Opis patentowy opublikowano: 31.03.1982 113371 {czytelnia! 1 Urzedo Pcrfeotc ^ 1 Int. Cl." B22F 7/04 C23C 11/14 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Hoerbiger u. Co., Schongau/Lech (Republika Fe¬ deralna Niemiec) Sposób wytwarzania spiekanych plytek ciernych Przedmiotem wynalazku jejst sposób wytwarzania spiekanych plytek ciernych do sprzegiel i hamulców polegajacy ma rozsypywaniu s-proszkowanego metalu na nosnik stalowy i spiekaniu go w piecu w atmos¬ ferze gazu ochronnego, zawierajacego azot, pocho¬ dzacego, zwlaszcza z rozkladu amoniaku, iDo wytwarzania sprzegiel ciernych wieloplytko- wych i hamulców stosuje sie spiekane plytki cier¬ ne, skladajace sie z nosników stalowych, zaopatrzo¬ nych po jednej luib po obydwu stronach w spieka¬ na wykladzine cierna i na ico najmniej jednej kra¬ wedzi, wewnatrz ii/lub ma zewnatrz zalbieraki np. uzebienie dla przenoszenia sily. Sprawnosc takich sprzegiel i hamulców jasft w znacznym stopniu okreslona przez odpornosc nosników stalowych, a zwlaszcza ich elementów zabierakowych.Ze wzgledu na wymiary i ciezar sprzegiel oraz hamulców niemozliwe jest stosowanie nadwymia- rowych nosników stalowych, Dlatego tez, zwlasz¬ cza w przypadku sprzegiel i -hamulców do przeklad¬ ni przelaczalnych i nawrotnych dochodzi do pekniec zmeczeniowych plytek ciernych. Poza tym na ele¬ mentach 'zabierakowych wystepuja slady zuzycia, spowodowane uderzeniami powierzchni nosnej kor¬ pusu, wspólpracujacej z zatoiierakami plytek cier¬ nych.Aiby temu zapobiec, starano sie podniesc wytrzy¬ malosc nosników stalowych i uczynic, zwlaszcza te krytyczne strefy, bardziej odpornymi. Podniesienie wytrzymalosci zmeczeniowej przez zastosowanie 10 15 stali o wyzszej wartosci lub przez utwardzanie nos¬ ników stalowych na drodze obróbki cieplnej nie jest równiez Ibezprotolemaltyozne. Przy rozgrzewaniu w piecu przy spiekaniu wykladzin ciernych, rozgrzewa sie równiez nosniki ftalowe ii mniej lufo bardziej wy¬ zarza sie. Utwardzanie nosndków stalowych przed spiekaniem jest z tego wzglle^u jedynie czesciowo celowe. Niewskazane jest równiez utwardzenie po naniesieniu spiekanej wykladziny ciernej, poniewaz na wykladziny cierne niekorzystnie oddzialywuje tego rodzaju obróbka cieplna, zwlaszcza gdy stosuje sie skladniki wykladziny ciernej, których tempera¬ tura "topnienia ijest nizsza od; temperatury utwartflza- nia. Równiez stosowane niekiedy utwardzanie in¬ dukcyjne nosników stalowych w obszarze ich uze¬ bien przyczynia sie do zwiekszenia odpornosci na zuzycie w obszarze boków zarysu zeba, lecz nie sta¬ nowi ijo istotnego podniesienia wytrzymalosci zme¬ czeniowej. iW ostatnim czasie, w celu podniesienia odpornosci na zuzycie i wytrzymalosci zmeczeniowej czesci sta¬ lowych stosowano termochemiczna obróbke dyfuzyj¬ na. Wówczas, zwlaszcza w krytycznie obciazanych miejscach elementów stalowych wymagane jest dy- fuindowanie róznorodnych srodków, jak azot, we¬ giel, bor i chrom. W przypadku spiekanych plytek ciernych, przez traktowanie azotem mozna uzyskac polepszenie wlasciwosci warstwy krawedziowej nos¬ ników stalowych oraz przedluzenie ich zywotnosci.Do tego konieczny jest jednak proces obróbki ciepl- 113 371113 371 3 nej /gotowych plytek ciernych, co znacznie podwyz¬ sza koszty procesu wytwarzania i inoze byc stoso¬ wane jedynie w Ikrytycznych przypadkach.Z niemieckiego opisu patentowego! 950 298 znane jest w koncu naweglanie platek sprzeglowych spie¬ kana warstwa wykladzinowa iw okreslonych miej¬ scach, charakteryzujacych sie zwiejkszoma wytrzy¬ malosci a., pirzy czym naweglanie przebiega jedno¬ czesnie ze * spiekaniem. Po1 naniesieniu wykladzin ciernych na nosniki stalowe, zostaja one w miej¬ scach naweglanych, zasadniczo w obszarze uzebie¬ nia, pozbaiwdone naniesionej wykladziny. Wówczas plyltkii, (pod wplywem wlaczania posredniego' tarczy weglowej lub grafitowej lub innego- srodka, odda¬ jacego wegiel, nakladane sa jedna na druga w miej¬ sca naweglanych i poddawane obróbce cieplnej. Ten proces jest pracochlonny i nie stosowany ze wzgle¬ dów na wysokie koszty w nowoczesnej produkcji seryjnej. Naweglanie odbywa slie w temperaturze okolo 900°C, natomiast temperatury stosowane zaz¬ wyczaj przy spiekaniu cisnieniowym plytek cier¬ nych, wytwarzanych w procesie rozsypywania, leza w iznacznde nizszym zakresie. Poza tym naweglanie nde przyczynia sie zasadniczo do podniesienia wy¬ trzymalosci, zwlaszcza ze dokladne utwairdzanie przez naweglamie jefet mozliwe jedynie w polacze¬ niu -z nastepujacymi kapielami hartujacymi, których nie mozna jednak stosowac ze wzgledu na spieka¬ na wykladzine icderna.Zadarniem wynalazku jest wiiec takie ulepszenie wstepnie opisanego sposobu wytwarzania spiekanych plytek ciernych, aby bez powaznego podniesienia kosztów wytwarzania i obnizenie wartosci spieka¬ nych wykladzin ciernych, mozliwa bylaby termo- chemiczna obróbka dyfuzyjna nosników stalowych, a dzieki temu podniesienie wytrzymalosci zmecze¬ niowej plytek ciernych.Zadanie to rozwiazano dzieki ternu, ze termiczne spiekanie w atmosferze gazu ochronnego prowadzi sie z nadmiarem azotu po czym, po zakonczeniu termicznego spiekania, wprowadza sie gaz pluczacy.Podstawa wynalazku jest zalozenie, ze termoche- miczna dyfuzja, w postaci traktowania azotem jest mozliwa do przeprowadzania jednoczesnie podczas procesu spiekania, w panujacych podczas tego pro¬ cesu warunkach termicznych, jezeli uda sie uwolnic dostateczna ilosc dyfuzyjnego azotu do obszaru nos¬ ników stalowych. Jak sie okazallo, jest to mozliwe do uzyskania -w, nlieslkoniplilkowany sposób, dzieki zastosowaniu srodków wedlug wynalazku. Na okres¬ lonym poziomie temperatur w procesie spiekania, powierzchnie góirne nosników stalowych spiekanych plytek ciernych oraz stalowe sciany pieca do spie¬ kania dzialaja jako katalizator i powoduja rozpad gazu amoniakalnego na skladniki azot i wodór. Do¬ prowadzenie azotu na powierzchnie górna nosnika stalowego jest dogodniejsze, dzieki porowatosci spie¬ kanych wykladzin ciernych, przy czym równiez w obszarze wykladzin ciernych, poprzez szkielet spie¬ kany, .wystepuje zjawisko azotowania. W ten spo¬ sób mozliwe jest, dzieki przewidzianemu w wyna¬ lazku wlaczaniu obróbki azotem do procesu spie¬ kania, uzyskanie spiekanych plytek ciernych o znacznie ulepszonych wlasnosciach wytrzymaloscio¬ wych, bez dodatkowej obróbki cieplnej. 4 Przeprowadzenie po zakonczeniu termicznego spiekania, przez piec do spiekania gazu pluczacego, przyspiesiza chlodzenie materialu spiekanego. Dzieki temu ulega nie tylko skróceniu czas wytwarzania spiekanych plytek ciernych, lecz równiez redukuje 5 sie, zwlasjzcza pózniejsze wydzielanie sie uwolnio¬ nego azotynu, a poza tym zapobiega sie tworzeniu duzych ziaren, przez rekrystalizacje w osnowie struktury s^taii. io W ramach sposobu wedlug wynalazku stosuje sie gaz ochronny zawierajacy oprócz azotu takze wegiel, tlen i wodór, jak równiez inne skladniki, których dyfundowanie w powierzchnie górna nosników sta¬ lowych plytek ciernych jest pozadane, aby dosto- 15 sowac ich wlasciwosci do okreslonych wymagan.Sposób wedlug wynalazku jest opisany ponizej na przykladzie wytwarzania spiekanych plytek cier¬ nych: Na nosnik stalowy o blyszczacej powierzchni górnej., który moze stanowic stop stali o wysokiej 20 zawartosci wegla, rozsypuje sie najpierw sproszko¬ wany metal, mozliwie równomierna warstwa.Sproszkowany metal napieka sie, po czym pokryte ta warsrtwa wyklaidziny cierne sprasowuje sie dto' pozadanej grubosci i poddaje nastepnie procesowi 2B spiekania cisnieniowego. To cisnieniowe spiekanie odbywa sie w piecach kolpakowych z gaizem och¬ ronnym w okreslonych warunkach temperatury i czasu, odnoszacych sie miedzy innymi do stosowa¬ nych mieszanin proszku. Jakoi gaz ochronny stosuje 30 sie amoniak i gaz nosny, w którego sklad1 wchodzi wegiel, itlen i wodór. Temperatura spiekania wyno¬ si ok. 570°C.Gaz ochronny wraz z gazem nosnym podczas pro¬ cesu spiekania na biezaco ciagle odnawia sie. Piec j5 kolpakowy jest zaopatrzony w odpowiednie do te¬ go celu urzadzenie odsysajace i doprowadzajace gaz.Wewnatrz pieca ido spiekania powierzchnie góirne nosników stalowych plyttek ciernych dzialaja jako katalizator i powoduja w ten sposób rozpad dopro^ 40 wadzanego gazu amoniakalnego na jego skladniki — azot i wodór. Poza tym gazy ochronne wprowa¬ dza sie w piecu do spiekania w ruch cyrikulacyjny, np. za pomoca dmuchaw wbudowanych w piec. Na skutek ciaglego odnawiania rozpadowego gazu o- 45 chronnego na powierzchniach górnych nosników sta¬ lowych— i to nie tylko w obszarze niepokrytych warstwa spiekana uzebien na krawedziach lecz rów¬ niez dzieki porowatosci warstwy spiekanej w obsza¬ rze wykladzin ciernych — podtrzymywuje sie nad¬ miar azotu. W ten sposób dochodzi do dyfundowa- nia azotu, dzieki czemu w obszarze powierzchni gór¬ nych nosników stalowych powstaja azotki, podno¬ szace istotnie wytrzymalosc nosników stalowych^ zwlaszcza wytrzymalosc zmeczeniowa. Dzieki obec¬ nosci dyfundowanych gazów nosnych Jtwoirza sie po¬ za tym z zelazem krysztaly roztworu stalego i kry¬ sztaly zwiazków, tzwlaszcza bardzo twairde wegliki, azdtfci karbonylowe i azoflki hydrolksykarbonylowe, które równiez polepszaja wlasnosci wytirzymalos- M ciowe.i 60 Ze wzgledów technicznych do pieca do spiekania mozna dolaczyc piec reakcyjny, w Ictórym ulegaja spaleniu palne skladniki gazów ochronnych, odsy¬ sanych -z pieca do spiekania, zwlaszcza nadmiar wo- j5 doru. W celu przyspieszenia chlodzenia materialu113 371 5 6 spiekanego lub azotynu mozna doprowadzic do pie¬ ca do spiekania gaz pluczacy.IW opisanymi sjposofoie przy wytwarzaniu spieka¬ nych plytek ciernych wedlug procesu spiekania cis¬ nieniowego uzyskuje sie efekt azotynowania, prak¬ tycznie bez podnoszenia kosztów, prowadzacy do znacznie lepszego produktu koncowego. Nie wyma¬ gany jest wiec dodatkowy proces roboczy, ani póz¬ niejs,ze hartowanie utwardzanych nosników stalo¬ wych, w czasie którego spiekane wykladziny cier¬ ne moglyby ulec -uszkodzeniu. W przypadku spie¬ kanych wykladzin ciernych z dodatkami zelaza, dzieki termochemioznej obróbce dyfuzyjnej,, uzysku¬ je sie nawet podniesienie wlasciwosci ciernych i zmniejszenie zuzycia. Poza tym stwierdzono równiez zwiekszona odpornosc na korozje wolnych po¬ wierzchni stali. Zmiany przeprowadzane w trady¬ cyjnych piecach do spiekania sa stosunkowo nie¬ wielkie; konieczne jest jedynie zastosowanie srod¬ ków do ciaglego doprowadzania i odprowadzania gazu ochronnego, jak (równiez no wprowadzania go w ruch cyrlkulacyjny w samym piecu do spiekania.Z a s t r z ez e ni a patentowe 1. Sposób wytwarzania spiekanych plytek cier¬ nych do sprzegiel i hamulców, przez roizsypywanie sproszkowanego' metalu na nosnik stalowy i spieka¬ nie go w piecu, w atmosferze gaizu ochronnego, za¬ wierajacego azot, pochodzacego zwlaszcza z rozkla¬ du amoniaku, znamienny tym, ze termiczne spie¬ kanie prowadzi sie w atmosferze gazu ochronnego z nadmiarem azotu, po czym po zakonczeniu ter¬ micznego spiekania, wprowadza sie gaz pluczacy. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie gaz ochronny, zawierajacy oprócz azotu takze wegiel, tlen i wodór. 10 PL