HU224541B1 - Szálerősítésű kerámiatest, eljárás annak előállítására, továbbá féktárcsa, és eljárás annak előállítására - Google Patents

Description

Szálerősítésű kerámiatest, amely egy magból, valamint a maggal összekötött, legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel (96, 97) rendelkező szélső rétegből (93, 94) áll. A mag egy vagy több olyan rétegből (92) van összeállítva, melyek közül legalább egy réteg (92) legalább 50 mm hosszúságú hosszú szálakkal erősített, és a szélső réteg (93, 94) legfeljebb 50 mm hosszúságú rövid szálakkal van erősítve, és a szálak olvadékként beszivárogtatott kötőanyaggal reakciós kötésben álló szálak.

Egy, a találmány szerinti kerámiatestből készített féktárcsa két, egymással kapcsolatban álló tárcsafélből

HU 224 541 Β1

A leírás terjedelme 18 oldal (ezen belül 6 lap ábra)

HU 224 541 Β1 van összeállítva, és minden egyes tárcsafélnek egy, súrlódási felületként kialakított külső oldala, valamint egy belső oldala van, ahol legalább az egyik tárcsafél belső oldalán olyan bordák vannak kiképezve, amelyek a másik tárcsafélen támaszkodnak, és mindkét tárcsafél belső oldalán lényegében sugárirányban húzódó bordák vannak kiképezve, amelyek a mindenkori másik tárcsafél megfelelő bordái közé alakzáró módon nyúlnak be. A féktárcsa előállítására vonatkozó eljárás során legalább egy, egy irányba rendezett vagy szövött hosszú szálakból álló, egy szerves elővegyülettel előnyösen töltőanyagok hozzáadásával hőbehatás mellett alakítható réteggé egyesített tűzálló szálakból álló réteget (92, 93, 94) tartalmazó prepreget állítanak elő; szerves elővegyületből és rövid szálakból előnyösen töltőanyagok hozzáadása mellett egy keveréket állítanak elő; a rövid szálakat tartalmazó keverékből készített legalább egyrétegű (92, 93, 94) legalább egy prepreget sajtolószerszámba helyeznek, és hőbehatás mellett egy nyersdarab előállítása céljából sajtolják; a nyersdarabot egy porózus alakos test előállítása céljából pirolizálják; és a porózus alakos testet (90) reaktív olvadékkal, előnyösen szilíciumolvadékkal olvadékbeszivárogtatásnak vetik alá.

A kerámiatest előállítására vonatkozó eljárásban legalább egy, hosszú szálakkal erősített rétegű (92) magot állítanak elő, és azt tribológiai igénybevételnek kitehető külső felületként (96, 97) a hosszú szálaknál rövidebb rövid szálakkal erősített szélső réteggel (93, 94) erősítenek össze, amelyhez a hosszú szálakból álló legalább egy rétegből (92) szerves elővegyületek és adott esetben töltőanyagok hozzáadásával hőhatással megolvasztható prepreget (128, 146) állítanak elő; rövid szálakból és szerves elővegyületekből adott esetben töltőanyagok hozzáadásával hőhatással megolvasztható keveréket állítanak elő; a prepreget (128, 146) a keverékből álló réteggel (93, 94) együtt sajtolószerszámba (50) helyezik, és hőbehatás mellett nyersdarabbá sajtolják; a nyersdarabot pirolízissel porózus alakos testté (90) alakítják; a porózus alakos testet (90) előnyösen szilíciumolvadékkal infiltrálják, és ezzel reakciós kötésben álló szálakat állítanak elő.

A találmány tárgya egyrészt egy szálerősítésű kerámiatest, amely egy magból, valamint a maggal összekötött, legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel rendelkező szélső rétegből áll, másrészt egy féktárcsa, harmadrészt egy eljárás egy szálerősítésű kerámiatest előállítására, amelynek során legalább egy olyan rétegből álló magot állítunk elő, amelynek rétegét hosszú szálakkal erősítjük, és a magot egy olyan szélső réteggel erősítjük össze, amelyet a hosszú szálaknál rövidebb rövid szálakkal erősítettünk, és ezzel legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel látjuk el.

A szálerősítésű kerámiatestek, valamint az ezek előállítására szolgáló eljárások a jelzett szakterületen általánosan ismertek. A DE A 44 45 226 számú szabadalmi leírás olyan féktárcsát ismertet, amely egy szénszál-erősítésű anyagból belső hűtésű, radiális szellőzőcsatornákkal ellátott és két félből összeállított féktárcsaként van kialakítva.

A féktárcsa két külső oldala súrlódási felületként van kiképezve. A féktárcsa legalább egyik tárcsafelének belső oldalán bordák vannak kiképezve, amelyek köztük szabadon maradó szellőzőcsatornákat képezve kapcsolódnak a másik tárcsafélhez. A két tárcsafél alkalmas módon, például nagy hőmérsékletű forrasztással vagy ragasztással van egymással oldhatatlan módon összeerősítve. A féktárcsának a keréken történő rögzítésére egy csésze vagy edény alakú karima szolgál, amely vagy egy darabból van az egyik tárcsaféllel kiképezve, vagy csavarok vagy egyéb kötőelemek segítségével van a féktárcsával összekötve.

Az ilyen típusú féktárcsák például szénszál-erősítésű szénből készülhetnek, és néhány év óta speciálisan kifejlesztett fékbetétekkel ellátva az autóversenysportban alkalmazzák őket. A szénszál-erősítésű szénanyagok alkalmazhatósági tartománya azonban a szénszálak oxidációs hajlama következtében körülbelül 500 °C hőmérsékletre korlátozódik. Ezen túlmenően ismerünk további egyesített kerámiaanyagokat, amelyekből ilyen jellegű féktárcsák vagy egyéb kerámiatestek állíthatók elő (lásd például a DE A 197 11 831 számú szabadalmi leírást). Ennek során előtestként vagy nyersdarabként hosszú szálakkal vagy rövid szálakkal erősített szénszál-erősítésű szénanyagokat alkalmaznak, ame35 lyeket azután folyékony szilíciummal olvadékbeszivárogtatásnak (infiltrációnak) vetnek alá. így reakciós kötésű szénszál-erősítésű szilícium-karbid-kerámiák hozhatók létre.

A szálerősítésű kerámiaanyagokat nagy teljesítmé40 nyű anyagokként a gépgyártás és berendezésgyártás, valamint a repülés és űrhajózás területén általános jelleggel alkalmazzák. Ezeken a területeken az igen nagy fajlagos szilárdság és merevség mellett a károsodással szembeni ellenálló képesség és a hirtelen hőterhelé45 sekkel szembeni ellenálló képesség és oxidációállóság is fontos szempont. Az utóbbi a hosszú szálak esetében azonban korlátozott, mivel az alkatrész belsejébe az oxigén behatolhat, és a kritikus repedési hossz túllépése esetén tönkremenetelhez vezethet.

A DE A 197 11 831 számú szabadalmi leírásból megismert Si/C/B/N bázison reakciós kötésű szálakból álló, rövid szál erősítésű kerámiatestekkel nagyobb oxidációs stabilitást érhetünk el nagy hőmérsékletek esetén is, mivel a keramikus mátrix által szigeteken el55 helyezkedő rövid szálak oxidációja az alkatrészt csak a felületen károsítja. Az ilyen típusú kerámiatestek károsodással szembeni ellenálló képessége azonban igen gyakran nem kielégítő, így meghatározott felhasználási területeken, például féktárcsák céljára nem jöhetnek szóba.

HU 224 541 Β1

A találmánnyal célunk egy olyan javított tulajdonságokkal rendelkező szálerősítésű kerámiatest, valamint az ilyen kerámiatest előállítására szolgáló eljárás megvalósítása, mely kerámiatestnél kitűnik a károsodással szembeni nagy ellenálló képesség, a nagy szilárdság és hőállóság. Emellett egy lehetőleg gáztömör, illetve folyadéktömör felületnek jó korróziós tulajdonságokkal is rendelkeznie kell.

A kitűzött feladatot egyrészt egy szálerősítésű kerámiatesttel oldottuk meg, amely egy magból, valamint a maggal összekötött, legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel rendelkező szélső rétegből áll, a mag egy vagy több olyan rétegből van összeállítva, melyek közül legalább egy réteg legalább 50 mm hosszúságú hosszú szálakkal erősített, és a szélső réteg legfeljebb 50 mm hosszúságú rövid szálakkal van erősítve, és a szálak olvadékként beszivárogtatott kötőanyaggal reakciós kötésben álló szálak.

A javasolt szálerősítésű kerámiatest egy előnyös kiviteli alakja értelmében a mag több, hosszú szálakkal erősített réteget tartalmaz, melyek hosszú szálai egy-egy kitüntetett irányba rendezettek, és legalább két réteg szálainak fő iránya egymással szöget zár be.

Előnyös továbbá a találmány olyan kiviteli alakja, amelynél a magnak legalább egy, szövött hosszú szálú vagy rövid szálú rétege van. A két szomszédos, hosszú szálakkal erősített réteg között legalább egy, rövid szálakkal erősített réteg van elrendezve.

Előnyös továbbá a találmány olyan kiviteli alakja, amelynél a két szomszédos hosszú szálakkal erősített réteg között szövött hosszú szálakkal ellátott réteg van elrendezve. Ezzel a laminátum szétválását tudjuk hatásosan megakadályozni.

Több, egymáshoz képest szöget bezáró szálirányú réteg és adott esetben szövött hosszú szálakkal rendelkező réteg (diagonálréteg) kombinációjával a kerámiatest szilárdsági tulajdonságait célirányosan befolyásolhatjuk, hogy ily módon a kerámiatestre az üzemelés során ható igénybevételi irányokban különösen nagy szilárdságot érjünk el, ezzel egyidejűleg biztosítsuk a kerámiatest meghibásodással szembeni ellenálló képességét.

Egy további előnyös kiviteli alak értelmében a rövid szálak statisztikailag elosztottan vannak elrendezve. A rövid szálak ilyen homogén eloszlásának a biztosítására például valamilyen ismert granulálóeljárást alkalmazhatunk.

Az ilyen szálakat általánosságban úgynevezett előfonat (angolul roving) formájában alkalmazzuk, amely a gyakorlatban körülbelül 3000-25 000 elemi szálból áll. Kereskedelmi forgalomban elterjedten kaphatók úgynevezett „12k” előfonatok, mely jelölés azt jelenti, hogy az előfonat kb. 12 000 elemi szálból áll.

A kerámiatest erősítésére előnyösen olyan hosszú szálak és rövid szálak jöhetnek szóba, amelyek nagy hőállóságú, szilícium-, elemiszén-, bőr- és/vagy nitrogénbázisú kovalens kötésű szálakként, előnyösen szilícium-karbid-szálakként, elemiszén-szálakként vagy SiBCN szálakként vannak kialakítva.

Előnyös a találmány szempontjából továbbá, ha a szálak szilícium-karbid-mátrixszal reakciós kötésben állnak. Egy ilyen jellegű mátrixanyag alkalmazása kedvező gyártást, egyidejűleg jó gáztömör tulajdonságot tesz lehetővé a külső rétegek esetében, míg a gyártás során a zsugorodás következtében jelentkező problémákat messzemenően el tudjuk kerülni.

A kitűzött feladatot másrészt egy olyan féktárcsával oldottuk meg, amely a találmány értelmében a javasolt kerámiatestből készült, és két, egymással kapcsolatban álló tárcsafélből van összeállítva, és minden egyes tárcsafélnek egy, súrlódási felületként kialakított külső oldala, valamint egy belső oldala van, ahol legalább az egyik tárcsafél belső oldalán olyan bordák vannak kiképezve, amelyek a másik tárcsafélen támaszkodnak, és mindkét tárcsafél belső oldalán lényegében sugárirányban húzódó bordák vannak kiképezve, amelyek a mindenkori másik tárcsafél megfelelő bordái közé alakzáró módon nyúlnak be.

Az ilyen két tárcsafélből álló féktárcsa-kialakítás esetében az egymásba nyúló bordák alakzáró és anyagzáró kapcsolata révén a keréken történő rögzítés lényegesen egyszerűsíthető, mivel a két tárcsafél egymáshoz viszonyított elfordulását a bordák alakzáró és anyagzáró kapcsolata hatásosan és önmagában megakadályozza. így a féktárcsa rögzítése a keréken különösen egyszerű módon megoldható, például adott esetben csupán súrlódó kapcsolat is létrehozható, hogy teljesen megakadályozzuk a horonyfeszültségek bevezetését a féktárcsába. Ezen túlmenően az így, két tárcsafélből összeállított féktárcsa stabilitása is jóval nagyobb az ismert féktárcsák ezen tulajdonságánál.

A találmány egy előnyös kiviteli alakja értelmében az egyik tárcsafél bordái és a másik tárcsafél bordái között szellőzőcsatornák vannak kiképezve.

Az ilyen szellőzőcsatornákat, amelyek különösen a kerámiavegyületből készített fémtárcsák gyártásánál a kerámia rossz hővezető képessége következtében bizonyulnak előnyösnek, a találmány szerinti féktárcsába járulékos intézkedések nélkül beépíthetjük.

Ezek a szellőzőcsatornák egyenes csatornaként sugárirányban húzódhatnak, de természetesen görbe, például spirális alakú pálya mentén is létrehozhatók.

Előnyös továbbá a találmány egy olyan kiviteli alakja, amelynél mindkét tárcsafél azonos alakú és méretű.

Egy ilyen geometriai kialakítással a féktárcsa gyártásához szükséges ráfordítás lényegesen csökkenthető. így például mindkét tárcsafél gyártásához egy és ugyanazt a sajtolószerszámot használhatjuk, miáltal a szerszámköltség is rögtön feleződik ezen a területen.

Ugyancsak előnyös a találmány szempontjából, ha minden egyes bordának, egy első, radiális síkban húzódó támfelülete van, amely egy ferde felületen keresztül egy második, szintén radiális síkban húzódó támfelületbe megy át, és a második támfelület távolabb helyezkedik el a súrlódási felülettől, mint az első támfelület.

Ennek a kialakításnak köszönhetően a lehető legjobb és legegyenletesebb erőbevezetést tudjuk biztosítani kívülről a két súrlódási felületre ható fékezőerőnek

HU 224 541 Β1 a féktárcsába történő bevezetéséhez, mivel a sík támfelületek következtében nagy keresztmetszetek állnak rendelkezésre az erőátvitelhez. Az ezek között kialakított ferde felületek, amelyek a radiális síkra vagy merőlegesek, vagy arra ferdén húzódnak, vagy akár ívelt, görbe felületekként is kiképezhetők, csupán az egyik tárcsafél másik tárcsafélre történő alakzáró kapcsolódásához szükségesek.

Előnyös a találmány szerinti kerámiatestből készített féktárcsa egy olyan kiviteli alakja, ahol mindegyik tárcsafél belső oldalán lényegében sugárirányban húzódó hornyok vannak kialakítva, amelyek között a bordák kiemelkednek, és a féktárcsa kerületi irányában egymást követő négy-négy borda úgy van elrendezve, hogy az első borda és a vele szomszédos második borda első támfelülete egymás felé néz, míg a második borda és az azt követő harmadik borda első támfelülete egymással ellentétes irányba néz, és a harmadik borda és az azt követő negyedik borda első támfelülete ismét egymás felé néz.

Ezzel mindkét tárcsafelet mind az alakot, mind a méretet tekintve egymással azonosan tudjuk kialakítani. Alapvetően azonban más kialakítások is elképzelhetők, amelyek lehetővé teszik a két tárcsafél egymással azonos kiképzését.

A találmány egy másik előnyös kiviteli alakja értelmében a féktárcsa egy keréken karimával való rögzítéshez központi rögzítőnyílással rendelkezik, és a súrlódási felületek a karimával súrlódó kapcsolatot létrehozóan sík kialakításúak.

Ennek az intézkedésnek az az előnye, hogy a karima és a féktárcsa közötti kizárólagos súrlódásos kapcsolat esetén semmilyen horonyfeszültséget nem vezetünk be kívülről a féktárcsába. Alapvetően azonban arra is lehetőség van, hogy a központi rögzítőnyílásból kiinduló hornyokat használjuk fel a karimával történő alakzáró kapcsolat létrehozására, amennyiben a féktárcsa két tárcsafele és a kerék kapcsolódási helye között folyamatos, megszakításmentes alakzáró kapcsolatra van szükség.

Egy találmány szerinti féktárcsát önmagában ismert módon alkalmazhatunk egy olyan tárcsafékben, amelynek féknyerge a féktárcsát meghatározott tartományban két oldalról kívülről átfogja, és amelynek a féktárcsa súrlódási felületeire szorítható fékbetétéi vannak.

A találmány egy előnyös kiviteli alakja értelmében a féktárcsa bordái olyan távolságban húzódnak egymástól, hogy a fékbetétek a féktárcsának legalább két-két bordáját fogják át.

Egy ilyen kialakítás révén a féktárcsára két oldalról ható sajtolónyomás a lehető legegyenletesebben jut be a féktárcsába, és ezzel messzemenően el tudjuk kerülni a billentő- vagy hajlítónyomatékok létrejöttét. Ennek az előnyös kialakításnak egy ugyancsak előnyös továbbfejlesztése értelmében a karima két karimarészből áll, amelyek a féktárcsa súrlódási felületeit a belső oldalon levő sík gyűrűfelülettel részben elfedik, és a karimarészek kötőelemekkel vannak egymáshoz erősítve, hogy így biztosítsuk a féktárcsa és a belső karimarész közötti súrlódásos kapcsolatot.

Ezzel a megoldással különösen kíméletesen tudjuk a nyomatékot átvinni a féktárcsa és a kerék között anélkül, hogy a csavarok vagy hasonló elemek miatt valamilyen horonyfeszültséget vezetnénk a féktárcsába, ami különösen előnyös a kerámiavegyületből történő gyártás esetén fennálló törésveszéllyel szembeni biztonság szempontjából.

Előnyös a találmány szempontjából továbbá, ha legalább egy súrlódási felületen a karima bordáival alakzáró kapcsolatban álló, a központi rögzítőnyílástól kiinduló hornyokkal van ellátva.

Ez a kialakítás előnyösen használható, ha a féktárcsa két tárcsafele, valamint a kerék rögzítési helye között megszakításmentes alakzáró kapcsolatot kell létrehoznunk.

A kitűzött feladatot harmadrészt egy eljárással oldottuk meg szálerősítésű kerámia előállítására, amelynek során legalább egy olyan rétegből álló magot állítunk elő, amelynek rétegét hosszú szálakkal erősítjük, és a magot egy olyan szélső réteggel erősítjük össze, amelyet rövid szálakkal erősítettünk, és legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel látjuk el. A találmány értelmében

- hosszú szálakból álló legalább egy rétegből szerves elővegyületek és adott esetben töltőanyagok hozzáadásával hőhatással megolvasztható prepreget állítunk elő;

- rövid szálakból és szerves elővegyületekből adott esetben töltőanyagok hozzáadásával hőhatással megolvasztható keveréket állítunk elő;

- a prepreget a keverékből álló réteggel együtt sajtolószerszámba helyezzük, és hőbehatás mellett nyersdarabbá sajtoljuk;

- a nyersdarabot pirolízissel porózus alakos testté alakítjuk;

- a porózus alakos testet olvadékkal, előnyösen szilíciumolvadékkal infiltráljuk, és ezzel reakciós kötésben álló szálakat állítunk elő.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a magot több, hosszú szálakkal erősített rétegből állítjuk elő, melyek hosszú szálait egy-egy fő irányba rendezzük, és legalább két olyan réteget használunk, melyek szálainak fő iránya egymással szöget zár be.

Előnyös továbbá a találmány szerinti eljárás szempontjából, ha a magba legalább egy, szövött hosszú szálakkal ellátott réteget illesztünk.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében nagy hőállóságú, szilícium-, elemiszén-, bór- és/vagy nitrogén bázisú kovalens kötéses szálakat, előnyösen szilícium-karbid-szálakat, elemiszén-szálakat vagy SiBCN szálakat alkalmazunk hosszú szálakként és rövid szálakként.

A kerámiatest előállítása lényegesen leegyszerűsíthető, mivel a prepreget szokásos és ismert gyártási eljárással állíthatjuk elő, majd azt követően a rövid szálakat tartalmazó keverékkel együtt egy kívánt formában hőbehatás mellett csak ki kell alakítanunk. Az így kialakított alakos testet a végső alakot erősen megközelítő méretekkel, alakkal állíthatjuk elő úgy, hogy az ezt kö4

HU 224 541 Β1 vető pirolízist és olvadékbeszivárogtatást követően csak csekély mértékű utómegmunkálásra van szükség.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében több rövid szállal és/vagy hosszú szállal erősített prepreget laminátummá egyesítünk, mielőtt hőbehatás mellett a formában nyersdarabbá sajtoljuk.

Ennek során a rövid szálakból és szerves elővegyületekből álló keveréket, amelyhez előnyösen adalék anyagokat is hozzátehetünk, vagy egy vagy több prepregbe visszük, és azután a hosszú szálakkal erősített prepregekkel lamináljuk, vagy pedig különállóan, például granulálással gyártjuk, hogy ezzel a lehető legnagyobb homogenitású rövid szálakkal erősített külső réteget kapjuk meg.

A külső szélek gyártására használt keveréket már a hosszú szálakat tartalmazó prepreg szóban forgó külső rétegébe is bejuttathatjuk. Nagyobb rétegsűrűségek elérése érdekében előnyösen több, kizárólag rövid szálakkal erősített prepreget alkalmazunk. így több prepregréteget helyezhetünk egymásra és laminálhatunk, és adott esetben különböző azonos szálirányú rétegeket és szövött rétegeket is kombinálhatunk a különböző prepregek egymásra helyezése révén.

A prepregek előállítására alapvetően különböző eljárásokat alkalmazhatunk.

Egy prepreg előállítására különösen előnyös eljárásnak bizonyult a találmány értelmében a rétegsajtoló kompaundálási eljárás (SMC, sheet moulding compaunding), amelyet más területen általában üvegszál-erősítésű anyagok gyártásánál elterjedten használnak, azonban szálerősítésű kerámiatestek gyártásánál ismereteink szerint még sohasem alkalmaztak.

Ennek során a prepreget rétegsajtoló kompaundálási eljárás során állítjuk elő úgy, hogy egy készletből egy hordozófóliát letekercselünk, arra felülről szerves elővegyületet és szálakat juttatunk, ugyancsak felülről egy további szerves elővegyületet és egy további hordozófóliát viszünk fel, majd a két hordozófólia közé bezárt alkotóelemeket tömörítjük és egy készletezőelemre feltekercseljük, az elővegyületeket részbeni térhálósodás érdekében öregítjük. Ebben az esetben előnyös, ha a hordozófóliákat az öregítést követően leválasztjuk, mielőtt a prepreget vagy több prepregből álló laminátumot a formában a legalább egy, rövid szálakkal erősített külső réteggel együtt a nyersdarab előállítása céljából összesajtoljuk. A több prepreg laminálása révén egy olyan többréteges szerkezetet kapunk, amelyet a megfelelő öntőformában kívánt alakra sajtolhatunk.

A kompaundálási eljárás során a hosszú szálakat a szerves elővegyülettel együtt tekercseljük le. Ha rövid szálakat akarunk előállítani, akkor a hosszú szálakat még a prepreg előállítása során át kell vezetnünk egy megfelelő vágóegységen, amellyel a kívánt hosszúságú rövid szálakat tudjuk előállítani, és az így felaprított rövid szálakat juttatjuk be a szerves prepregrétegbe.

Ennek során az is lehetséges, hogy egyetlen gyártási műveletben kombináljunk egy hosszú szálakkal erősített réteget egy rövid szálakkal erősített réteggel.

Alternatív megoldásként a külső rétegeket alkotó rövid szálakkal erősített réteget más módon is létrehozhatjuk (például granulálással), majd később kombinálhatjuk a hosszú szálakkal erősített prepregekkel.

Egy nyersdarab előállítására szolgáló másik eljárási változat az ugyancsak az üvegszál-erősítésű műanyagok gyártásánál használt RTM-eljárás. A szálerősítésű kerámiatestek előállításánál mindeddig hanyagolt eljárás során a hosszú szálakból álló szálvázszerkezetből RTM-eljárással készült magot formába helyezzük, ezt követően egy szerves elővegyületet fecskendezünk nagy nyomással a formába, és az alakos testet kialakítjuk, majd az így kialakított alakos testre szerves elővegyülétből és rövid szálakból álló keverék legalább egy rétegét felvisszük, majd az alakos testet formában hőbehatás mellett utóalakítjuk, mielőtt az így előállított nyersdarabot pirolizáljuk, majd olvadékbeszivárogtatásnak alávetjük. Alternatív megoldásként a rövid szálakat a szerves elővegyülettel együtt is befecskendezhetjük az öntőformába.

Ebben az esetben tehát az alakítás és a szál-mátrix integráció egy lépésben valósul meg.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítási módja értelmében szerves elővegyületként szurokfélét vagy gyantát, előnyösen fenolgyantát vagy furángyantát alkalmazunk. Egy hosszú szálakkal erősített prepreg előállításának egy további lehetséges módja az úgynevezett iszapbeszivárogtatási eljárás, amelynek során egy hosszú szálakkal erősített prepreget iszapos beszivárogtatásos eljárással állítunk elő, amelynek során a szálakat letekercseljük, és merítéses eljárással egy szerves elővegyületből vagy szerves fém elővegyületből álló iszappal, előnyösen poliszilánnal, polisziloxánnal vagy polikarboszilánnal, továbbá oldószerekkel és töltőanyagokkal beszivárogtatjuk, majd egy tárolómagra feltekercseljük.

Az így előállított prepreget a rövid szálakkal erősített keverékkel egy sajtolószerszámban kombináljuk, majd a korábban leírt módon tovább feldolgozzuk, hogy rövid és hosszú szálakkal erősített rétegekből álló alkalmas szerkezetet kapjunk.

Az előzőleg bemutatott gyártási eljárásokat például egy egy darabból álló féktárcsa vagy egy belső hűtésű féktárcsa gyártásához használhatjuk, amely két tárcsafélből van összeállítva.

Féktárcsa előállítása esetén előnyös, ha legalább egy, egy irányba rendezett vagy szövött hosszú szálakból álló, egy szerves elővegyülettel előnyösen töltőanyagok hozzáadásával hőbehatás mellett alakítható réteggé egyesített tűzálló szálakból álló réteget tartalmazó prepreget állítunk elő; szerves elővegyületből és rövid szálakból előnyösen töltőanyagok hozzáadása mellett egy keveréket állítunk elő; a rövid szálakat tartalmazó keverékből készített legalább egyrétegű legalább egy prepreget sajtolószerszámba helyezünk, és hőbehatás mellett egy nyersdarab előállítása céljából sajtoljuk; a nyersdarabot egy porózus alakos test előállítása céljából pirolizáljuk; és a porózus alakos testet reaktív olvadékkal, előnyösen szilíciumolvadékkal olvadékbeszivárogtatásnak vetjük alá.

HU 224 541 Β1

Egy további előnyös foganatosítási mód értelmében legalább egy, egy irányba rendezett vagy szövött hosszú szálakból álló, egy szerves elővegyülettel előnyösen töltőanyagok hozzáadásával hőbehatás mellett alakítható réteggé egyesített tűzálló szálakból álló réteget tartalmazó prepreget állítunk elő; szerves elővegyületből és rövid szálakból előnyösen töltőanyagok hozzáadása mellett egy keveréket állítunk elő; a rövid szálakat tartalmazó keverékből készített legalább egyrétegű legalább egy prepreget sajtolószerszámba helyezünk, és hőbehatás mellett a féktárcsa első tárcsafelének előállítása céljából; legalább egy további prepreget behelyezünk előnyösen ugyanabba a sajtolószerszámba, és azt hőbehatás mellett a féktárcsa második tárcsafelének előállítása céljából sajtoljuk; a két tárcsafelet összeillesztjük, és levegő kizárása mellett egy porózus alakos test előállítása céljából pirolizáljuk; és a porózus alakos testet reaktív olvadékkal, előnyösen szilíciumolvadékkal olvadékbeszivárogtatásnak vetjük alá.

A tárcsafeleknek még a pirolízist megelőző összeillesztése, illetve még a pirolízissel előállított porózus alakos testnek egy szilíciumolvadékkal végzett beszivárogtatását megelőzően különösen jó kapcsolatot biztosít a tárcsafelek között, mivel az egyik tárcsafél felületében lévő szálak összeakadhatnak és összeakadnak a másik tárcsafél felületében lévő szálakkal, és az azt követő olvadékbeszivárogtatás során mindkét tárcsafél részben a tárcsafelek porózus vázába behatoló átmenő fémes zárványok révén anyagzáróan is összekapcsolódnak egymással. Ezen túlmenően a szilícium és a szén reakciós kötésmechanizmusa következtében a két tárcsafél különösen szorosan összekötődik. Az olvadékbeszivárogtatás alatt a nyersdarabban jelen lévő szilícium-karbid legalábbis részben újra feloldódik, és a későbbi lehűlés során szekunder szilícium-karbidként kicsapódik, ami tovább javítja a tárcsafelek kötődését.

Természetesen a leírásunkban használt „szilíciumolvadék” kifejezés alatt olyan olvadékokat is értünk, amelyek szilíciumon kívül ötvöző alkotóelemeket, különösen vasat és krómot tartalmaznak, ami a lényegesen csökkentett saját feszültségek miatt a térfogatváltozások következtében különösen előnyösek, mint azt a DE-A-197 11 831 számú szabadalmi leírás részletesen magyarázza. Természetesen a többi, korábban említett és leírásunkban később említésre kerülő jellemzők nemcsak a mindenkori példaként megadott kombinációban használhatók, hanem más jellemzővel kombinálva vagy önmagukban is, anélkül, hogy a találmány oltalmi körét ezzel elhagynánk.

A találmányt az alábbiakban a csatolt rajz segítségével részletesebben is ismertetjük, amelyen a javasolt szálerősítésű kerámiatest néhány példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az lábra egy találmány szerinti féktárcsát tartalmazó tárcsafél részletének perspektivikus nézete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti féktárcsa felülnézete, a

3. ábrán az 1. ábra szerinti féktárcsa homlokfelületének egy részlete látható síkba kiterítve, növelt léptékben, a

4. ábrán a jobb érthetőség kedvéért a 3. ábra egyik tárcsafelének egy részletét is feltüntettük, a tárcsafél körbefutó peremfelülete egy részletének síkba kiterítésével, az

5. ábra egy találmány szerinti féktárcsa előállításához szükséges sajtolószerszám öntőformafelének metszete, a

6. ábra egy találmány szerinti féktárcsa-kialakítást mutat felülnézetben, a

7. ábrán egy, a találmány szerinti féktárcsa további lehetséges kiviteli alakjának keresztmetszete, a féktárcsa felerősítésére szolgáló karimával együtt, a

8. ábrán egy prepreg alapvető felépítését tüntettük fel perspektivikus, részben metszett, nagyított ábrázolással, a

9. ábra növelt léptékben egy prepreg lehetséges keresztmetszeti kialakítását mutatja vázlatosan, a

10. ábrán egy tárcsafél bordájának keresztmetszete látható, erősen kinagyítva, amelyen bejelöltük az egyes rétegek elhelyezkedését, a

11. ábra a prepreg gyártására szolgáló gyártási eljárás elvi vázlata, és a

12. ábrán egy prepreg gyártására szolgáló további eljárás vázlata látható.

Az 1. ábrán 10 tárcsafék számunkra jellemző részletét tüntettük fel perspektivikusan. A 10 tárcsaféknek 16 féktárcsája van, amely két félből, nevezetesen egy első 17 tárcsafélből, valamint egy második 18 tárcsafélből van összeállítva, és sugárirányú szellőzőcsatornák járják át úgy, hogy belső hűtésű 20 tárcsaféket kapunk.

A 16 féktárcsának a keréken történő rögzítésére csésze alakú 13 karima szolgál, amely egy, a 16 féktárcsa másik, hátsó oldalán elrendezett, az ábrán nem látható másik karimarésszel együtt 15 rögzítőelemekkel, például szegecsekkel van összekötve. A keréken történő felerősítéshez a 13 karima homlokoldalán 14 furatok vannak kiképezve, melyeken keresztül a kerékcsavarok bevezethetők, illetve becsavarhatok.

Az 1. ábrán ezen túlmenően még 11 féknyerget is feltüntettünk, amelybe a 16 féktárcsa két oldalán egy-egy 12 fékbetét kerül behelyezésre, amelyeket a fék működtetéséhez hidraulikus úton mindkét oldalról a féktárcsának szorítunk.

A 16 féktárcsa, mint említettük, két 17, 18 tárcsafélből áll, amelyek közül az egyik 17 tárcsafelet a 2. ábrán belső oldaláról, felülnézetben vázlatosan lerajzoltuk.

A 2. ábrán felismerhető a 17 tárcsafél központi kör alakú 22 rögzítőnyílása, valamint megfigyelhetők a tárcsafél gyűrű alakú felületén egyenletesen elosztottan sugárirányban húzódó 20 bordák is, melyek következtében két-két szomszédos 20 borda között sugárirányban húzódó 21 szellőzőcsatornák alakulnak ki.

HU 224 541 Β1

A 20 bordák és a 21 szellőzőcsatornák alakját és elrendezését a továbbiakban a 3. és 4. ábra segítségével ismertetjük.

A két egymáshoz illesztett 17, 18 tárcsafél körbefutó homlokfelületét síkban kiterítetten, nagyobb léptékben bemutató 3. ábrán látható, hogy a 17 és 18 tárcsafelek úgy vannak kialakítva, hogy azok 20 bordái alakzáró módon kapcsolódnak egymással, és ezek között vannak a 21 szellőzőcsatornák kialakítva. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy mindkét 17, 18 tárcsafél alakjában és méretében egymással azonos, így egy és ugyanazon 50 sajtolószerszámmal állítható elő. A 20 bordák alakja a 17 tárcsafél 4. ábrán látható, síkba leképzett részletén figyelhető meg a legjobban.

Minden egyes 20, 20’, 20”, 20”’ borda egy első, radiális síkban húzódó 27 támfelülettel rendelkezik, amely egy ferde 28 felületen át egy olyan második 29 támfelületbe megy át, amely szintén egy radiális síkban helyezkedik el. A 27 és 29 támfelületek közötti ferde 28 felület, mint a 4. ábrán jelöltük, a radiális síkokkal tompa szöget zárhat be, de az egyik radiális síkra merőlegesen is húzódhat. Ezen túlmenően az is elképzelhető, hogy a 27 és 29 támfelületek között a ferde 28 felület ne egyenesen húzódjon. Ezen túlmenően természetesen a 27, 29 támfelületek is kialakíthatók egyenestől eltérő, hajlított alakban. A 17 tárcsafélnek a 20 bordákkal ellentétes oldala sík 24 súrlódási felületként van kiképezve. Az első 27 támfelületek a 24 súrlódási felülethez közelebb helyezkednek el, mint a második 29 támfelületek. Összességében így minden egyes 20 borda megközelítőleg lépcsőszerűen van kialakítva.

Az egymással szomszédos 20 bordák elrendezése olyan, hogy a kerület mentén egymással szomszédos két-két 20 borda, tehát például a 20 és 20' borda úgy húzódik, hogy első 27 támfelületük egymás felé néz. Ezek között az első 27 támfelületek között egy sugárirányban húzódó széles 31 horony van kiképezve. A második 20’ borda pedig az őt követő, szomszédos 20” bordával tükörszimmetrikusan van kiképezve, ami annyit jelent, hogy az első 20' borda első 22 támfelülete, valamint a második 20” borda első 27 támfelülete nem egymás felé, hanem egymással ellentétes irányba néz, és ilyen esetben a 20’ és a 20” bordák között egy másikfajta, eltérő alakú 30 horony van kiképezve. A 20” borda első 27 támfelülete azután egy újabb 31 hornyon át a rákövetkező 20’” borda szintén felé néző első 27 támfelületével szemközt húzódik.

A 20’ és a 20” bordák közötti 30 horony látszólag keskenyebb, mint a 20 és 20’ bordák közötti 31 horony, azonban mindkét 30, 31 horony feneke pontosan azonos méretű, hiszen a 17 és 18 tárcsafél komplementer módon kapcsolódik egymáshoz és egészíti ki a másikat úgy, hogy összességében az összes 21 szellőzőcsatorna egyforma alakú és méretű lesz.

Magától értetődően a 2. ábrán sugárirányban húzódó 21 szellőzőcsatornák egy egyenes vonalú pálya helyett ívelt vagy egyéb görbe pályát is leírhatnak, például spirál alakúak is lehetnek.

Az 5. ábrán a találmány szerinti 16 féktárcsa 16, 18 tárcsafeleinek előállítására szolgáló 50 sajtolószerszám egyik 52 öntőformafelének keresztmetszete látható. Az 52 öntőformafél felületében 54 hornyok vannak bemunkálva, amelyek a 17 féktárcsa 20 bordáinak az előállítása céljából a 20 bordákkal komplementer alakúak.

Az 50 sajtolószerszám másik öntőformafele ilyen esetben egy sima tárcsa alakú fészket tartalmaz, amellyel a 16 féktárcsa, pontosabban a 17, 18 tárcsafelek 24 súrlódási felületét tudjuk előállítani.

A 17, 18 tárcsafelek kialakításának különleges előnye abban áll, hogy mindkét 17, 18 tárcsafél előállításához egy és ugyanazon 50 sajtolószerszámot használhatjuk.

Annak érdekében, hogy a 16 féktárcsát alakzáróan rögzíteni tudjuk a keréken, egy 60 féktárcsa 62 rögzítőnyílásából kiinduló 64 hornyokat képezhetünk ki, amelyek sugárirányban kifelé csekély méretűek, és amelyek vége előnyösen félkör alakban van lezárva. Ezekbe a 64 hornyokba egy, a rajzon nem látható felvevőelem megfelelő alakú és helyzetű bordái nyúlnak bele, melyek segítségével a 60 féktárcsát a keréken rögzíthetjük.

Ennek egy lehetséges alternatíváját a 7. ábrán egy keresztmetszeten tüntettük fel.

és 72 tárcsafelekből álló, 73 szellőzőcsatornákat tartalmazó 70 féktárcsa súrlódó erőzáró módon van egy két 75, 78 karimarészből összeállított 74 karimán rögzítve. Az első 75 karimarész csésze alakú, és az

1. ábrán bemutatott kiviteli alakhoz hasonlóan külső oldalán több 76 furattal rendelkezik, amelyek a kerékcsavarok befogadására szolgálnak. Ezen túlmenően az első 75 karimarésznek egy körben kifelé nyúló 77 gallérja van, amelyen keresztül az első 75 karimarész a 72 tárcsafél 82 súrlódási felületén felfekszik. A szemben fekvő oldalon egy második 78 karimarész helyezkedik el, amely körben futó 79 gallérjával a 70 féktárcsa 71 tárcsafelének 81 súrlódási felületén fekszik fel. A 75, 78 karimarészek 80 kötőelemekkel, például csavarokkal vannak egymással összeerősítve úgy, hogy a 77, 79 gallérok a 70 féktárcsa 81, 82 súrlódási felületének szorulnak, és így egy súrlódó erőzáró kapcsolat jön létre a 74 karima és a 70 féktárcsa között.

Ebben az esetben a 75, 78 karimarészek közötti szorítóerőt akkorára kell méreteznünk, hogy a legnagyobb lehetséges fékezőnyomaték átvitele még biztonsággal megtörténjen.

Egy ilyen 70 féktárcsát, vagy általánosságban egy ilyen alakos testet különálló szálasanyagrétegekből laminálhatunk, amelyre a 8-10. ábrák segítségével adunk példát.

Erre a célra előnyösen olyan, úgynevezett prepreg anyagot használunk, amelyben egy vagy több laminátumréteg található. Ezek lehetnek például olyan, egy szálirányú, (röviden: egyirányú) rétegek, amelyek előnyösen egymáshoz képest úgy helyezkednek el, hogy fő szálirányuk valamilyen, például előnyösen 45°-os szöget zár be egymással, és/vagy diagonálrétegek (szövött rétegek) lehetnek.

Egy, több ilyen prepregből álló 91 laminátumot a 8. ás 9. ábra segítségével mutatunk be.

HU 224 541 Β1

A 8. ábrán összességében négy 92 réteget tüntettünk fel, amelyek olyan egyirányú rétegek, melyek száliránya egymáshoz képest valamekkora szöget zár be. A 91 laminátum tetején és alján előnyösen statisztikusan eloszló rövid szénszál kötegeket tartalmazó 93, illetve 94 réteg húzódik.

Míg a hosszú egyirányú szálakkal erősített 92 rétegek szerepe az, hogy károsodással szemben ellenállóvá tegyék a 91 laminátumot, a két, rövid szálakkal erősített 93 és 94 réteg egy-egy különösen kopásálló, gázés folyadéktömör határréteget alkot, melyek 96, 97 külső felülete egy 12 fékbetét későbbi súrlódási rétegét fogja alkotni.

Ezen túlmenően az egyes egyirányú 92 rétegek között további szövött 95 rétegek is elhelyezhetők, ahogy azt a 9. ábrán vázlatosan bejelöltük. A gazdaságos gyártás szempontjainak figyelembevételével azonban általában ilyen szövött 95 rétegeket nem alkalmaznak.

Az egy ilyen 91 laminátumból előállított 100 tárcsafél lényeges részletét bemutató 10. ábrán megfigyelhető, hogy a 91 laminátum 92-94 rétegei betüremkednek a kialakuló bordába, így az egyirányú 92 rétegek, és amennyiben vannak, a diagonális rétegek a bordákon keresztül haladva azok tartományában nagy szilárdságot és alakhűséget biztosítanak.

Természetesen a fent vázolt réteges felépítés az alakos testtel szemben támasztott mindenkori követelményeknek megfelelően skálázható, hogy szükséges nagy mechanikus stabilitást és károsodással szembeni ellenálló képességet biztosítsunk a kerámiatest, mint egész számára, és hogy a külső 93, 94 rétegek külső felületeinek különösen nagy kopásállóságot biztosítsunk.

Egy prepreg előállítására a 11. és 12. ábra segítségével két lehetséges gyártási eljárásváltozatot mutatunk be az alábbiakban.

A 11. ábrán a találmányunkkal kapcsolatban különösen előnyösnek tekintett rétegsajtoló kompaundálással (angolul SMC, sheet moulding compaunding) történő prepreg-előállítás folyamata látható. Az ábrán vázlatosan feltüntettük a prepregek előállításához használt 110 berendezést is.

A rétegsajtoló kompaundálási eljárás során, amely az üvegszál-erősítésű műanyagok gyártásánál jól ismert, két 116, 118 hordozófólia közé szerves kötőanyagok hozzáadása mellett szálakat juttatunk, hogy egy prepreget kapjunk. A kompaundáló- 110 berendezésnek erre a célra egy sor hengere van, melyeken keresztül az alsó 116 hordozófóliát vezetjük. Ezt követően 112 elővegyület-tartályból szerves elővegyületet, általában fenolgyantát vagy furángyantát adagolunk be. Ezt követően egy, az ábrán nem látható száltartályból előfonat formájában bejuttatott 120 szálakat viszünk be, majd felülről egy további 114 elővegyület-tartályból egy további elővegyület-réteget juttatunk be, amelyre azután egy felső 118 hordozófóliát vezetünk. Az így összeállított rétegeket a 120 szálakkal és az elővegyületekkel, amelyek a két 116,118 hordozófólia között helyezkednek el, ezt követően 124 hengersoron tömörítjük, majd 126 hengerre feltekercseljük. Alternatív megoldásként a 120 szálakat még bejuttatásukat megelőzően egy 122 vágóegység segítségével rövid szálakká apríthatjuk, amelyeket azután az egyes elővegyület-rétegek közé juttatunk. Az elővegyülethez, amely a gyakorlatban általában fenolgyanta, furángyanta vagy szurokszármazék lehet, előnyösen töltőanyagokat, például grafitot, kormot vagy szih'cium-karbid-port adagolhatunk.

A vázolt kompaundáló- 130 berendezéssel olyan 128 prepreget is elő tudunk állítani, amely kizárólag hosszanti szálakkal, vagy amely kizárólag rövid szálakkal erősített. Természetesen a 11. ábrán vázolt 130 berendezés úgy is átalakítható, hogy egy hosszú szálakat tartalmazó réteg egy rövid szálakat tartalmazó réteggel egyetlen közös prepregréteggé kombinálható legyen.

Az így előállított keverék 126 hengerre történt feltekercselését követően a 128 prepregen öregedési folyamat játszódik le, amely szobahőmérsékleten néhány órától akár több napig is tarthat, amelynek során a 128 prepreg megvastagodik, és ez az elővegyületek bizonyos mértékű részbeni térhálósodására utal.

Ezt követően a két 116,118 hordozófóliát lehúzhatjuk, és a 128 prepreget tovább feldolgozhatjuk.

A 128 prepreg előállítását követően azt a kívánt nagyságra szabjuk, illetve több 128 prepreget rétegezőnk egymásra úgy, hogy a bennük tartalmazott szálak irányát egymáshoz képest eltérően állítjuk be. Az egymásra helyezett 128 prepregrétegeket például az 50 sajtolószerszámban legtöbbször 100-200 °C tartományba eső hőmérsékleten formára sajtoljuk és kikeményítjük, amelynek során a mátrixgyanta nagy hőmérsékleten jelentkező képlékenysége következtében Igen jó alakkitöltést tudunk elérni.

Egy ily módon előállított nyersdarabot pirolíziskemencében előnyösen nitrogénatmoszférában (vagy metánatmoszférában) megközelítőleg 1000 °C hőmérsékletre hevítünk. Ennek során a szerves kötőanyagrészek térfogatcsökkenés mellett elemi szénné alakulnak át. Ezáltal egy porózus 90 alakos testet kapunk. Az így kapott karbonizált 90 alakos testet grafittégelyben vákuumban körülbelül 1600 °C hőmérsékleten szilíciumolvadékkal, amely adott esetben vas és króm adalékokat is tartalmazhat, amint az a DE-A-197 11 831 számú szabadalmi leírásból ismert, beszivárogtatjuk.

A hosszú szálakkal erősített 128 prepregek előállításának egy másik lehetséges változata a 12. ábrán elviekben vázolt iszapos beszivárogtató- 130 berendezés segítségével történik.

Ennek során egy 132 szálletekercselő berendezésről 134 előfonatot tekercselünk le, amelyet 136 bevonatfürdőn, azután elhelyezett 138 ülepítőfürdőn, 140 szárítószakaszon, valamint 142 beszivárogtatófürdőn vezetünk keresztül, majd 144 tárolómagra tekercseljük, amelyre 146 prepreg is kerül. Ebben az esetben tehát (elővegyületekből, töltőanyagokból és oldószerekből álló) iszapos merítőeljárást alkalmazunk, ahol az iszappal beszivárogtatjuk a 134 előfonatokat. A megelőzően elrendezett 136 bevonatfürdő, 138 ülepitőfürdő és 140 szárítószakasz célirányos előkezeléshez szükséges. Elővegyületekként szerves vagy fé8

HU 224 541 Β1 mes-szerves elővegyületeket alkalmazunk, előnyösen poliszilánt, polisziloxánt vagy polikarboszilánt.

Az elővegyületekhez előnyösen töltőanyagokat keverünk, melyek semleges töltőanyagok lehetnek, például szilícium-karbid, vagy reaktív töltőanyagok lehetnek, mint a karbidképzők (Ti, Al, Cr), vagy B, amely N₂-közegben BN állapotúvá alakul át.

Az így előállított 146 prepregekhez ezt követően nagyobb mennyiségű rövid szálat adalékolunk, majd fűtött sajtolószerszámban kikeményítjük. Ezt követően (például 36 órán keresztül legfeljebb 1400 °C hőmérsékleten, N₂-atmoszférában vagy vákuumban) pirolizáljuk. Ennek során egy szerves fém elővegyületet ásványi fázisúvá (α-SiC, C) alakítunk át. Ennek során a töltőanyagok lépnek reakcióba, amennyiben karbidképző anyagról vagy borról van szó. A bőr töltőanyagként történő alkalmazása különösen előnyös, mivel a bór nitridálása (1400 °C hőmérséklettől kezdve) erős térfogat-növekedése révén semlegesíti a pirolízis során bekövetkező térfogatcsökkenést.

A 3. és 4. ábra szerinti, két 17, 18 tárcsafélből álló 16 féktárcsa előállítása céljából a két 17, 18 tárcsafelet például egy, a kompaundálóeljárással előállított 91 laminátumból több prepreget ugyanabban az 50 sajtolószerszámban nagy hőmérsékleten összesajtolunk. Az így előállított két nyersdarabot egymásra helyezzük, majd együtt pirolizáljuk, végül olvadékbeszivárogtatásnak vetjük alá.

Természetesen az alkalmazott prepregek állhatnak kizárólag hosszú szálakkal erősített rétegekből, és a rövid szálakat tartalmazó, legalább egy szélső 93, 94 réteget más eljárással is előállíthatjuk. Az így kapott granulátumot azután a prepreggel együtt megfelelő formába helyezzük, és a nyersdarab előállítása céljából sajtoljuk.

Példa

A 6. ábrán bemutatott alakú, 280 mm külső átmérőjű és kb. 13 mm vastagságú masszív 60 féktárcsát tizenkét hosszú szálú prepregből és tizenhat rövid szálú prepregből állítottuk elő. Ennek során három-három prepregréteget 0°, 90° és 45° száliránnyal (ahol a megadott szög az első rétegben lévő szálak irányához képest került megadásra) irányítottsággal laminálunk, és két ilyen laminátumot összefordítva egymásra helyezünk. Két, hat-hat réteget tartalmazó ilyen laminátumot kombinálunk egymással. Mindkét külső oldalra nyolc rövid szálú prepreget laminálunk fel. Az összes prepreget a rétegsajtoló kompaundálási eljárással állítottuk elő, és az egyes prepregek vastagsága kb. 4 mm. Az így kapott laminátumegyüttest egy megfelelő, előmelegített sajtolószerszámban kb. 150 °C hőmérsékleten 210 bar nyomáson 15 percen keresztül alakítottuk. Ennek során kiváló alakkitöltést kaptunk. Az így kapott nyersdarabot a sajtolószerszámból eltávolítottuk, majd kemencében nitrogénatmoszférában kb. 50 K/h sebességgel megközelítőleg 1100 °C hőmérsékletre hevítettük, majd ezen a hőmérsékleten a karbonizálás miatt kb. 7 órán keresztül tartottuk. Ezt követően lehütöttük, majd a teret légritkítottuk. Ezután a nyersdarabot vákuumban 400 K/h sebességgel 1400 °C hőmérsékletre hevítettük, majd 60 K/h sebességgel 1650 °C hőmérsékletre hevítettük, és ezen a hőmérsékleten tiszta szilíciumolvadékkal (adalékok nélkül) beszivárogtattuk, az ehhez szükséges tartózkodási idő megközelítőleg 14 óra volt. Ezt követően kb. 100 K/h sebességgel szobahőmérsékletre hűtöttük.

Az így kapott 60 féktárcsa egy, a végleges alakot rendkívüli módon megközelítő alakhűséggel tűnt ki, és csupán csiszolással kellett utólagosan készre munkálni. A 60 féktárcsa kiváló mechanikus stabilitással, hőállósággal, oxidációállósággal, valamint súrlódási tulajdonságokkal rendelkezett.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Szálerősítésű kerámiatest, amely egy magból, valamint a maggal összekötött, legalább egy, előnyösen tribológiai igénybevételnek kitehető külső felülettel (96, 97) rendelkező szélső rétegből (93, 94) áll, azzal jellemezve, hogy a mag egy vagy több olyan rétegből (92) van összeállítva, melyek közül legalább egy réteg (92) legalább 50 mm hosszúságú hosszú szálakkal erősített, és a szélső réteg (93, 94) legfeljebb 50 mm hosszúságú rövid szálakkal van erősítve, és a szálak olvadékként beszivárogtatott kötőanyaggal reakciós kötésben álló szálak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy a mag több, hosszú szálakkal erősített réteget (92) tartalmaz, melyek hosszú szálai egy-egy kitüntetett irányba rendezettek, és legalább két réteg (92) szálainak fő iránya egymással szöget zár be.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy a magnak legalább egy, szövött hosszú szálú vagy rövid szálú rétege (95) van.
4. 4. A 3. igénypont szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy két szomszédos hosszú szálakkal erősített réteg (92) között legalább egy, rövid szálakkal erősített réteg van elrendezve.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy két szomszédos hosszú szálakkal erősített réteg (92) között szövött hosszú szálakkal ellátott réteg (95) van elrendezve.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy a rövid szálak statisztikailag elosztottan vannak elrendezve.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy a hosszú szálak és a rövid szálak nagy hőállóságú, szilícium-, elemiszén-, bórés/vagy nitrogénbázisú kovalens kötéses szálakként, előnyösen szilícium-karbid-szálakként, elemiszén-szálakként vagy SiBCN szálakként vannak kialakítva.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kerámiatest, azzal jellemezve, hogy a szálak szilícium-karbid-mátrixszal állnak reakciós kötésben.
9. 9. Féktárcsa, azzal jellemezve, hogy az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti kerámiatestből készült, és két, egymással kapcsolatban álló tárcsafélből (17, 18, 71,72, 100) van összeállítva, és minden egyes tárcsa9

   HU 224 541 Β1 félnek (24, 26, 81, 82, 102) egy, súrlódási felületként (24, 26, 81, 82, 102) kialakított külső oldala, valamint egy belső oldala van, ahol legalább az egyik tárcsafél (17, 18, 71, 72, 100) belső oldalán olyan bordák (20, 20’, 20”, 20’”) vannak kiképezve, amelyek a másik tárcsafélen (17, 18, 71, 72, 100) támaszkodnak, és mindkét tárcsafél (17, 18, 71, 72, 100) belső oldalán lényegében sugárirányban húzódó bordák (20, 20’, 20”, 20’”) vannak kiképezve, amelyek a mindenkori másik tárcsafél (17, 18, 71, 72, 100) megfelelő bordái (20, 20’, 20”, 20’”) közé alakzáró módon nyúlnak be.
10. 10. A 9. igénypont szerinti féktárcsa, azzal jellemezve, hogy az egyik tárcsafél (17, 18, 71, 72, 100) bordái (20, 20’, 20”, 20’”) és a másik tárcsafél (17, 18,

    71, 72, 100) bordái (20, 20’, 20”, 20”’) között szellőzőcsatornák (21) vannak kiképezve.
11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti féktárcsa, azzal jellemezve, hogy mindkét tárcsafél (17, 18, 71, 72, 100) azonos alakú és méretű.
12. 12. A 11. igénypont szerinti féktárcsa, azzal jellemezve, hogy minden egyes bordának (20, 20’, 20”, 20’”) egy első, radiális síkban húzódó támfelülete (27) van, amely egy ferde felületen (28) keresztül egy második, szintén radiális síkban húzódó támfelületbe (29) megy át, és a második támfelület (29) távolabb helyezkedik el a súrlódási felülettől (24, 26, 81,82, 102), mint az első támfelület (27).
13. 13. A 11. vagy 12. igénypont szerinti féktárcsa, az-