WO2024103093A1 - Bremselement - Google Patents

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WO2024103093A1
WO2024103093A1 PCT/AT2023/060389 AT2023060389W WO2024103093A1 WO 2024103093 A1 WO2024103093 A1 WO 2024103093A1 AT 2023060389 W AT2023060389 W AT 2023060389W WO 2024103093 A1 WO2024103093 A1 WO 2024103093A1
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WO
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friction layer
brake
base body
brake element
steel
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PCT/AT2023/060389
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Daniel HASCIC
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Hascic Daniel
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    • F16D2200/0008—Ferro
    • F16D2200/0021—Steel

Definitions

  • the invention relates to a braking element comprising a base body and a friction layer.
  • the invention further relates to a method for producing a braking element according to the invention.
  • Braking elements of the type mentioned at the beginning are known from the prior art.
  • a moving, e.g. rotating element is touched on its surface by brake pads, so that friction occurs between the moving element and the brake pad.
  • This friction causes the kinetic energy of the moving element to be converted into thermal energy and thus the moving element to be slowed down.
  • a disk brake in which a rotating brake disk can be braked as required using brake blocks that can be pressed onto the brake disk and have the brake pads.
  • brake elements e.g. brake discs
  • material is rubbed off the brake element due to the mechanical load and, on the other hand, the brake element becomes very hot due to the thermal load.
  • brake elements have to be replaced at regular intervals or when a wear limit is reached and replaced with new brake elements in order to ensure that the brake elements and thus the respective brake system function properly.
  • Known brake elements in particular brake discs, are made of gray cast iron, steel or ceramic, for example.
  • brake discs that are double-coated are known from WO 2020/043712 Al, for example.
  • An intermediate layer is arranged on the base body, which in turn has a cover layer.
  • the intermediate layer made of a Ni or Cr alloy is intended in particular to compensate for temperature-related stresses, while the cover layer consisting of a stainless steel matrix with embedded hard materials is as hard as possible in order to achieve a long service life.
  • EP 0902099 Al describes a coating with the following composition (each in mass percent):
  • Ni nickel
  • the disadvantage of the known brake elements is that the pressure exerted by the brake pads on the brake elements during braking can damage or wear the surface of the brake elements, in particular the friction layer. This material removal causes the material layer originally located beneath the surface of the brake element to be unintentionally exposed and exposed to the environment. This allows the undesirable formation of corrosion on the braking elements and reduces the service life of the
  • the brake element should have less wear of the friction layer during operation and improved damping.
  • the friction layer comprises a steel having the following directional analysis:
  • the steel therefore does not contain any other elements apart from those mentioned above, apart from minor impurities.
  • the steel preferably has the following standard analysis:
  • the friction layer is made of steel.
  • the friction layer closes any openings in the surface of the base body, thereby simultaneously increasing the corrosion protection against the environment and also improving the wear and damping of the brake element. This particularly extends the service life of the brake element until it needs to be replaced.
  • the steel particularly preferably has the following
  • the steel is preferably a high manganese steel, particularly preferably a high manganese steel 1.3820 (X8CrMnN20-10).
  • the friction layer further comprises an alloy having the following standard analysis: 4 - 6 wt.% Mn (manganese) 22 - 28 wt.% Cr (chromium) 3 - 5 wt.% B (boron)
  • the friction layer therefore consists of a mixture of the steel with the above-mentioned standard analysis and the alloy.
  • the mixing ratio between the steel and the alloy is preferably approximately 80:20, 60:40, 40:60 or 20:80.
  • the steel and the alloy are preferably mixed together in the liquid (molten) state in order to obtain a substantially homogeneous friction layer.
  • the friction layer essentially contains no CMR substances.
  • the friction layer preferably contains less than 0.2% by weight of CMR substances, particularly preferably less than 0.1% by weight of CMR substances, further particularly preferably less than 0.01% by weight of CMR substances.
  • CMR substances are carcinogenic, mutagenic or reproductively toxic substances that are or can be dangerous for humans. Examples of these are acrylamide, beryllium or chromium trioxide. To avoid toxic substances being released into the environment through the abrasion of the friction layer during use, these are preferably not included in the friction layer.
  • the friction layer has a thermal conductivity that is greater than 1.1 times the thermal conductivity of the base body.
  • the thermal conductivity of the friction layer is preferably 1.1 to 10 times as high as the thermal conductivity of the base body.
  • the thermal conductivity of the friction layer is particularly preferably approximately 1.12 to 1.36 times as high as the thermal conductivity of the base body.
  • the friction layer preferably has a thermal conductivity of approximately 65 to 85 W/mK.
  • Gray cast iron a preferred material for the base body, usually has a thermal conductivity of approximately 48 to 52 W/mK.
  • the friction layer is formed from a stainless steel matrix with hard material particles embedded therein.
  • the hard material particles preferably comprise or are chromium carbide particles and/or vanadium carbide particles.
  • the base body is or comprises a gray cast iron.
  • the gray cast iron is, for example, EN GJL 150.
  • Gray cast iron contains carbon in the form of graphite.
  • This graphite can, for example, be used to form hard material particles in the friction layer during application of the friction layer with the aid of the heat source and a welding additive, e.g. a powder, with the hard material particles forming as primarily precipitated hard materials when the applied melt solidifies.
  • the heat source e.g. a laser, interacts with the welding additive, e.g. a powder, and the graphite in the gray cast iron to form the hard material particles in the friction layer.
  • the hard material particles are therefore formed in the melt and not supplied via an external source.
  • the hard material particles formed here consist, for example, of chromium carbide and/or vanadium carbide.
  • the hard material particles preferably have an average grain size of approx. 3 to 5 pm.
  • the proportion of hard material particles in the friction layer is preferably approximately 20 to 70 vol.%, preferably 35 to 55 vol.%, particularly preferably 40 to 50 vol.%, in order to ensure, on the one hand, a high hardness and, on the other hand, sufficient strength of the friction layer.
  • the thickness of the friction layer is preferably 3.5 mm or more.
  • the friction layer is preferably arranged directly on the base body, i.e. without an intermediate layer. This allows the heat to be dissipated directly from the friction layer to the base body. This structure also allows the brake element to be manufactured easily.
  • the invention further relates to a brake disc comprising at least one brake element according to the invention.
  • the brake disc is preferably a brake element according to the invention, with the base body being particularly preferably ring-shaped.
  • the base body of the brake disc can be coated on one side with a friction layer according to the invention. It is preferably provided that the base body of the brake disc is coated on both sides on two essentially opposite surfaces with a friction layer according to the invention. This makes it possible to exert pressure on the brake disc on both sides during the braking process.
  • a method for producing a brake element according to the invention wherein the friction layer is applied to the base body by deposition welding.
  • the base body is therefore first provided, which is then coated with a friction layer with the composition according to the invention using a deposition welding process.
  • the welding filler material is melted by a heat source, e.g. a laser beam, and applied to the base body. After the applied material has solidified, a solid friction layer is formed.
  • Deposition welding is suitable for this because it is a tried and tested method which can be used simply, quickly and inexpensively to produce the brake element according to the invention.
  • the base body is or comprises a grey cast iron (e.g. EN GJL 150), whereby hard material particles are formed from the graphite lamellae during the build-up welding as described above.
  • a laser is preferably used as the heat source and a powder as the welding filler material during the build-up welding. It is preferably provided that no carbides are added to the friction layer, but that the hard material particles are formed exclusively from the melt during the build-up welding.
  • the friction layer is cooled in a controlled manner after application. Cooling is therefore not carried out by simply cooling in air, but rather the removal or, if necessary, the introduction of heat to the braking element is controlled in order to obtain the desired cooling curve.
  • the desired cooling behavior depends in particular on the exact composition of the friction layer. Controlled cooling ensures that cracks or other damage in the friction layer or in the transition area between the friction layer and the base body are reduced or avoided as best as possible.
  • the friction layer or the base body is cooled after the application of the friction layer at a substantially linear cooling rate of 25°C per 10 seconds to 35°C per 10 seconds, particularly preferably approximately 30°C per 10 seconds.
  • the controlled cooling preferably takes place until the temperature of the braking element reaches approximately 30°C.
  • the friction layer can be further processed, for example by partially removing the surface of the friction layer, to obtain a friction layer of substantially homogeneous thickness.
  • Fig. 1 shows a braking element according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a brake element 1 according to the invention, comprising a base body 2 and a friction layer 3 applied on both sides.
  • the friction layer 3 interacts with a brake pad, e.g. brake blocks, to brake the moving brake element 1.
  • brake pads can be arranged on both sides of the base body 2 in order to exert pressure on the brake element 1 on both sides and thus brake it.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a method according to the invention for applying a friction layer 3 according to the invention to a base body 2.
  • the base body 2 is made of gray cast iron.
  • a processing device 4 applies a laser beam 5 and powder 6 to both sides of the laser beam 5 onto the surface of the base body 2.
  • the heat of the laser beam 5 creates a local melt from the powder 6 and part of the material of the base body 1, so that the friction layer 3 bonds with the base body 1.
  • the base body 1, which is made of gray cast iron contains graphite lamellae 7 which, during the application of the friction layer 3, together with the powder 6, form hard material particles 8 which, after solidification, form the friction layer 3. This produces a particularly hard friction layer 3 which is both less susceptible to wear and less susceptible to corrosion and therefore has a longer service life.

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Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Bremselement (1) vorgesehen, umfassend einen Grundkörper (2) sowie eine Reibschicht (3), wobei die Reibschicht (3) einen Stahl umfasst, der die folgende Richtanalyse aufweist: 10 – 15 Gew.-% Mn 18 – 24 Gew.-% Cr < 1 Gew.-% Si < 1 Gew.-% N < 0,1 Gew.-% C Rest Fe.

Description

Bremselement
Die Erfindung betri f ft ein Bremselement , umfassend einen Grundkörper sowie eine Reibschicht .
Die Erfindung betri f ft weiters ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bremselements .
Bremselemente der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt . Hierbei wird ein sich bewegendes , bspw . rotierendes Element an seiner Oberfläche durch Bremsbeläge berührt , sodass Reibung zwischen dem sich bewegenden Element und dem Bremsbelag entsteht . Diese Reibung bewirkt eine Umwandlung der Bewegungsenergie des sich bewegenden Elements in thermische Energie und damit eine Abbremsung des sich bewegenden Elements . Ein Beispiel hierfür ist eine Scheibenbremse , bei der eine rotierende Bremsscheibe mithil fe von wahlweise an die Bremsscheibe andrückbaren Bremsklötzen, die die Bremsbeläge aufweisen, bei Bedarf gebremst werden kann .
Während dem Bremsvorgang sind die Bremselemente, bspw . Bremsscheiben, hohen Belastungen ausgesetzt . Einerseits wird aufgrund der mechanischen Belastung Material von dem Bremselement abgerieben und andererseits wird aufgrund der thermischen Belastung das Bremselement stark erhitzt . Dies führt dazu, dass Bremselemente in regelmäßigen Abständen bzw . bei Erreichen einer Verschleißgrenze getauscht und durch neue Bremselemente ersetzt werden müssen, um ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Bremselemente und damit des j eweiligen Bremssystems zu gewährleisten . Bekannte Bremselemente, insbesondere Bremsscheiben, sind bspw. aus Grauguss, Stahl oder Keramik hergestellt. Weiters sind bspw. aus der WO 2020/043712 Al Bremsscheiben bekannt, die zweifach beschichtet sind. Hierbei ist auf dem Grundkörper eine Zwischenschicht angeordnet, die ihrerseits eine Deckschicht trägt. Die aus einer Ni- oder Cr-Legierung gebildete Zwischenschicht soll insbesondere temperaturbedingte Spannungen ausgleichen während die aus einer Edelstahlmatrix mit eingebetteten Hartstoffen bestehende Deckschicht möglichst hart ist, um eine lange Haltbarkeit zu erzielen.
In der EP 0902099 Al wird eine Beschichtung mit der folgenden Zusammensetzung beschrieben (jeweils in Masseprozent) :
- 12 bis 25% Chrom (Gr)
- 0 bis 15% Mangan (Mn)
- 2 bis 6% Molybdän (Mo)
- 0 bis 15% Nickel (Ni)
- 1%, vorzugweise 2 bis 12% Vanadium (V)
- 0 bis 5% Stickstoff (N)
- Rest Eisen und technisch übliche Verunreinigungen.
Nachteilig bei den bekannten Bremselementen ist allerdings, dass durch den durch die Bremsklötze während des Bremsvorganges ausgeübten Druck auf die Bremselemente die Oberfläche der Bremselemente, insbesondere die Reibschicht, beschädigt bzw. verschlissen werden kann. Durch diese Materialabtragung wird die ursprünglich unterhalb der Oberfläche des Bremselements befindliche Materialschicht ungewollt freigelegt und der Umwelt ausgesetzt. Dies ermöglicht das unerwünschte Bilden von Korrosion an den Bremselementen und reduziert die Lebensdauer der
Bremselemente deutlich.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Bremselement bereitzustellen, welches eine geringere Anfälligkeit für Korrosion aufweist. Insbesondere soll das Bremselement einen geringeren Verschleiß der Reibschicht im Betrieb sowie eine verbesserte Dämpfung aufweisen.
Erfindungsgemäß ist bei einem Bremselement der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Reibschicht einen Stahl umfasst, der die folgende Richtanalyse aufweist:
10 - 15 Gew.-% Mn (Mangan)
18 - 24 Gew.-% Gr (Chrom)
< 1 Gew.-% Si (Silizium)
< 1 Gew.-% N (Stickstoff)
< 0,1 Gew.-% C (Kohlenstoff) Rest Fe (Eisen) .
Der Stahl weist also neben den oben genannten Elementen, ggf. abgesehen von geringfügigen Verunreinigungen, keine weiteren Elemente auf.
Um die Korrosionsanfälligkeit weiter zu reduzieren, weist der Stahl besonders bevorzugt die folgende Richtanalyse auf :
10 - 11 Gew.-% Mn (Mangan)
18 - 20 Gew.-% Gr (Chrom)
< 1 Gew.-% Si (Silizium)
< 1 Gew.-% N (Stickstoff)
< 0,1 Gew.-% C (Kohlenstoff) Rest Fe (Eisen) .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschicht aus dem Stahl besteht. Die Reibschicht schließt einerseits ggf. vorhandene Öffnungen in der Oberfläche des Grundkörpers, wodurch gleichzeitig der Korrosionsschutz gegenüber der Umwelt erhöht wird und verbessert weiters den Verschleiß sowie die Dämpfung des Bremselements. Dies verlängert insbesondere die Lebensdauer des Bremselements, bis es ersetzt werden muss.
Besonders bevorzugt weist der Stahl die folgende
Richtanalyse auf:
10 - 11 Gew.-% Mn (Mangan)
18 - 20 Gew.-% Cr (Chrom)
< 1 Gew.-% Si (Silizium)
< 1 Gew.-% Ni (Nickel)
< 0,1 Gew.-% C (Kohlenstoff)
0,06 Gew.-% P (Phosphor)
0,03 Gew.-% S (Schwefel)
0,4 - 0, 65 Gew.-% N (Stickstoff)
< 1 Gew.-% Mo (Molybdän)
Rest Fe (Eisen) .
Der Stahl ist bevorzugt ein Manganhartstahl, besonders bevorzugt ein Manganhartstahl 1.3820 (X8CrMnN20-10) .
Bei einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass die Reibschicht weiters eine Legierung umfasst, die die folgende Richtanalyse aufweist: 4 - 6 Gew.-% Mn (Mangan) 22 - 28 Gew.-% Cr (Chrom) 3 - 5 Gew.-% B (Bor)
< 1 Gew.-% Si (Silizium)
0,4 - 0, 6 Gew.-% C (Kohlenstoff)
Rest Fe (Eisen) .
Die Reibschicht besteht bei dieser bevorzugten Ausführung also aus einer Mischung aus dem Stahl mit der oben genannten Richtanalyse und der Legierung. Das Mischverhältnis zwischen dem Stahl und der Legierung beträgt bevorzugt ca. 80:20, 60:40, 40:60 oder 20:80. Durch das Vorsehen einer Mischung aus dem Stahl und der Legierung kann die Härte und die Festigkeit der Reibschicht weiter verbessert werden. Der Stahl und die Legierung werden bevorzugt im flüssigen (geschmolzenen) Zustand miteinander vermischt, um eine im Wesentlichen homogene Reibschicht zu erhalten .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschicht im Wesentlichen kein Nickel aufweist. Bevorzugt weist die Reibschicht weniger als 0,2 Gew.-% Nickel, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-% Nickel, weiters besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-% Nickel auf. Nickel gilt als bedenklich für die Gesundheit von Menschen. Durch das Vorsehen einer nickelfreien Reibschicht wird vermieden, dass Nickel durch den Abrieb während des Bremsvorganges in die Umgebungsluft gelangen und anschließend eingeatmet werden kann.
Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die Reibschicht im Wesentlichen keine CMR-Stoffe aufweist. Bevorzugt weist die Reibschicht weniger als 0,2 Gew.-% CMR-Stoffe, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-% CMR-Stoffe, weiters besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-% CMR-Stoffe auf. CMR-Stoffe sind krebserzeugende, mutagene oder reproduktionstoxische Stoffe, die für den Menschen gefährlich sind bzw. sein können. Beispiele hierfür sind Acrylamid, Beryllium oder Chromtrioxid. Um zu vermeiden, dass durch den Abrieb der Reibschicht im Gebrauch giftige Stoffe in die Umgebung gelangen, sind diese bevorzugt nicht in der Reibschicht enthalten.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschicht eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als das 1,1-fache der Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers ist. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Reibschicht 1,1 bis 10-mal so groß wie die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers. Besonders bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Reibschicht ca. 1,12 bis 1,36-mal so groß wie die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers. Diese Ausbildung ermöglicht es, dass die beim Bremsvorgang entstehende Wärmeenergie zu einem großen Teil über die Reibungsschicht abgeführt wird und die über den Grundkörper abgeführte Wärmeenergie reduziert wird. Dies erlaubt eine Reduzierung der thermischen Masse des Grundkörpers und damit eine Gewichtsreduzierung des Bremselements .
Bevorzugt weist die Reibschicht eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 65 bis 85 W/mK auf. Grauguss, ein bevorzugtes Material für den Grundkörper, weist üblicherweise eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 48 bis 52 W/mK auf.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschicht aus einer Edelstahlmatrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln gebildet ist. Hierdurch wird eine besonders harte Reibschicht bereitgestellt, wodurch der Verschleiß der Reibschicht und damit des Bremselements verringert wird. Die Hartstoffpartikel umfassen bzw. sind bevorzugt Chromcarbidpartikel und/oder Vanadiumcarbidpartikel .
Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper ein Grauguss ist bzw. einen Grauguss umfasst. Der Grauguss ist bspw. EN GJL 150. Grauguss weist Kohlenstoff in Form von Graphit auf. Dieser Graphit kann bspw. genutzt werden, um Hartstoffpartikel während des Auftragens der Reibschicht mithilfe der Wärmequelle und eines Schweißzusatzstoffes, bspw. einem Pulver, in der Reibschicht zu formen, wobei sich die Hartstoffpartikel als primär ausgeschiedene Hartstoffe beim Erstarren der aufgebrachten Schmelze bilden. Hierbei wirkt die Wärmequelle, bspw. ein Laser, mit dem Schweißzusatzstoff, bspw. einem Pulver, und dem im Grauguss befindlichen Graphit zusammen, um die Hartstoffpartikel in der Reibschicht zu bilden. Die Hartstoffpartikel werden also in der Schmelze gebildet und nicht über eine externe Quelle zugeführt. Die entstehenden Hartstoffpartikel bestehen hierbei bspw. aus Chromcarbid und/oder Vanadiumcarbid . Bevorzugt weisen die Hartstoffpartikel eine durchschnittliche Korngröße von ca. 3 bis 5 pm auf. Weiters bevorzugt beträgt der Anteil der Hartstoffpartikel in der Reibschicht ca. 20 bis 70 Vol.-%, bevorzugt 35 bis 55 Vol.-%, besonders bevorzugt 40 bis 50 Vol.-%, um einerseits eine hohe Härte und andererseits eine ausreichende Festigkeit der Reibschicht sicherzustellen.
Die Dicke der Reibschicht beträgt bevorzugt 3,5 mm oder mehr. Bevorzugt ist die Reibschicht direkt auf dem Grundkörper angeordnet, also ohne eine Zwischenschicht. Dies erlaubt die Abführung der Wärme direkt von der Reibschicht auf den Grundkörper. Weiters erlaubt dieser Aufbau eine einfache Herstellung des Bremselements. Die Erfindung betri f ft weiters eine Bremsscheibe , umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Bremselement . Bevorzugt ist die Bremsscheibe ein erfindungsgemäßes Bremselement , wobei der Grundkörper besonders bevorzugt ringförmig ausgebildet ist . Der Grundkörper der Bremsscheibe kann einseitig mit einer erfindungsgemäßen Reibschicht beschichtet sein . Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper der Bremsscheibe beidseitig an zwei im Wesentlichen einander gegenüberliegenden Oberflächen mit einer erfindungsgemäßen Reibschicht beschichtet ist . Dies ermöglicht es , beim Bremsvorgang beidseitig Druck auf die Bremsscheibe aus zuüben .
Erfindungsgemäß ist weiters ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bremselements vorgesehen, wobei die Reibschicht auf den Grundkörper durch Auftragschweißen aufgebracht wird . Es wird also zunächst der Grundkörper bereitgestellt , der anschließend mithil fe eines Auftragschweißverfahrens mit einer Reibschicht mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beschichtet wird . Beim Auftragschweißen wird der Schweiß zusatzwerkstoff durch eine Wärmequelle , bspw . einen Laserstrahl , geschmol zen und auf den Grundkörper aufgebracht . Nach dem Erstarren des aufgebrachten Materials ist eine feste Reibschicht gebildet . Auftragschweißen eignet sich hierfür, da es ein erprobtes Verfahren ist , welches einfach, schnell und kostengünstige anwendbar ist , um das erfindungsgemäße Bremselement herzustellen .
Weiters ist es möglich, dass durch das Auftragschweißen während des Auftrages Hartphasen in der Reibschicht gebildet werden, die den Verschleiß der Reibschicht weiter reduzieren . Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper ein Grauguss (bspw. EN GJL 150) ist bzw. diesen umfasst, wodurch sich beim Auftragschweißen wie oben ausgeführt Hartstoffpartikel aus den Graphitlamellen bilden. Bevorzugt wird beim Auftragschweißen ein Laser als Wärmequelle und ein Pulver als Schweißzusatzwerkstoff genutzt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Reibschicht keine Karbide zugeführt werden, sondern die Hartstoffpartikel ausschließlich während des Auftragschweißens aus der Schmelze gebildet werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschicht nach dem Aufbringen kontrolliert abgekühlt wird. Die Abkühlung erfolgt also nicht durch eine einfache Abkühlung an der Luft, sondern der Entzug bzw. ggf. die Einbringung von Wärme zum Bremselement wird gesteuert, um die gewünschte Abkühlungskurve zu erhalten. Das gewünschte Abkühlverhalten ist insbesondere von der genauen Zusammensetzung der Reibschicht abhängig. Durch die kontrollierte Abkühlung wird erreicht, dass Risse oder andere Beschädigungen in der Reibschicht bzw. im Übergangsbereich zwischen der Reibschicht und dem Grundkörper bestmöglich reduziert bzw. vermieden werden.
Bevorzugt wird die Reibschicht bzw. der Grundkörper nach dem Aufbringen der Reibschicht mit einer im Wesentlichen linearen Abkühlrate von 25°C pro 10 Sekunden bis 35°C pro 10 Sekunden, besonders bevorzugt ca. 30°C pro 10 Sekunden abgekühlt. Die kontrollierte Abkühlung erfolgt bevorzugt bis zu einer Temperatur des Bremselements von ca. 30°C.
Nach der Beschichtung des Grundkörpers mit der Reibschicht kann die Reibschicht weiterbearbeitet werden, bspw. indem die Oberfläche der Reibschicht teilweise abgetragen wird, um eine Reibschicht mit im Wesentlichen homogener Dicke zu erhalten .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert . In dieser zeigt Fig . 1 ein erfindungsgemäßes Bremselement und Fig . 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens .
In Fig . 1 ist ein erfindungsgemäßes Bremselement 1 dargestellt , umfassend einen Grundkörper 2 und eine beidseitig auf getragene Reibschicht 3 . Im Betrieb während eines Bremsvorganges wirkt die Reibschicht 3 mit einem Bremsbelag, bspw . Bremsklötzen zusammen, um das sich bewegende Bremselement 1 abzubremsen . Bei dieser Ausbildung können Bremsbeläge an beiden Seiten des Grundkörpers 2 angeordnet sein, um beidseitig Druck auf das Bremselement 1 aus zuüben und dieses damit zu bremsen .
In Fig . 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufträgen einer erfindungsgemäßen Reibschicht 3 auf einen Grundkörper 2 gezeigt . Der Grundkörper 2 ist hierbei als Grauguss ausgebildet . Ein Bearbeitungsgerät 4 bringt einen Laserstrahl 5 sowie beidseitig des Laserstrahls 5 Pulver 6 auf die Oberfläche des Grundkörpers 2 auf . Durch die Hitze des Laserstrahls 5 wird eine lokale Schmel ze aus dem Pulver 6 und einem Teil des Materials des Grundkörpers 1 erzeugt , sodass sich die Reibschicht 3 mit dem Grundkörper 1 verbindet . Im als Grauguss ausgebildeten Grundkörper 1 befinden sich Graphitlamellen 7 , die während des Aufbringens der Reibschicht 3 zusammen mit dem Pulver 6 Hartstof fpartikel 8 ausbilden, die nach dem Erstarren in der Reibschicht 3 angeordnet sind . Hierdurch wird eine besonders harte Reibschicht 3 erzeugt , die sowohl weniger verschleißanfällig als auch weniger korrosionsanfällig ist und daher eine längere Lebensdauer aufweist .

Claims

Patentansprüche :
1. Bremselement, umfassend einen Grundkörper (2) sowie eine Reibschicht (3) , dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) einen Stahl umfasst, der die folgende
Richtanalyse aufweist:
10 - 15 Gew.-% Mn
18 - 24 Gew.-% Cr
< 1 Gew.-% Si
< 1 Gew.-% N
< 0,1 Gew.-% C Rest Fe.
2. Bremselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) weiters eine Legierung umfasst, die die folgende Richtanalyse aufweist:
4 - 6 Gew.-% Mn 22 - 28 Gew.-% Cr 3 - 5 Gew.-% B
< 1 Gew.-% Si
0,4 - 0, 6 Gew. -% C Rest Fe.
3. Bremselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) im Wesentlichen kein Nickel aufweist.
4. Bremselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) im Wesentlichen keine CMR-Stoffe aufweist.
5. Bremselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als das 1,1-fache der Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers (2) ist.
6. Bremselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) aus einer Edelstahlmatrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln (8) gebildet ist.
7. Bremsscheibe, umfassend zumindest ein Bremselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren zum Herstellen eines Bremselements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) auf den Grundkörper (2) durch Auftragschweißen aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht (3) nach dem Aufbringen kontrolliert abgekühlt wird.
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