado esencialmente libre de cobre para dicho comprimido crudo (4.1).

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicho comprimido crudo (4.1) está compuesto esencialmente por una mezcla de un polvo de hierro y de soportes de fricción en polvo.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para dicho elemento de cobre (6) se utiliza esencialmente cobre puro.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para dicho elemento de cobre (6) se utiliza esencialmente una aleación de cobre.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho elemento de cobre (6) consiste en una lámina.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho elemento de cobre (6) consiste en un cuerpo de polvo compactado.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el espesor de dicho elemento de cobre (6) asciende por lo menos al 10% del espesor de dicho comprimido crudo (4.1).

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 5, caracterizado porque el contenido en cobre de dicho elemento de cobre (6) asciende por lo menos al 15% en peso respecto al peso del comprimido crudo (4.1).

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en las zonas parciales de contacto entre dicho comprimido crudo (4.1) y dicho elemento de soporte (3) están dispuestas capas intermedias no sinterizables.

11. Elementos (4), en particular elementos de fricción, con un elemento de soporte (3), en particular un disco de soporte, realizados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.