DE1458120A1 - Verfahren zur Herstellung von Gussteilen,insbesondere Brems-,Lager-und Kupplungskoerpern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Gussteilen,insbesondere Brems-,Lager-und Kupplungskoerpern

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DE1458120A1 DE1964A0045891 DEA0045891A DE1458120A1 DE 1458120 A1 DE1458120 A1 DE 1458120A1 DE 1964A0045891 DE1964A0045891 DE 1964A0045891 DE A0045891 A DEA0045891 A DE A0045891A DE 1458120 A1 DE1458120 A1 DE 1458120A1
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Description

Verfahren zur Herstellung von Gußteilen,, insbesondere Brems-, Lager- und Kupplungskörpern
*■* co
Oie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußteilen, insbesondere Brents«·, Lager« und KupplungskÜrpern, in deren kontinuierlicher Metal!bettung unlösliche Teilchen verteilt sind, die in eines ersten Verfahrens schritt Hit Vor·« Warnung derart in den Hohlraum einer Form angeordnet werden, daß sich die Masse der Teilchen als Ganzes nicht bewegen kann, worauf in die unter Unterdruck gesetzten Zwischenräume der in dem Hohlraum der Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall eingegossen wird.
Bekannt ist die Herstellung von Körpern der genannten Art
mit Hilfe von vorgefertigten Sinter·» oder Skelettkörperm, bei
denen also in einer Metallschmelze unlösliche Teilchen eine feste Lage zueinander einnehmen, und die dann nach Vorwärmung
mit einem flüssigen Metall getränkt werden. Bei derart herge« Patentanwälte Dipi.-Ing. Martin UAt, Dipi.-WirtKh.-lng. Axel Hanstnann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
t MÖNCHEN 2, THEReIfENtTRASSE 33 · Tiefen= 361202 · -Masramm-Adncse: Lipatli/MBndwn Bayar. V»r.ii«Wk MSMiMHi. Zw·^. CHker-voo-Miltar-ltine, Kto.-Nr. 8» m · PoiisdiKk-Konio: MOndwn Nr. 1483 97
stellten Körpern bleibt der hinter- oder SkülettKörper auch nach Tränkung mit dem flüssige;; Metall als solcher erhalten, das heißt, daß die ihn bildenden Teilchen nach wi : vor in Verbindung miteinander stehen, jjas führt trotz Vorwärmung und auch Evakuierung zu gewissen ^chwiirigkeiten bei der rruukuug,, weil die r'lußwege des flüssigen Metalis beschrankt sind. Andererseits ist aber das Gefüg ; des in einem solchen getränkten Körper erhalten gebliebenen iinterKörpers oder ^k.jlette nur von begrenzter Festigkeit. Die bei startceu Jr^ ;isuii;en von Eisenbahnfahrzeugen und flugzeugen o.dgl. auftretenden iiean— spruchungen stellen höhere ^Uiorüerungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von ürems—, Lager- uaü ^uppluu-^- körpern der eingangs genannten tiattung zu seliaxien, weiche oane Vorfertigung von Sinter— oder Skelettkörpern ausKOüi.nt, dabei aber trotzdem Körper von erhöhter Widerstandskraft und günstigem Betriebsverhalten ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren or·. gemäß so geführt, daß die Peileiien in an sich bekannter in löser ibchüttung in den rorr.xiohlraum eingebracht werden, wobei jedoch die Teilchen anfangiioa in dem j?Ormhohlreu«i nur su stark verdichtet werden, daß sie nach dem Einströui ί des .κ:— tails im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige berühru:»?, vollständig in das Metall eingebettet sind. Dazu sei biiucr.it, daß das regellose Einbringen von .vugelartigen Kör·>*■.·r!» in einen mit Metal auszugießenden . ormhohiraum aus de·ι■■■> jV ', ι · bekannt ist; dort war aber, ίι* ;' oricanat warne , ■ ■■·<- .1;
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?emLten des Gußkörpers weiter verbessern lassen, wenn uii Teilchen anfänglich in dom Formhohlraum rtur so stark verdichtet werden, daß sit- nach dem Linströmen des Metalls Ι.··« wesentlichen je für sich ohne gegenseitige Berührung vollstandig in das Metall eingebettet sind.
(Jemuß oinwr ersten Ausführungsart der Erfindung geht »an so vor, dai3 die Teilchen vor dem Einfüllen außerhalb der Fora vorgewärmt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung geht man so vor, daß die Teilchen in kalte« Zustand in die Form eingebracht und innerhalb derselben direkt vorgewärmt werden.
Jas eriindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit einer uiiniittelbaron Wärmeeinwirkung auf die Teilehen. Das führt Ui einer vollständigen Durchwärmung, die das für die kontinuierliche Metallbettung verwendete Metall einwandfrei fließen
ua die Teilchen bei dem eriindungsgemäßen Verfahren in loser Schuttuug in den Formhohlraum eingebracht werden, wer— c; jn sie durch daa einströmende flüssige* Metall im Gegensatz ..U üen jfeLlcheu ei:tes erhalten bleibenden Sinter- oder Skei j t.tiiörpers weitgehend umhüllt und das wiederum führt auf— gru id einer erhöhten Kontinuität der Metallbettung zu einer iioiieu Widerstandsfähigkeit, Durch entsprechende Auswahl der in ü:r kontinuierlichen Metallbettuug verteilten Teilchen lassen sieh andererseits nach Wunsch die erforderlichen Brems«, Lager- und Kupplungeeigenschaften erzielen. ,
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Vorzugsweise geht man so vor, daß Teilchen bis zu 6,2 mm Durchmesser eingegosseti werden.
Zum Stande der Technik sei noch bemerkt, daß es bereits eine Reibkupplung mit eingegossenen Reibkörpern gibt. Bei der Hersteilung dieser Reibkörper wurden diese fest in der Form angeordnet und durch Umgießen fixiert. Es handelt sich aber dabei nicht um eine den ganzen Pormhohlraum ausfüllende lose Schüttung von Teilchen, die sich in einer kontinuierlichen Metallbettung über die ganze verwendbare Stärke des gegossenen Körpers erstrecken und dieses überall die gleiche Dichte und Materialzusammensetzung verleihen.
Es folgt nun eine Beschreibung von Einzelheiten der Durchführung des eriindungsgemäßen Verfahrens sowie von Stoffen, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt werden.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Brems-, Lagef-und Kupplungskörpern in eine kontinuierliche Me» tallbettung einzubettenden Teilchen haben einen Durchmesser bis zu 6,2 m. Sie stellen in der kontinuierlichen Metallbettung eine diskontinuierliche Phase dar und sind in der Metallbettung unlöslich.
In der Praxis können die Teilchen bis zu einen geringfügigen Grad an ihrer Oberfläche in Lösung übergehen, wenn das geschmolzene Metall beim Gießen mit dieser in Berührung gelangt, insbesondere dann, wenn Gußeisen mit Graphitteilohen in Berührung kommt, da Gußeisen nicht mit Kohlenstoff gesättigt
' ist.
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* Der Grad der Löslichkeit ist jedoch sehr gering. Die Teilchen sind gleichmäßig über die verwendbare Stärke des öußfeör— pers verteilt, so daß die durchschnittliche Dichte der Teil» chen in jede« Bereich der verwendbaren Stärke des Gußkörpers einheitlich ist.
Üie im wesentlioben unlöslichen Teilchen können auch mit Metallteileheu., welche in dem geschmolzenen Metall stärker löslich sind,· vermischt werden. Eine solche Mischung wird gewählt, um die Dichte oder das wirksame Volumen der im wesentlichen unlÖBlichea Teilchen zu verringern. Man kann auf die«? se Weise die ¥irk»ag der unlöslichen Teilchen regeln.
Bei der BairehfUhruag des Verfahrens nach der Erfindung werden zunäebet" tue itberwiegead\ unlöslichen Teilchen in de» Hohlraum einer Fear* ViWrteilt. S»zu jg«ht man so vor, dall öer Formhohlrarai raadroll oder auelt mehr als randvoll geiltllt let uutl die OberflttclMr d»r Teilch^» dwttn leicht durch ein Lieeal gepreöt wird. ..
Die Met»*» *#ar INdIcI^n kann *ioh ä&nn als Ganzes in &&Λ Forehohli^MBt ni«feit ^^Ni^en und umemH t&stu Eingießen der eigen MetÄlll>«ttmtg *i»ht fort^efföUweeiit werden und aoeh Merklieb wettderta» öä» füllen der for«, das eine glei*iim& Verteiloag der ü*Ms**4»i©ud malÖalionen Teilchen Über die wendtare StÄrlce #»» »eftteilea betitlet, let ein wesentlich** Merkmal der iir*4^#^i
ä*9 t%te*imm**ll «er Ketallbettung gut fließ««
lasse», ver««a t^il äie PoM al» auofa die Teilchen
wärait. Bine VorwJftiTMiKig der Pore verhindert, daß die ν or ge*- warnten Teilchen abgeschreckt werden.
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Die Vorwärmung der Teilchen kann auf verschiedene Weise erfolgen und richtet sich in der Temperatur nach der Art des geschmolzenen Metalles, das eingegossen werden soll.
Gemäß einer Ausführungsforiu der Erfindung werden die Teilchen in einem Tiegel auf die erforderliche Temperatur vorgewärmt und dann in den Hohlraum der ebenfalls vorgewärmten form eingebracht. Wird für die Metallbettung das eher als eisenhaltige Metallbettungen schmelzende Aluminium verwendet, dann kann auf eine Vorwärmung der r'orm verzichtet werden.
Es ist auch möglich, die Teilchen innerhalb der Form direkt vorzuwärmen. Bas ist mittels elektrischer Widerstaudselemente möglich.
Um das geschmolzene Metall der flüssigen Metallbettun^ schnell in die Form einströmen und die Zwischenräume zwischen den Teilchen gleichmäßig durchdringen zu lassen, so daß der Gußkörper frei von Lücken und anderen Mängeln ist, lassen sich verschiedene Gießtechniken anwenden, einschließlicu Linspritzen, Gießen unter Druckanwendung, Ausnutzung der Schwerkraft, Zentrifugieren, Evakuierung des Forahohlrauaes u.dgl.
Bie Auswahl der vorgenannten Gießtechnik und Arbeitstee— peraturen hängt von den Jeweilig verwendeten Materialien ab und kann demgemäß in weiten Grenzen schwanken.
Bas Verfahren nach der Erfindung liefert Gußkörper, bei denen die nach den gewünschten Eeibungs- und Versehleißeigeneehaften o.dgl. ausgewählten Teilchen in gleichmäßiger Verteilung und gesondert in die Metalibettung eingebettet sind. tfouu
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die Teilen«» in den f'ormhohlraura eingeschüttet werden, dann steilen die einzelnen Teilchen zunächst miteinander in, Berührung.
in dem .fertigen Guükörper sind die Teilchen aber je für sien von der kontinuierlichen Metallbettung umgeben und voneinander getrennt. Ks wird angenommen, daß diese Verteilung uor i'eil heu durch das Eindrücken des geschmolzenen Metalls in die Zwischenräume zwischen den Teilehen gefördert wird, wodurch die puuktiörmigen Verbindungen, zwischen den Teilchen aufgerissen werden.
Als Form für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung lassen sich verschiedene Formarten verwenden. So wird ein Bremsschuh mit einer eisenhaltigen Metallbettung Üblicherweise in einer sandgefüllten Präzisionsgußform gegossen. Bremsschuhe mit einer Aluminiumbettung werden in einer Dauergußform gegossen. Um gegebenenfalls die Form evakuieren zu können, werden entsprechende Abdichtungen und Abzugskanäle vorgesehen. Diese werden mit Eisengranalien und Stahlwolle gefüllt, um ein Einströmen des eingegossenen flüssigen Metalls in die Abzugskanäle zu verhindern. In entsprechender Weise kann man auch hi it Abzugskanälen versehene Keramikstopfen vorsehen. Sollen an den hergestellten Gußkörpern Schuhe und Verstärkungseinla*· gen adgl» augebracht werden, so können an den Formen entsprechende Vorkehrungen getroffen sein. Die Konstruktion der For- men soll hier i« einzelnen nicht näher erläutert werden. ν
für die Umrcaführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet sich ο im; große Vielfalt von Werkstoffen. Es lassen sich
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sowohl eisenhaltig wie auch nicht eisenhaltige Metallbettungen.um die verschiedensten, je nach den gewünschten Eigenschaften ausgewählten Teilchen gießen,,solange diese nur im wesentlichen ungelöst in der Metallbettung bleiben. Ale Teilchen eignen sich insbesondere Graphit (sowohl natürlicher als synthetischer Graphit), Tonerde, Sliciumcarbid, Sillimanit, Mullit, Granat, Metallteilchen (aus Eisen und Stahl) und organische Teilohen (aus Polytetrafluorethylen), Chromitsand, Schmirgel, Stahlsand u.dgl.
Die Auswahl der Teilchen richtet sich ganz nach din jeweiligen Verwendungszweck.
In einer mechanischen Kupplung, welche aus angreifenden Teilen zusammengesetzt ist, sollte vorteilhafterweise Graphit gemeinsam mit harten, verschleißfesten Teilchen Verwendung finden. Die Metallbettung kann entweder eisenhaltig oder auch andersartig sein.
Für einen Bremsschuh für Eisenbahnfahrzeuge wählt nan beispieleweise reibungsfördernde und verschleißfeste Teilohen wie Siliciumcarbid, Chromitsand, Granat o.dgl. zusammen mit hartem synthetischen Graphit, der die Reibung oder Bremswirkung nach Wunsch regeln kann. Die Korngröße des Graphite entspricht einem Siebmaß (nach der US-Norm: Maschen je Zoll) + ,30 mesh), also »twa 0,6 mm Korndurchmesser. Für bei diesem AufUhrungsbeispiel verwendeten Sand entspricht die Korngröße - 16 + 20 ■esh, also 0,9 mm Korndurchmesser. Die Teilchen so114η je
f ι · *- 25 % des Formhohlraumes ausfüllen, der dann MjIt flüssigem
Gußeisen als kontinuierliche Metallbettung ausgegossen wird.
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Die Teilohen werden auf 1 016° C vorgewärmt und dann in die warme Guflform eingefüllt. Das Gußeisen wird mit einer Tempe-■ rstur von 1527° C in die warme Guöform eingegossen· Das Gußeisen hat folgende Analyse ι
C Mn Sl S P Or Fe 3*0 ^i 0.4>j 0.80 %ι 0.15 ii 1.0 f»\ 0.8 % Resi.
Das von den Teilohen ausgefüllte Volumen kann sehr verschieden sein. Die Erfindung läßt sioh beispielsweise auch ausführen,, wenn die nicht lüsliohen Teilohen nur 37,5 % der Form ausfüllen*
Bei einem anderen Ausführungebeispiel bestehen die Teilohen aus 13I1Sf, £ Ohromitsand (-30 + 80 mesh), 12,3>'% Siliciumcarbid (- 40 -»j 80 mesh) und 25 £ Graphit (♦ 30 mesh)/ Die Teilch·» werden als homogene Mischung mit 1832° O in die Form gegeben, in di« dann Gußeisen bei 1538° Q eingegossen wird* In der Form herrscht ein Vakuum von etwa 737 ■* Quecksilbersäule. Der bei diesem IJeispiel hergestellte GußfcUrpar ist «in Bremsschuh.
■ Iv'1', ■■* ' ' fü> tfro^itenfcupiilungen lassen sich
Anwendungenispiel iliid Bremssoheiben |ür Naß-
hiager unct Drucklager lassen ηίάύ nach dem Verfah- ;
lesen FHlleu wird die Form t
^giarüng bzw. einer Älumi-
lassen sioh fto*iDrüokl*-.
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gerin eine Blei-Zinn-Legierung eingießen.
Die kleinsten verwendbaren Teilchen liegen bei 150 aesh, al»o etwa 0,1 ■«. Betrügt die Teilchengröße aebr als 6,2 «m, dann wird der Voruchleifi bei Bremsschuhen zu groB.
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Claims (4)

Zur Offenlegung bestimmte Unterlagen PATENTAliüPllÜCIIE
1. Verfahren zur Herstellung von Gußteilen, insbesondere von Brems-, Lager- und Kupplungskörpern, in deren kontinuierlicher Metallbettung unlösliche Teilchen verteilt sind, die in einem ersten Verfahrensschritt mit Vorwärmung derart in dem Hohlraum einer Form angeordnet werden, daß sich die Masse der Teilchen als Ganzes nicht bewegen kann, worauf in die unter Unterdruck gesetzten Zwischenräume der in dem Hohlraum der Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilcheu in an sich bekannter Weise in loser Sohüttung in den Formhohlraum eingebracht werden, wobei jedoch die Teilchen anfänglioh in dem Formhohlraum uui- so stark verdichtet werden, daß sie nach dem Einströmen des Metalls im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige Berührung vollständig in das Metall eingebettet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen vor dem Einfüllen Außerhalb der Form vorgewärmt
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Untertagen (Art 7 11 Abfc 2 Nr,1 8Λ« 3 de. Anderui««««. * 4, AIHFJ Patentanwälte Dipl.-lng. Martin UdM, Dipl.-WirtKh.-lng. Axel Hantmcmn, Dipl.-Phy». Stbattkm Hwrmann
• MÖNCHEN 2. THERESIENSTRASSE 33 · T«Mmi »WO · ii »rwt». UeeMI/MM*M I_,l ViiiirrtiirTifnilritnr.T ίΊΤ *"- ""-"T.1- "- ■"" · PomdMMk-KMto·MtndhMNr.ΙΟΙ«7
r Mro. PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
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3. .'oij-'uiiix.. .ii.cii .a;sp. uch 1, ciadu/cii geLCx-iizeicii^.u t, daß uie Tciieiici. L·. LuJtou i-u.jtc.Kci i.i <.ic /ο,,ύ eingebracht und iiiiie-rhalb derüclijo^i direkt vorgcuvirnit we^de...
4. Ve.'!alii'e;, uuch Einspruch i oder cir.cui dei' folgeiideu .iiibpxiiclie, daduicli gekex^üzeicliiie t, daL· 'Ioilchcu bib zu b, L2 uiui Du^eiiuiebsca· eiugegosseii woi'deü.
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