FI67881B - JAERNVAEGSBROMSSKO AV GJUTJAERN - Google Patents

JAERNVAEGSBROMSSKO AV GJUTJAERN Download PDF

Info

Publication number
FI67881B
FI67881B FI773871A FI773871A FI67881B FI 67881 B FI67881 B FI 67881B FI 773871 A FI773871 A FI 773871A FI 773871 A FI773871 A FI 773871A FI 67881 B FI67881 B FI 67881B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sulfur
phosphorus
brake shoe
iron
wear
Prior art date
Application number
FI773871A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI67881C (en
FI773871A (en
Inventor
Chandi P Biswas
Hugo R Larson
Original Assignee
Abex Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abex Corp filed Critical Abex Corp
Publication of FI773871A publication Critical patent/FI773871A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI67881B publication Critical patent/FI67881B/en
Publication of FI67881C publication Critical patent/FI67881C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/027Compositions based on metals or inorganic oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Description

ΓΒ1 m KUULUTUSJULKAISU £ 7 o Q 4 •IIbHP ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT O/ööl C (45) Patentti nyonnctty 10 C6 1935 Patent oeddelat (51) Kv.lk.‘/lnt.ci.4 C 22 C 37/00 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Pitentansökning 773871 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 20.12.77 (F») (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 20.12.77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 19-07.78ΓΒ1 m ADVERTISEMENT £ 7 o Q 4 • IIbHP ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT O / öö C (45) Patent nyonnctty 10 C6 1935 Patent oeddelat (51) Kv.lk. '/ Lnt.ci.4 C 22 C 37/00 ENGLISH —FINLAND (21) Patent application - Pitentansökning 773871 (22) Filing date - Ansökningsdag 20.12.77 (F ») (23) Starting date - Giltighetsdag 20.12.77 (41) Published public - Blivit offentlig 19-07.78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.- n7National Board of Patents and Registration Date of publication and publication 7

Patent-och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skrifcen publicerad ^o.uz.05 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 18.01.77 USA(US) 759231 (71) Abex Corporation, 530 Fifth Avenue, New York, New York 10036, USA(US) (72) Chandi P. B iswas, Ramsey, New Jersey, Hugo R. Larson, Ridgewood,Patent and Registration Publications Ansökan utlagd och utl.skrifcen publicerad ^ o.uz.05 (32) (33) (31) Privilege claimed — Begärd priority 18.01.77 USA (US) 759231 (71) Abex Corporation, 530 Fifth Avenue , New York, New York 10036, USA (72) Chandi P. B iswas, Ramsey, New Jersey, Hugo R. Larson, Ridgewood,

New Jersey, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5¾) Vai urautainen rautatiejarrukenkä - Järnvägsbromssko av gjutjärn Tämä keksintö koskee rautateillä käytettyjen valurautaisten jarrukenkien metallurgiaa.This invention relates to the metallurgy of cast iron brake shoes for use on railways.

Ennustettavan suorituskyvyn ja luotettavuuden kannalta katsottuna valurauta on ylivoimainen kitkamateriaali käytettynä rautatievaunun pyörässä, erikoisesti missä käyttövaatimukset ovat ankarat, kuten käytettäessä jarruja pitkän aikaa jyrkässä laskussa raskaalla kuormalla.In terms of predictable performance and reliability, cast iron is a superior friction material used on a railway car wheel, especially where operating requirements are stringent, such as when using the brakes for a long time on a steep descent under heavy load.

Monia vuosia valurautaisen rautatiejarrukengän vakiokokoomuk-sena pidettiin suunnilleen seuraavaa: 3 % hiiltä, 1,5 % piitä, korkeintaan noin 0,15 % rikkiä, ja korkeintaan noin 1,5 % fosforia, loppuosa rautaa, lukuunottamatta epäpuhtauksia; mangaania olisi mukana, jos raaka-aineena käytettäisiin romurautaa tai terästä, kuten asianlaita usein on ollut. Rikki ja fosfori luokiteltiin kylläkin ei-toivotuiksi jäänteiksi, joita sisältyi koksiin tai metallipanok-seen, joita käytettiin raudan valmistuksessa.For many years, the standard composition of a cast iron brake shoe was considered to be approximately the following: 3% carbon, 1.5% silicon, up to about 0.15% sulfur, and up to about 1.5% phosphorus, the rest being iron, excluding impurities; manganese would be involved if scrap iron or steel were used as a raw material, as has often been the case. Sulfur and phosphorus were, however, classified as undesirable residues contained in the coke or metal charge used in the manufacture of iron.

Eräs parannus valurautaisten rautatiejarrukenkien metallurgiassa julkaistaan US-patentissa 3,620, 334 (katso myös englantilai- 2 67881 nen patentti 1,238,646). Näissä esitetään voimakkaasti vaikuttava fosforin määrän lisäys, joka odottamatta saa aikaan kipinöinnin ja liekehtimisen vähenemisen, jolla on huomattava ansio tulipalojen sytyttämisvaaran vähentämisen kannalta, joita saattaa tapahtua ja tapahtuu seurauksena kipinöinnistä jarrukengän ja pyörän välisellä kosketuspinnalla. Yhtä tärkeä on se seikka, että korkeasta fosfori-määrästä seuraa kulumisen vähentyminen, joka pidentää käyttöikää.An improvement in the metallurgy of cast iron brake shoes is disclosed in U.S. Patent 3,620,334 (see also British Patent 2,638,646). These show a powerful effect of increasing the amount of phosphorus, which unexpectedly results in a reduction in sparking and flame, which has the considerable merit of reducing the risk of fires that may occur as a result of sparking at the brake shoe-wheel interface. Equally important is the fact that a high amount of phosphorus results in a reduction in wear, which prolongs service life.

Parantuneen suorituskyvyn kynnys näyttää olevan 2 paino-% fosforia, ilman suurempaa etua ylärajan 6 % yläpuolella. Hiilen ja piin pitoisuudet voivat olla itse asiassa samat kuin aikaisemmassa metallurgiassa: hiili ja pii voivat olla läsnä yhteismääränään korkeintaan 6 %, edullisimmin hiiltä noin 2,5/3,5 % ja piitä 1,6/2,2 %.The threshold for improved performance appears to be 2% by weight phosphorus, with no major advantage above the upper limit of 6%. The concentrations of carbon and silicon may in fact be the same as in previous metallurgy: carbon and silicon may be present in a total amount of up to 6%, most preferably about 2.5 / 3.5% carbon and 1.6 / 2.2% silicon.

Harmaavalurautainen jarrukenkä, jossa on enemmän kuin 2 % fosforia, muodostuu pääasiassa perliitin ja/tai ferriitin ja grafiitin rakeista tertiäärisen eutektikumin (steadiitin) jatkuvana verkostona; jolloin steadiitti ympäröi perliittisiä ja/tai ferriitti-siä rakeita, kuten esitetään mikrovalokuvassa. Steadiitti tyypillisessä valanteessa (esim. 2,8 % hiiltä, 3,0 % fosforia) jähmettyy n. 950 °C lämpötilassa verrattuna materiaaliin verkoston ulkopuolella, joka jähmettyy n. 1150 °C lämpötilassa. Steadiitti koostuu aineista Fe^C, Fe^P ja Fe. Uskotaan, että steadiittiverkosto, jatkuvana, jonka on aiheuttanut suuri määrä fosforia, on syynä suuren fosforimäärän omaavan jarrukengän odottamattomiin etuihin. Rauta eutektikumissa saattaa asettua erilaisiin muotoihin valutekniikas-ta riippuen, mikä ei ole tärkeätä tämän keksinnön ymmärtämiselle tai sen soveltamiselle. Esimerkiksi raudan haurautta voidaan lämpökäsittelyllä vaihdella vaihtelematta sen jatkuvuutta tämän keksinnön piirissä.A gray cast iron brake shoe with more than 2% phosphorus consists mainly of granules of perlite and / or ferrite and graphite as a continuous network of tertiary eutectic rubber (steadite); wherein the steadite surrounds the perlite and / or ferritic granules as shown in the photomicrograph. Steadite in a typical ingot (e.g. 2.8% carbon, 3.0% phosphorus) solidifies at about 950 ° C compared to material outside the network which solidifies at about 1150 ° C. Steadite consists of Fe 2 C, Fe 2 P and Fe. It is believed that the steadite network, continuous, caused by a large amount of phosphorus, is the cause of the unexpected advantages of a high-phosphorus brake shoe. Iron in eutectic rubber may take various forms depending on the casting technique, which is not important for understanding or applying this invention. For example, the brittleness of iron can be varied by heat treatment without varying its continuity within the scope of this invention.

Nyt on huomattu tämän keksinnön yhteydessä, että rautatiejar-rukenkää, joka sisältää 2-5 % fosforia, voidaan edelleen parantaa käyttämällä rikkiä, määrinä jotka edelleen vähentävät kulumisnopeut-ta, toisin sanoen jarrukengän elinikä paranee edelleen samalla, kun fosforin kipinöintiä ja liekehtimistä tukahduttavaan merkitykseen vaikutetaan vain vähäisessä määrin.It has now been found in the context of the present invention that a railway shoe containing 2-5% phosphorus can be further improved by using sulfur in amounts that further reduce the wear rate, i.e. the service life of the brake shoe is further improved while affecting the suppressive effect of phosphorus sparking and flame retardation. only to a small extent.

Keksinnön mukaisen rautatiejarrukengän erityisominaisuudet ilmenevät esitetyistä patenttivaatimuksista.The special features of the railway brake shoe according to the invention appear from the claims.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin erään suoritusmuoto-esimerkin avulla viitaten piirustukseen, jossa li 3 67881 kuvio 1 esittää käyrää (merkitty suorana viivana), joka kuvaa rautatiejarrukengän kulumisnopeutta suhteessa läsnäolevan rikin määrään ja kuvio 2 on mikrovalokuva (2G0x).The invention will now be described in more detail by means of an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a curve (indicated by a straight line) illustrating the wear rate of a railway brake shoe in relation to the amount of sulfur present and Fig. 2 is a photomicrograph (2G0x).

Uskotaan, että tämän keksinnön mukainen parantunut kulumis-kestävyys johtuu eutektikumista, jota FeS (rautasulfidi) vahvistaa. Olkoonpa teoria mikä tahansa, pelkäksi tosiasiaksi jää se, että ku-lumiskestävyys paranee käyttämällä rikkiä yli sen, mitä vaaditaan MnS (mangaanisulfidin) muodostamiseksi. Syy rikin määrän tasaamiseen muodostamaan MnS on se, että käytetty rauta sisältää jonkin verran mangaania, joka mieluummin yhdistyy rikin kanssa. Tämä MnS on epäilemättä liittyneenä perliitti ja/tai ferriittirakeisiin, jotka sijaitsevat eutektisen materiaalin verkoston ulkopuolella.It is believed that the improved wear resistance of this invention is due to the eutectic rubber reinforced by FeS (ferrous sulfide). Whatever the theory is, the mere fact remains that the wear resistance is improved by using sulfur in excess of that required to form MnS (manganese sulfide). The reason for equalizing the amount of sulfur to form MnS is that the iron used contains some manganese, which preferably combines with sulfur. This MnS is undoubtedly associated with perlite and / or ferrite granules located outside the network of eutectic material.

Mangaanin atomipaino on 55, rikin 32, joten jokaista painoprosenttia kohti läsnäolevaa rikkiä kuluu mangaania suhteessa 55/32, eli noin 1,72. Sallittaessa pieni määrä yhdistymätöntä rikkiä jähmeässä liuoksessa ja samanlaisin pienin vaikutuksin, rikin määrä (paino-%), jota ei kuluteta, ja joka siten on käytettävissä eutektikumia varten, voidaan kirjoittaa S-(Mn/1,8), joka tarkoittaa läsnäoleva rikki painoprosenteissa miinus läsnäoleva mangaani painoprosenteissa (kumpikin analyysin perusteella) jaettuna luvulla 1,8.The atomic weight of manganese is 55, sulfur 32, so for every weight percent of sulfur present, manganese is consumed in a ratio of 55/32, i.e. about 1.72. While allowing a small amount of unbound sulfur in a solid solution and with similar minor effects, the amount of sulfur (% by weight) that is not consumed and thus available for eutectic rubber can be written as S- (Mn / 1.8), which means sulfur present in weight percent minus manganese present in weight percent (each by analysis) divided by 1.8.

Piirustuksessa esitetty käyrä saatiin taulukon 1 lukujen pohjalta, jotka saatiin dynamometristä verrattaessa testijarrukenkiä vakiojarrukenkiin kulumisuopeuden määrittämiseksi. Vakiojarrukengäl-lä oli seuraava (nimellis-)kokoomus: hiiltä 2,8 %, piitä 2,1 % ja fosforia 3 %. Mittaamalla ensin vakiojarrukengän kuluminen ja mittaamalla sitten peräkkäin kunkin testijarrukengän kuluminen, kaikki samoissa dynamometriolosuhteissa, on mahdollista laskea suhteelliset kulumisnopeudet eli testijarrunkenkä/vakiojarrukenkä.The curve shown in the drawing was obtained from the figures in Table 1 obtained from a dynamometer comparing test brake shoes to standard brake shoes to determine the wear rate. The standard brake shoe had the following (nominal) composition: carbon 2.8%, silicon 2.1% and phosphorus 3%. By first measuring the wear of the standard brake shoe and then successively measuring the wear of each test brake shoe, all under the same dynamometer conditions, it is possible to calculate the relative wear rates, i.e. the test brake shoe / standard brake shoe.

4 67881 TAULUKKO 1 (paino-%; nimellisarvo P=3 %)4 67881 TABLE 1 (% by weight; nominal value P = 3%)

Testijarru- %S %Mn S-(Mn/1,8) Kulumis- kenkä_ nopeus 1 0,45 0,30 0,283 0,41 2 0,33 0,36 0,13 0,67 3 0,43 0,27 0,28 0,34 4 0,41 0,40 0,188 0,30 5 0,41 0,42 0,177 0,64 6 0,38 0,30 0,213 0,47 7 0,33 0,30 0,163 0,57 8 0,215 0,36 0,015 0,87 9 0,335 0,53 0,041 0,82 10 0,27 0,42 0,037 0,87 11 0,375 0,49 0,103 0,64 Käyrä vahvistaa sen, että kun rikin ylimäärä kasvaa, vähenee kulumisnopeus (WR), se tarkoittaa, että kun rikkipitoisuus kasvaa yli sen määrän, mikä voi yhdistyä mangaanin kanssa, kulumisnopeus vähenee. Käytännöllisessä mielessä tämä tarkoittaa, että rautatie-jarrukenkien voidaan odottaa kestävän useampia hätäjarrutuksia tai useampia voimakkaita jarrutuksia riippuen rikkisisällön ylimäärän lisäyksestä, jolla voi myös olla huomattavaa merkitystä siellä, missä junan jarruja käytetään pitkän aikaa alamäessä maailman vuorisilla alueilla.Test brake% S% Mn S- (Mn / 1,8) Wear shoe_ speed 1 0,45 0,30 0,233 0,41 2 0,33 0,36 0,13 0,67 3 0,43 0,27 0.28 0.34 4 0.41 0.40 0.188 0.30 5 0.41 0.42 0.177 0.64 6 0.38 0.30 0.213 0.47 7 0.33 0.30 0.163 0.57 8 0.215 0.36 0.015 0.87 9 0.335 0.53 0.041 0.82 10 0.27 0.42 0.037 0.87 11 0.375 0.49 0.103 0.64 The curve confirms that as the excess sulfur increases, the wear rate decreases (WR), it means that when the sulfur content increases above the amount that can combine with manganese, the wear rate decreases. In practical terms, this means that railway brake shoes can be expected to withstand more emergency braking or more intense braking depending on the increase in excess sulfur, which can also play a significant role where train brakes are used for a long time in downhill mountainous areas of the world.

Hiilen ja piin alue on jo annettu; fosforia on alueella yli 2-10 paino-%, mutta edullisena pidetään 2,4 - 5 %.The carbon and silicon range has already been given; phosphorus is in the range of more than 2-10% by weight, but 2.4-5% is preferred.

Edellä olevasta huomataan, että jos jarrukenkä sisältää vähintään 2 % fosforia, pääasiassa liekehtimistaipumuksen vähentämiseksi, on mahdollista sallia vähintään ja huomattavasti enemmänkin kuin 0,15 % rikkiä jarrukengässä ilman haitallista vaikutusta; jar-rukenkää tosiaan parannetaan edelleen, kuten käyrä todistaa, joka hyödyttää jo siinä, että se sallii rikkipitoisemman raudan käytön, kuin aikaisemmin oletettiin. Sellainen rauta on tavallisesti halvempaa .It is noted from the above that if the brake shoe contains at least 2% phosphorus, mainly to reduce the tendency to flame, it is possible to allow at least and considerably more than 0.15% sulfur in the brake shoe without adverse effect; the jar-rye shoe is indeed being further improved, as the curve proves, which already benefits in that it allows the use of more sulfur-containing iron than previously assumed. Such iron is usually cheaper.

Mikrovalokuva (200x) on tyypillinen vakiojarrunkengälle samoin kuin testijarrukengille, jota käytetään dynamometritestauksessa ti 5 67881 ja joka osoittaa steadiitin jatkuvana verkostona (valkea) ympäröivän (harmaat) perliitin rakeet.A photomicrograph (200x) is typical of a standard brake shoe as well as a test brake shoe used in dynamometer testing ti 5 67881 and showing the (gray) perlite grains surrounding the steadite as a continuous network (white).

Tämän keksinnön rautatiejarrukengän kokoomus on siten oleellisesti seuraava (paino-%): hiiltä 2,5 - 3,5 piitä 1,6 - 2,2 fosforia yli 2-10 rikkiä ja mangaania on molempia läsnä suhteessa paino-% S > paino-% Mn/1,8 loput rautaa lukuunottamatta epäpuhtauksia ja satunnaisia osia.The assembly of the railway brake shoe of the present invention is thus essentially as follows (wt%): carbon 2.5 to 3.5 silicon 1.6 to 2.2 phosphorus more than 2 to 10 sulfur and manganese are both present in a weight w / w weight ratio Mn / 1,8 Remaining iron excluding impurities and adventitious parts.

Steadiitti muodostuu valoksen jäähdyttämisen termodynamiikan luonnollisena tuloksena, eikä tarvitse muodostaakseen minkäänlaista erikoiskäsittelyä.Steadite is formed as a natural result of the thermodynamics of light cooling, and is not required to form any special treatment.

FI773871A 1977-01-18 1977-12-20 JAERNVAEGSBROMSSKO AV GJUTJAERN FI67881C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US75923177A 1977-01-18 1977-01-18
US75923177 1977-01-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI773871A FI773871A (en) 1978-07-19
FI67881B true FI67881B (en) 1985-02-28
FI67881C FI67881C (en) 1985-06-10

Family

ID=25054884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI773871A FI67881C (en) 1977-01-18 1977-12-20 JAERNVAEGSBROMSSKO AV GJUTJAERN

Country Status (7)

Country Link
AT (1) AT374899B (en)
CA (1) CA1090621A (en)
CH (1) CH632297A5 (en)
DK (1) DK153026C (en)
FI (1) FI67881C (en)
LU (1) LU78846A1 (en)
NO (1) NO150005C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
AT374899B (en) 1984-06-12
FI67881C (en) 1985-06-10
FI773871A (en) 1978-07-19
DK153026B (en) 1988-06-06
DK22378A (en) 1978-07-19
LU78846A1 (en) 1978-06-09
NO150005C (en) 1984-08-08
CA1090621A (en) 1980-12-02
NO150005B (en) 1984-04-24
ATA4578A (en) 1983-10-15
DK153026C (en) 1988-10-17
NO780042L (en) 1978-07-19
CH632297A5 (en) 1982-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950023732A (en) Method for manufacturing steel containing trace amounts of carbon and sulfur
FI67881C (en) JAERNVAEGSBROMSSKO AV GJUTJAERN
US4352416A (en) Cast iron railroad brake shoes
ATE135090T1 (en) FRICTION PAD
KR900004156B1 (en) Process for the production of cast iron containing vermicular graphite
EP4004249A1 (en) Cast iron, in particular for components of disc brakes
JPS63206448A (en) High-manganese cast-iron brake shoe for vehicle
SU834206A1 (en) Cast-iron
JPH0119462B2 (en)
GB1387232A (en) Carbon/metal friction composition for brake linings
SU956593A1 (en) Spheroidal graphite cast iron
KR870000442A (en) Wheelbarrow for railroad cars of special ingredient alloy
DK1004789T3 (en) Brake disc for transport vehicles
SU267920A1 (en) WEAR RESISTANT CAST IRON
KR970700293A (en) Brake Discs for Disc Brake of Railroad Cars
SU317716A1 (en) CAST FRICTION ALLOY
SU908899A1 (en) Deoxidizing and alloying alloy
SU540936A1 (en) Nodular cast iron
SU863699A1 (en) Cast iron with spherical graphite
SU517266A3 (en) Cast iron
SU713922A1 (en) Steel alloying alloy
SU912767A1 (en) Iron-based antifriction composition
SU889730A1 (en) Iron-based sintered friction material
RU2122042C1 (en) Cast iron for brake blocks
SU536248A1 (en) Cast iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: ABEX CORPORATION