SE529652C2 - Nötningsbeständig belagd fordonskomponent jämte fordon - Google Patents

Description

25 529 652 2 elser visat sig tillåta korrosion inträffa på basmaterialet vid beläggningsgränsytan, där en viss porositet uppkommer i beläggningen.

Därför är det ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en for- donskomponent med en beläggning, vilken är duktil och hindrar spriekbildning, inte undergår strukturella förändringar under användning och utöver detta tillhandahåller en fullt korrosionssäker metallisk tvåskiktsbeläggning, som förseglar komponent- basmaterialet även om en viss porositet uppträder i toppbeläggningen.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla komponen- ter med förbättrad nötningsbeständighet. Ännu ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fordonskomponent med en beläggning, vilken är icke-porös för att motstå korrosion, primärt i gränsytan beläggning/basmaterial. Ännu ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfmning är att förbättra belägg- ningens skydd mot oönskad skada och därmed ytterligare förlänga det nyttiga livet hos fordonskomponenten.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning uppnås medelst en nötningsbeständig be- lagd fordonskomponent enligt bifogade patentkrav 1 eller 4 och ett fordon enligt krav 15, innefattande åtminstone en sådan fordonskomponent.

Ytterligare. fördelar uppnås medelst vad som specificeras i respektive beroende krav.

Fördelar och framsteg enligt föreliggande uppfinning enligt kraven beskrivs nedan. 10 15 20 25 529 652 3 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas vidare med hjälp av exempel med hänvisning till bifogade schematiska ritning i vilken: Fig. l schematiskt visar ett axiellt tvärsnitt hos en bromsskiva enligt en första utfö- ringsfomi av en nötningsbeständig belagd fordonskomponent enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I följande beskrivning och krav är alla procentsatser, givna för element i de specifi- cerade legeringarna, givna som vikt-%.

I fig. 1 betecknar l en bromsskivekomponent enligt uppfinningen, där sagda bromsskiva har en skivformad del 2 med ett huvudutsträckningsplan väsentligen vinkelrätt mot den axiella riktningen 3 hos bromsskivekomponenten. Den skivfor- made delen 2 innefattar åtminstone en arbetande yta 4 anordnad och anpassad att utsättas för nötning genom relativrörelsefriktion, normalt medelst ett fordonsbroms- belägg (ej visat), som anbringas mot en arbetande yta och pressas mot sagda arbe- tande yta med bromsande verkan, där sagda arbetande yta roterar. I den visade utfö- ringsformen förefinns två arbetande ytor men det finns bromsskivekomponenter som har två» eller fler skivfonniga delar och, sålunda, fler än två arbetande ytor 4.

Enligt uppfinningen är den arbetande ytan utbildad medelst en nötningsbeständig toppbeläggning 5 gjord av mer är 50 % och mindre än 99 % molybden, där återsto- den är tagen från en första grupp av element innefattande: krom och normala föroreningar, innefattande järn i tillämpliga fall. 10 15 20 25 529 652 4 Enligt typiska utföringsformer innefattar toppbeläggningen mer än 50 % och mindre än 80 % molybden, där återstoden är tagen från sagda första grupp.

Enligt typiska utföringsfonner innefattar toppbeläggningen, förutom normala för- oreningar, innefattande järn, då så är tillämpligt, mer än 50 % och mindre än 99 % molybden, där återstoden är krom.

Enligt utföringsforrner föredragna i vissa fall har toppbeläggningslegeringen en lik- vidustemperatur, dvs. en temperatur vid vilken legeringen börjar att smälta, vilken är betydligt lägre än den hos den med 99 vikt-% eller mer molybden, företrädesvis en likvidustemperatur som är lägre än 60 % av likvidustemperaturen hos 99 vikt-% eller mer molybden, där en sådan betydligt lägre likvidustemperatur tillhandahåller en helt eller nästan helt flytande legering, som lämnar termosprayarrangemanget och gynnar skapandet av ett icke-poröst toppbeläggningsskikt.

Tjockleken hos toppbeläggningen 5 är omkring 25 till 600 um, företrädesvis om- kring 300 um.

Vidare är en bindbeläggning 6 anbringad vid basmaterialet hos komponenten för att binda toppbeläggningen vid basmaterialet.

Typiska bindbeläggningar har en likvidustemperatur under omkring l600°C, före- trädesvis under l500°C, för att tillhandahålla en fullt flytande legering, som lämnar termosprayarrangemanget och gynnar skapandet av en fullt diffusionstät och förseg- lande bindbeläggning.

Enligt en utföringsforrn innefattar bindbeläggningen omkring 90-95 % nickel och omkring 5-10 % aluminium och normala föroreningar. 10 15 20 25 529 652 5 Enligt en foredragen utföringsforrn innefattar toppbeläggningen 99 vikt-% eller mer molybden och normala föroreningar, innefattande jäm då så är tillämpligt, och bind- beläggningen innefattar väsentligen nickel och aluminium, speciellt 90-95 % nickel och 5-10 % aluminium.

Basmaterialet i den ovan refererade bromsskiveutfóringsformen kan vara t. ex. en aluminiumlegering, exempelvis den amerikanska standardlegeringen A 356 eller den svenska standardlegeringen SIS 4245 innefattande, huvudsakligen, 7 % kisel och återstoden aluminium, eller en giutjämslegering, exempelvis en standardleger- ing av grått gjutjärn innefattande omkring 3-3,7 % kol, 2,1-2,6 % kisel, 0,5-0,8 % mangan och återstoden väsentligen järn. Naturligtvis kan andra aluminiumlegering- ar, exempelvis standardlegeringar innefattande 5-20 % aluminium, och andra ut- järnslegeringar användas.

Enligt en utfóringsforrn är tjockleken hos bindbeläggningen omkring 0-100 pm, fö- reträdesvis omkring 50 um.

Vidare är enligt föredragna utfóringsfonner både toppbeläggningen och bindbelägg- ningen anbringade medelst en termisk sprayprocess. Emellertid kan andra kända processer for att anbringa beläggningen/-arna användas.

Vidare är det ofta väsentligt for uppfinningen att toppbeläggningen och, då så är till- lämpligt, bindbeläggningen, avslutas eller slutar på en komponentyta 8, vilken inte .är identisk mediden arbetande ytan hos komponenten. Enligt en utföringsform slutar toppbeläggningen och bindbeläggningen väsentligen vinkelrätt mot den arbetande ytans plan, exempelvis såsom kan ses i fig. 1, där de respektive beläggningama av- slutas på den cylindriska perifera ytan 9 hos den skivformade delen 2 hos bromsski- van. Detta är för att inte exponera ändytan 10 hos beläggningarna för korrosion etc. på den arbetande ytan eller vid den perifera kanten ll hos den arbetande ytan. Sådan 10 15 20 25 30 529 652 is exponering kan förstöra åtminstone delar av beläggningarna till följd av höga ar- betstemperaturer etc. hos beläggningarna.

Det ligger naturligtvis också inom uppfinningen att avsluta toppbeläggningen och bindbeläggningen på en annan yta på en fordonskomponent än en yta väsentligen vinkelrätt mot den arbetande ytans plan. l en utföringsforrn där en arbetande yta fö- refinns nära en avfasad kantyta bildande en vinkel med den arbetande ytan, kan det " vara lämpligt att avsluta beläggningarna på den avfasade kantytan nära den arbetan- de ytan. Vidare kan det i några fall vara fördelaktigt att låta beläggningama sluta t.o.m. mer avlägset i relation till den arbetande ytan, på vilken beläggningarna är anbringade, bl.a. för att minska beläggningsavslutriingens temperatumivâ mer gene- rellt. Sådana utfóringsforrner är illustrerade med-streckade linjer i fig. 1, där två- skiktsbeläggningen 5, 6 slutar på halsen 1' hos brornsskivan och i ett ventilerat spår- liknande utrymme l”, respektive, i centrumaxeldelen hos bromsskivan och i ett ven- tilerat perifert spårliknande utrymme 1”' hos den perifera ytan hos komponenten, där sådana spårliknande utrymmen l”, l'” ofia är ventilerade medelst utstickande vingar eller utskott, icke visade, för att skapa ett turbulent luftflöde. Föredragna är utfóringsforrner enligt vilka tvåskiktsbeläggningama, om möjligt, möter varandra, såsom indikerats vid den perifera ytan 9, så att inga avslutningar alls exponeras. Na- turligtvis gäller detta även för andra komponenter än bromsskivor. Avslutande parti- er hos tvåskiktsbeläggningen bör således minimeras genom att låta beläggningarna från separata arbetande ytor mötas om det är praktiskt eller möjligt.

Beskriven här som ett exempel är en bromsskiva. Emellertid kan beläggningar enligt uppfinningen anbringas vid andra fordonskomponenter, exempelvis komponenter som är gjorda av en aluminiumlegering eller en giutjämslegering som ett basmateri- al och företrädesvis är tillverkade medelst en inledande giutprocess. Exempel på så- dana komponenter där de tekniska särdragen enligt den patentsökta uppfinningen är särskilt fördelaktiga år förutom bromsskivor, kopplingskomponenter, vevstakar och svänghjul. De tekniska särdragen enligtuppfinningen är emellertid fördelaktiga 10 15 20 25 i 529 652 7 även för andra fordonskomponenter, såsom utna komponenter i ventilsystem, väx- ellådskomponenter, fiäderkomponenter och kugghjulskomponenter, Exempel 1 En bromsskiva gjuten av en Al Si7 aluminiumlegering belades, vad beträffar de två arbetande ytoma, med en standardbindbeläggning och en toppbeläggning av 99 % molybden. Beläggningarna anbringades medelst en plasmasprayprocess. Tjockleken hos bindbeläggningen var omkring 50 um och tjockleken hos toppbeläggningen var omkring 310 um.

Retardationstester visade att friktionsegenskapema hos toppbeläggningen med an- vändning av ordinarie fordonsbromsbelägg motsvarade väsentligen de hos basmate- - rialet. Ytterligare optimering kan göras.

Exempel 2 Som del av ett korrosionstest för kombinationer av toppbeläggningar och bindbe- läggningar behandlades ett bromskiveparti gjutet av en standardbaslegering av grått giutjärn innefattande omkring 3,7 % kol, 1,5 % kisel, 0,6 % mangan, 0,5 % koppar etc. belagt medelst tennospraying med en bindbeläggning innefattande omkring 95 % nickel ochomkring 5 % aluminium och en toppbeläggning innefattande om- kring 99 % molybden, i en accelererad korrosionstest innefattande saltvatten i totalt 12 veckor. Tjockleken hos de två skikten var omkring 150 och 300 pm respektive.

I en sådan test korroderar obelagt gjutjärn högst allvarligt.

I kontrast till några andra prover i testet visade ovan refererade kombination ingen korrosion alls av baslegeringen av grått gjutjäm. 10 15 20 529 652 8 Molybden har en tennisk expansivitet som är mindre än den hos exempelvis de av- ' sedda basmaterialen aluminium, aluminiumlegeringar och gjutj ämslegeringar för komponenter att beläggas. Detta betyder att tryckspänningar uppträder i basmateria- let hos den arbetande ytan när temperaturen höjs under användning av komponenten eftersom molybdenbeläggningen “begränsar expansionen av basmaterialet. Detta i sin tur begränsar bildningen av sprickor i den arbetande ytan hos basmaterialet. Vidare har toppbeläggningen av molybden en termiskt isolerande inverkan.

Toppbeläggningarna har visat sig vara speciellt välgörande och tillämpliga för en fordonskomponent, särskilt om det är en bromsskiva, ett frihjul, en roterbar kopp- lingskomponent om toppbeläggningen har en ytfinhet Rz, som sträcker sig mellan 10 och 60 um, där R, är den genomsnittliga maximala höjden hos ytprofilen. Det är I också fördelaktigt om toppbeläggningen har en ytfinhet Rk, som sträcker sig mellan 2 och 15 um, där Rk är kärnfinhetsdjupet; en ytfinhet Rpk, som sträcker sig mellan 0,5 och 10,0 um, där Rpk är den reducerade topphöjden; en ytfinhet Rvk, som sträck- er sig mellan 5 och 20 um, där Rvk är det reducerade daldjupet och en ytfinhet Ra, som sträcker sig mellan 2 och 10 um, där Ra är den aritmetiska medeldeviationen.

Rz, Rk, Rpk, Rvk och Ra är alla kända ytfinhetsparametrar bekanta för fackmannen och är därför inte beskrivna mer i detalj.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till exempel och olika utföringsfor- mer. Naturligtvis kan ytterligare utföringsfonner och mindre förändringar och _ tillägg tänkas utan att avvika från den grundläggande uppfinningstanken.

Claims (15)

10 15 20 25 i 529 652 9 PATENTKRAV

1. l. En belagd fordonskomponent (1) ord av ett basmaterial av gjutjäm eller en alu- miniumlegering och innefattande åtminstone en arbetande yta (4) anordnad att utsät- tas för nötning genom relativrörelsefriktion och innefattande en nötningsbeständig beläggning (5), kännetecknad av en toppbeläggning (S) innefattande mer än 50 % och mindre än 99 % i vikt-% molybden, där återstoden är krom jämte normala fór- oreningar, innefattande järn i tillämpliga fall, där toppbeläggningen är bunden vid basmaterialet medelst en icke porös fórseglande korrosionsbeständig bindbelägg- g ning (6) innefattande ca 90-95 % nickel och omkring 5-10 % aluminium i vikt-% och normala föroreningar, innefattande järn i tillämpliga fall.

2. Komponent enligt krav 1, kännetecknad av en toppbeläggning (5) innefattande mer än 50 % och mindre än 80 % molybden i vikt-%.

3. Komponent enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att toppbeläggningens (5) legering har en likvidustemperatur betydligt lägre än den hos 99 vikt% eller mer molybden, företrädesvis en likvidustemperatur som är lägre än omkring 60 % av likvidustemperaturen hos 99 vikt-% eller mer molybden.

4. En belagd fordonskomponent (l) gjord av ett basmaterial av gjutjärn eller en alu- miniumlegering och innefattande åtminstone en arbetande yta (4) anordnad att utsät- tas för nötning genom relativrörelsefiiktion och innefattande en nötningsbeständig beläggning (5), kännetecknad av en toppbeläggning (5) innefattande 99 % eller mer molybden i vikt-%, där återstoden är nonnala föroreningar, innefattande järn i tillämpliga fall, där toppbeläggningen bunden vid basmaterialet medelst en icke porös forseglande korrosionsbeständig bindbeläggning (6) innefattande ca 90-95 % nickel och omkring 5-10 % aluminium i vikt-% och normala föroreningar, innefat- tande järn i tillämpliga fall. 10 15 20 25 30 529 652 10

5. Komponent enligt något av krav 1-4, kännetecknad av att bindbelâggningen (6) har en likvidustemperatur under ornkring 1600°C, företrädesvis under 1500°C.

6. Komponent enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att toppbeläggningen (5) avslutas eller slutar på en yta (8, 9, l”, l”, l” ') som bildar en vinkel med den arbetande ytan (4).

7. Komponent enligt krav 6, kännetecknad av att ytan (8, 9, l”, l”, 1'”) är närlig- gande den arbetande ytan (4).

8. Komponent enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att ytan är en avfasad kantyta (11).

9. Komponent enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att ytan (8, 9, l”, l”, l”,) är väsentligen vinkelrät mot den arbetande ytan (4).

10. Komponent enligt något av kraven 1-9, kännetecknar! av att toppbeläggningen (5) är omkring 25-600 um, företrädesvis omkring 300 um, tjock.

11. Komponent enligt något av kraven 1-10, kännetecknad av att toppbeläggningen (5) har en ytfinhet Rz, som sträcker sig mellan 10 och 60 um.

12. Komponent enligt något av kraven l-l 1, kännetecknad av att toppbeläggningen (5) har en ytfinhet Rk, som sträcker sig mellan 2 och 15 um.

13. Komponent enligt något av kraven 1-12, kännetecknad av att toppbeläggningen (5) har en ytfinhet Rpk, SOm sträcker sig mellan 0,5 och 10,0 um.

14. Komponent enligt något av kraven 1-13, kännetecknad av att komponenten (1) är en brornsskivekomponent (1), kopplingskomponent eller ett svånghjul. i 529 652 11

15. Fordon innefattande åtminstone en belagd fordonskomponent (1) enligt något av kraven 1-14.