Uprawniony z patentu: Albright and Wilson Limited, Oldbury (Wielka Brytania, British Railways Board, Londyn (Wiel¬ ka Brytania) Zeliwo odporne na scieranie zwlaszcza na szczeki, bebny i tarcze hamulcowe Przedmiotem wynalazku jest zeliwo odporne na scieranie, zwlaszcza na szczeki, bebny i tarcze ha¬ mulcowe, a takze inne trace elementy hamujace, stosowane w srodowisku, w którym moga stano¬ wic niebezpieczenstwo pozaru.Gdy zeliwo trze sie o powierzchnie poruszajaca sie, wówczas wystepuje tendencja do usuwania drobnych czastek zelaza z masy zeliwa. Na skutek tarcia czastki te moga byc ogrzane do tempera¬ tury, w której wystepuje reakcja egzotermiczna z powietrzem. W wyniku tego, szczeki hamulco¬ we i podobne elementy zawierajace zelazo, pod¬ dawane duzym silom tarcia, zuzywaja sie szybko i emituja gorace iskry. Gdy takie elementy za¬ wierajace zelazo, nagrzewane na skutek tarcia, stosuje sie w otoczeniu, w którym gorace iskry moga stykac sie z materialem palnym, na przy¬ klad z olejem napedowym do silników wysoko¬ preznych iw kkomotywadh lub w urzadBerfiach górnJkazyah, wówozas wystepuje powazne ntebez- pdeozeóflbwo ipoóami.Stwierdzono, ze jezeli do stopów zelaza prze¬ znaczonych do wyrobu przedmiotów narazonych na tarcie wprowadzi sie co najmniej 2*/t fosforu w stosunku wagowym, wówczas powstawanie py¬ lu metalicznego i zuzywanie sie stopu jest znacz¬ nie mniejsze niz w przypadku zwyklego zeliwa, a poza tym zmniejsza sie znacznie wydzielanie iskier. Ponadto wlasciwosci fizyczne takiego sto¬ pu zelaza sprawiaja, ze nadaje sie on szczególnie 10 15 20 25 30 do wyrobu wymiennych czesci ukladów hamulców tarciowych, na przyklad szczek, bebnów i tarcz hamulcowych, a takie innych elementów lanych, stosowanych w przemysle, do wyrobu urzadzen stosowanych w rolnictwie, ogrodnictwie i gospo¬ darstwie domowym, narazonych na scieranie sie podczas pracy.Zgodnie z wynalazkiem zeliwo odporne na scie¬ ranie zawiera od 2 do 10§/t czesci wagowych fos¬ foru. Stop zelaza przeznaczony jest do wyrobu przedmiotów narazonych na scieranie a szczegól¬ nie na szczeki, bebny i tarcze hamulcowe.Zeliwo wedlug wynalazku korzystnie zawieraja¬ ce od 2,4 do 5V§ czesci wagowych fosforu stosuje sie do wytwarzania ukladów hamulcowych, w któ¬ rych zachodzi tarcie pomiedzy powierzchnia obra¬ cajaca sie i powierzchnia elementu, który dopro¬ wadza sie do styku z powierzchnia wirujaca w celu opóznienia jej ruchu obrotowego. Czescia nie obracajaca sie w ukladzie hamulcowym moze byc na przyklad szczeka hamulcowa, a czescia wiru¬ jaca beben lub tarcza. Wynalazek ma zastosowa¬ nie równiez w ukladach hamulcowych, w których powierzchnia ruchoma wykonuje ruch posuwisto* -zwrotny lub ciagly ruch liniowy wzgledem dru¬ giej powierzchni, na przyklad szyna.Wynalazek ma równiez zastosowanie w celu zmniejszenia zuzywania sie elementów znanego typu, wykonanych z zeliwa i ulegajacych zuzy¬ waniu sie na skutek tarcia, na przyklad w róz* 7938379383 3 4 nego typu lozyskach, takich jak lozyska wzdluzne, rury nutowe srtaitkdw, lozyska w urzadzeniach sto¬ sowanych w przemysle wlóMenindezyni i pagrierni- czym, prowadnice zaworów, urzadzenia przenosni¬ kowe, na przyklad przenosniki tasmowe, zsypy i przenosniki rurowe do transportowania mate¬ rialów powodujacych scieranie, urzadzenia rolni¬ cze, na przyklad lemiesze plugów oraz urzadzenia do rozdrabniania, na przyklad mlyny pretowe i kulkowe.Zgodnie z wynalazkiem/ powierzchnie hamujaca lub inny przedmiot lany jwrykonuje sie korzystnie ze stopu zawierajacego w stosunku wagowym 85—95f/» zeJazar^Wfr fcafe**i, mniej niz <*•/• we¬ gla i krzemu oraz mniej ¦ nlzj 59/t innych metali, Ogólnie biorac inne metale, ai mianowicie mangan, nikiel, kofcalt, wanad, chroni wolfram, i molib¬ den, wystejpuja w ilosci mnie*} niz l9/t, a korzyst¬ nie mniej niz 0,^/iTTypow^ sklad stopu wedlug wynalazku odpowiada skladowi znanego zeliwa szarego, ale rózni sie od niego duza zawartoscia fosforu.Korzystnie jest dodawac fosfor do zeliwa w po¬ staci zelazofosforu, otrzymywanego jako produtot uboczny przy wytwarzaniu fosforu metoda elek¬ trotermiczna lub tez przez redukcje rud fosfora¬ nowych w obecnosci zelaza. Otrzymywany w ten sposób zelazofosfor jest stopem zeUaoaa i fosforu, zawierajacym zwykle 23—27f/t wagowych fosforu.Zelazofosfor dodaje sie do ieMwa w tatom sto¬ sunku, aby otrzymac zadana zawartosc fosforu.Dodawanie to przeprowadza sie korzystnie w ze¬ liwiaku, w którym umieszcza sie na przemian la¬ dunki koksu i mieszaniny zelaza i zelazofosforu lub innego skladnika, bedacego zródlem fosforu.Calosc ogrzewa sie spalajac koks przy wdmuchi¬ waniu powietrza w sposób ciagly, dodajac z góry do zeliwiaka mieszanine zelaza, zelazofosforu i koksu, a odprowakizjajac stopiony pnodukfc u na¬ sady pieca.Stopiona mase wlewa "sie korzystnie z kadzi do szeregu form dla otrzymania odlewów nadajacych sie do wykorzystania w urzadzeniach hamulco¬ wych wedlug wynalazku, na przyklad jako szcze¬ ki, bebny lub tarcze hamulcowe. Do zeliwiaka mozna ladowac nie tylko surówke, ale takze ko¬ rzystnie zlom zeliwny i/lub stalowy. Mozna tez stosowac stopy wytworzone .bezposrednio przez re¬ dukcje fosforanowej rudy zelaznej w wielkim pie¬ cu.Niekiedy moze byc pozadane stosowac do wy¬ twarzania elementów wedlug wynalazku spiek mertafliteany lub ztiaiinistta mase zawierajaca fosfor i zelazo wiazac za pomoca odpowiedniego mate¬ rialu zywicznego lub ceramicznego.Szczeki hamulcowe wedlug wynalazku zamoco- wuje sie w ukladzie hamulcowym w dowolny znany sposób, przy czym uklad ten moze byc uru¬ chamiany zarówno imechian3aqnile, jak ii (pneumaty¬ cznie lub hydraulicznie. Jak wyzej wspomniano, jedna z. powierzchni hamujacych moze byc wyko¬ nana ze stopu wedlug wynalazku, a druga z in¬ nego odpowiedniego materialu, albo tez obie te czesci wykonuje sie ze stopu wedlug wynalazku.Szczeki hamulcowe wedlug wynalazku nadaja sie bardzo dobrze do pojazdów kolejowych, zwla¬ szcza do lokomotyw z silnikami wysokopreznymi, w których zmniejsza sie powaznie niebezpieczen¬ stwo pozaru, powodowane bliskim sasiedztwem oleju napedowego, a takze w górnictwie, gdzie wystepuje niebezpieczenstwo zapalenia sie pylu weglowego lub palnych gazów. To samo dotyczy stosowania elementów wedlug wynalazku w in¬ nych urzadzeniach, jak dzwigi, krany ftp.Wynalazek jest blizej wyjasniony w nizej po¬ danych przykladach.(Ptizyfclady I-^IV. Mieszanine sairówkii zela¬ zofosforu o zawartosci 24*/t fosforu stapia sie i z otrzymanego stopu formuje odlewy. Mieszani¬ ne te przygotowuje sie stosujac rózny sklad tak, aby otrzymac stop zelaza o róznej' zawartosci fos¬ foru, a mianowicie: przyklad I — zawartosc fosforu 8*/t w stosunku wagowym przyklad II — zawartosc fosforu 69/t w stosunku wagowym przyklad III — zawartosc fosforu 4*/o w stosunku wagowym przyklad IV — zawartosc fosforu 2#/o w stosunku wagowym Otrzymane odlewy bada sie pod katem przydat¬ nosci do stosowania jako elementy hamulcowe, poddajac je zetknieciu z obracajaca sie tarcza szli¬ fierska. Próby wykazuja, ze wszystkie te stopy wywoluja iskrzenie znacznie mniejsze niz w przy¬ padku zwyklego zeliwa, a równoczesnie zuzycie sie tych stopów na skutek scierania jest znaczne.W opisanych przykladach iskrzenie jest tym mniejsze, im wyzsza jest zawartosc fosforu.Przyklad V. Mieszanine 940 kg zlomu zeliw¬ nych szczek hamulcowych i 80 kg zelazofosforu o zawartosci okolo 26^/f fosflonu umdieiszctaasie wraz z koksem w zeliwiaku i spala koks, a otrzymany stop odprowadza z pieca i formuje z niego szczeki hamulcowe, w których zawartosc fosforu wynosi 2,4*/* Ich wytrzymalosc na rozciaganie wynosi 1745—IWO KG/cm*, wytrzymalosc na zginanie 2915—3500 KG/cm*, a wytrzymalosc na sciskanie 9930^-4000 KG/ch* ara& twardosc wedlug Brinell^ 207^255. WiaScJwoscd te sa cnamtfe lepsze dd odpowiednich wlasciwosci znanych szczek hamul¬ cowych. Fotografie wykonywane przy próbach scieralnosci otrzymanych szczek hamulcowych na wirujacej tarczy szlifierskiej wykazuja, ze wy¬ dzielanie iskier jest znacznie slabsze, a tor iskier o wiele krótszy niz w przypadku znanych szczek hamulcowych z zeliwa.Przyklad VI. Postepuje sie w sposób opisa¬ ny w przykladzie I, stosujac wsad zlozony z 890 kg zeliwa1 i 125 kg zelazofosforu. Otrzymuje sie szczeki hamulcowe tzalwtieragace 3,2*/t fosforu.Szczeki te, badane w sposób opisany w przykla¬ dzie V, wykazuja znacznie mniejsze iskrzenie niz szczeki wykonane w sposób podany w przykladzie V. Stopien iskrzenia bada sie dodatkowo, umiesz¬ czajac w poblizu tarczy szlifierskiej plyty z pian¬ kowego tworzywa polistyrenowego i dotykajac ba¬ dana szczeke wirujacej tarczy. Nastepnie notuje sie ilosci sladów, jakie na powierzchni plyty po¬ zostawiaja- powstajace iskry. Równiez i badanie 10 1S 20 25 Sf 35 40 45 50 555 79383 6 potwierdza, ze badane szczeki iskrza znacznie mniej niz opisane w przykladzie V. Równiez i fi¬ zyczne wlasciwosci tych szczek sa bardzo korzyst¬ ne, a mianowicie: wytrzymalosc na rozciaganie 1470—1520 KG/cm2 wytrzymalosc na zginanie 2540—3000 KG/cm* wytrzymalosc na sciskanie 8200—8570 KG/cm* twardosc wedlug BrinelTa 212— 255 Tablica Wspólczynnik tarcia Staityaane — powierzchnie spolerowanej stali ©ta/tyczne — powierzchnie polerowanej stali Staltyccane — powierzchnie polerowanej stali Dynamiczne — powierzchnie polerowanej stali Dynamiczne — powierzchnie polerowanej stali Staltycane — uszkodzone powierzchnie stalowe Dynamiczne — uszkodzone powierzchnie stalowe Obciazenie w KG 45,4 68,1 90,8 45,4 68,1 45,4 68,1 1 Szczeki hamulcowe próba próba (a) 1 (b) 0,38 0,40 0,39 0,36 0,39 0,62 0,69 0,40 0,40 0,40 0,38 0,40 0,61 0,77 znane 0,31 0,28 0,34 0,30 0,30 0,67 0,66 | Przyklad VII. Postepujac w sposób podany w przykladzie V wytwarza sie bloki hamulcowe, zawierajace (a) 3,75Vo fosforu i (b) 4,0°/o fosforu.Statyczne i dynamiczne wspólczynniki tarcia blo¬ ków mierzy sie w porównaniu ze wspólczyintnfika- mi znanych bloków (hamuOlcawyiclh z zeMlwa. Wy¬ niki te sa podane w zaimdietszczonej nizej tablicy, z której widac, ze wstpófrsynnjki te w pmzypadku bloków iwetilug wymalaczikiu sa ogólnie biorac nieco wyzsze.Jest to korzystne, gdyz poprawa wspólczynni¬ ków oznacza poprawe hamowania. Z drugiej zas strony wzrost wspólczynników nie jest tak duzy, aby zwiekszone tarcie moglo powodowac uszko¬ dzenia pozostalych czesci ukladu hamulcowego.Badania na uszkodzonych powierzchniach stalo¬ wych przeprowadzono przy uzyciu powierzchni, które uczyniono szorstkimi przez silne stykanie ich z metalem.Przyklad VIII. 2000 klocków hamulcowych o zawartosci 3*/o wagowych fosforu wypróbowy- wano w lokomotywach z silnikami wysokoprez¬ nymi o mocy 1250 KM, w okresie 3—12 miesiecy na trasie majacej znaczne pochylenia toru. Uni¬ knieto w tym czasie nie tylko pozarów, które zwykle wystepowaly przy uzyciu znanych kloc¬ ków hamulcowych, ale i badane klocki okazaly sie znacznie trwalsze w pracy niz znane klocki hamulcowe z zeliwa. Znane klocki nalezalo wy¬ mieniac na tej trasie juz po 21—25 dniach pracy, to jest po przebyciu odleglosci 8000—9600 km, podczas gdy klocki wedlug wynalazku wytrzymy¬ waly okolo 60 dni pracy, co odpowiada 19000— —25000 km przebytej drogi. Charakterystyka ha¬ mowania badanych klocków byla zasadniczo taka sama, jak zwyklych klocków zeliwnych.W toku wyzej podanych prób stwierdzono rów¬ niez, ze zefliiwo zawderaijace fosfor w ilosciach zgodnych z wynalazkiem ma znacznie lepsza plyn¬ nosc, co czyni je szczególnie przydatnym do wy¬ konywania odlewów, a odlewy te maja lepsze wlasciwosci niz odlewy z zeliwa znanego. PL PL