DE1458120C - Verfahren zur Herstellung von Guß teilen, insbesondere Brems , Lager und Kupplungskorpern - Google Patents

Description

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fahren in loser Schüttung in den Formhohlraum ein- Um das flüssige Metall der Metallbettung gut

gebracht werden, werden sie durch das einströmende fließen zu lassen, werden sowohl die Form als auch flüssige Metall im Gegensatz zu den Teilchen eines die Teilchen vorgewärmt. Eine Vorwärmung der erhalten bleibenden Sinter- oder Skelettkörpers weit- Form verhindert, daß die vorgewärmten Teilchen abgehend umhüllt, und das wiederum führt auf Grund 5 geschreckt werden.

einer erhöhten Kontinuität der Metallbettung zu einer Die Vorwärmung der Teilchen kann auf verschie-

hohen Widerstandsfähigkeit. Durch entsprechende dene Weise erfolgen und richtet sich in der Temperatur Auswahl der in der kontinuierlichen Metallbettung nach der Art des geschmolzenen Metalls, das eingeverteilten Teilchen lassen sich andererseits nach gössen werden soll.

Wunsch die erforderlichen Brems-, Lager- und Kupp- io Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werlungseigenschaften erzielen. den die Teilchen in einem Tiegel auf die erforderliche

Vorzugsweise geht man so vor, daß Teilchen bis zu Temperatur vorgewärmt und dann in den Hohlraum 6,2 mm Durchmesser eingegossen werden. der ebenfalls vorgewärmten Form eingebracht. Wird

Zum Stand der Technik sei noch bemerkt, daß es für die Metallbettung das eher als eisenhaltige Metallbereits eine Reibkupplung mit eingegossenen Reib- 15 bettungen schmelzende_ Aluminium verwendet, dann körpern gibt. Bei der Herstellung dieser Reibkörper kann auf eine Vorwärmung der Form verzichtet werden diese fest in der Form angeordnet und durch werden.

Umgießen fixiert. Es handelt sich aber dabei nicht Es ist auch möglich, die Teilchen innerhalb der

um eine den ganzen Formhohlraum ausfüllende lose ' Form direkt vorzuwärmen. Das ist mittels elektrischer Schüttung von Teilchen, die sich in einer kontinuier- so Widerstandselemente möglich,
liehen Metallbettung über die ganze, verwendbare Um das geschmolzene Metall der flüssigen Metall-

Stärke des gegossenen Körpers erstrecken und diesem bettung schnell in die Form einströmen und die überall die gleiche Dichte und Materialzusammen- Zwischenräume zwischen den Teilchen gleichmäßig setzung verleihen. durchdringen zu lassen, so daß der Gußkörper frei

Es folgt nun eine Beschreibung von Einzelheiten der 35 von Lücken und anderen Mängeln ist, lassen sich verDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so- schiedene Gießtechniken anwenden, einschließlich wie von Stoffen, die für die Durchführung des erfin- Einspritzen, Gießen unter Druckanwendung, Ausdungsgemäßen Verfahrens bevorzugt werden. nutzung der Schwerkraft, Zentrifugieren, Evakuierung

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Her- des Formhohlraumes u. dgl.

stellung von Brems-, Lager- und Kupplungskörpern 30 Die Auswahl der vorgenannten Gießtechnik und in eine kontinuierliche Metallbettung einzubettenden Arbeitstemperaturen hängt von den jeweilig verwen-Teilchen haben einen Durchmesser bis zu 6,2 mm. Sie. deten Materialien ab und kann, demgemäß in weiten stellen in der kontinuierlichen Metallbettung eine Grenzen schwanken.

diskontinuierliche Phase dar und sind in der Metall- Das Verfahren nach der Erfindung liefert Gußbettung unlöslich. 35 körper, bei denen die nach den gewünschten Reibungs-

In der Praxis können die Teilchen bis zu einem und Verschleißeigenschaften od. dgl. ausgewählten geringfügigen Grad an ihrer Oberfläche in Lösung Teilchen in gleichmäßiger Verteilung und gesondert übergehen, wenn das geschmolzene Metall beim Gießen in die Metallbettung eingebettet sind. Wenn die Teilmit dieser in Berührung gelangt, insbesondere dann, chen in den Formhohlraum eingeschüttet werden, wenn Gußeisen mit Graphitteilchen in Berührung 4° dann stehen die einzelnen Teilchen zunächst miteinkommt, da Gußeisen nicht mit Kohlenstoff gesättigt ander in Berührung,
ist. In dem fertigen Gußkörper sind die Teilchen aber

Der Grad der Löslichkeit ist jedoch sehr gering. Die je für sich von der kontinuierlichen Metallbettung Teilchen sind gleichmäßig über die verwendbare umgeben und voneinander getrennt. Es wird ange-Stärke des Gußkörpers verteilt, so daß die durchschnitt- 45 nommen, daß diese Verteilung der Teilchen durch das liehe Dichte der Teilchen in jedem Bereich der verwend- Eindrücken des geschmolzenen Metalls in die Zwibaren Stärke des Gußkörpers einheitlich ist. schenräume zwischen den Teilchen gefördert wird,

Die im wesentlichen unlöslichen Teilchen können wodurch die punktförmigen Verbindungen zwischen auch mit Metallteilchen, welche in dem geschmolzenen den Teilchen aufgerissen werden.
Metall stärker löslich sind, vermischt werden. Eine 50 Als Form für die Durchführung des Verfahrens nach solche Mischung wird gewählt, um die Dichte oder der Erfindung lassen sich verschiedene Formarten verdas wirksame Volumen der im wesentlichen unlös- wenden. So wird ein Bremsschuh mit einer eisenhaltigen liehen Teilchen zu verringern. Man kann auf diese Metallbettung üblicherweise in einer sandgefüllten Weise die Wirkung der unlöslichen Teilchen regeln. Präzisionsgußform gegossen. Bremsschuhe mit einer

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Er- 55 Aluminiumbettung werden in einer Dauergußform gefindung werden zunächst die überwiegend unlöslichen gössen. Um gegebenenfalls die Form evakuieren zu Teilchen in dem Hohlraum einer Form verteilt. Dazu , können, werden entsprechende Abdichtungen und geht man so vor, daß der Formhohlraum randvoll oder Abzugskanäle vorgesehen. Diese werden mit Eisenauch mehr als randvoll gefüllt ist und die Oberfläche granalien und Stahlwolle gefüllt, um ein Einströmen der Teilchen dann leicht durch ein Lineal gepreßt wird. 60 des eingegossenen flüssigen Metalls in die Abzugs-

Die Masse der Teilchen kann sich dann als Ganzes kanäle zu verhindern. In entsprechender Weise kann in dem Formhohlraum nicht bewegen und durch das man auch mit Abzugskanälen versehene Keramik-Eingießen der flüssigen Metallbettung nicht fortge- stopfen vorsehen. Sollen an den hergestellten Gußschwemmt werden und auch nicht merklich wandern. körpern Schuhe und Verstärkungseinlagen od. dgl. Das Füllen der Form, das eine gleichmäßige Ver- 65 angebracht werden, so können an den Formen entteilung der überwiegend unlöslichen Teilchen über die sprechende Vorkehrungen getroffen sein. Die Konverwendbare Stärke des Gußteiles' bewirkt, ist ein struktion der Formen soll hier im einzelnen nicht wesentliches Merkmal der Erfindung. näher erläutert werden.

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Für die Durchführung des Verfahrens nach der C 3,0%

Erfindung eignet sich eine große Vielfalt von Werk- Mn .., 0,4%

stoffen. Es lassen sich sowohl eisenhaltige wie auch Si 0,80%

nicht eisenhaltige Metallbettungen um die verschie- S 0,15%

densten, je nach den gewünschten Eigenschaften aus- 5 P. 1,0%

gewählten Teilchen gießen, solange diese nur im wesent- Cr 0,8%

liehen ungelöst in der Metallbettung bleiben. Als Teil- Fe Rest

chen eignen sich insbesondere Graphit (sowohl natürlicher als synthetischer Graphit), Tonerde, Silicium- Das von den Teilchen ausgefüllte Volumen kann carbid, Sillimanit, Mullit, Granat, Metallteilchen (aus io sehr verschieden sein. Die Erfindung läßt sich bei-Eisen und Stahl) und organische Teilchen (aus Poly- spielsweise auch ausführen, wenn die nicht löslichen tetrafluorethylen), Chromitsand, Schmirgel, Stahl- Teilchen nur 37,5% der Form ausfüllen,
sand u. dgl. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel bestehen

Die Auswahl der Teilchen richtet sich ganz nach die Teilchen aus 12,5% Chromitsand, 12,5% Silicium-

dem jeweiligen Verwendungszweck. 15 carbid und 25% Graphit. Die Teilchen werden als

In einer mechanischen Kupplung, weiche aus an- homogene Mischung mit 1232°C in die Form gegreifenden Teilen zusammengesetzt ist, sollte vorteil- geben, in die dann Gußeisen bei 1538⁰C eingegossen hafterweise Graphit gemeinsam mit harten, verschleiß- wird. In der Form herrscht ein Vakuum von etwa festen Teilchen Verwendung finden. Die Metall- 737 mm Quecksilbersäule. Der bei diesem Beispiel bettung kann entweder eisenhaltig oder auch anders- 20 hergestellte Gußkörper ist ein Bremsschuh,
artig sein. Auch Kupplungsscheiben für Trockenkupplungen

Für einen Bremsschuh für Eisenbahnfahrzeuge lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

wählt man beispielsweise reibungsfördernde und ver- herstellen.

schleißfeste Teilchen wie Siliciumcarbid, Chromit- Ein anderes Anwendungsbeispiel sind Bremsschei-

sand, Granat od. dgl. zusammen mit hartem synthe- 35 ben für Naßkupplungen.

tischen Graphit, der die Reibung oder Bremswirkung Auch Drehlager und Drucklager lassen sich nach

nach Wunsch regeln kann. Die Korngröße des Gra- dem Verfahren nach der Erfindung gießen. In diesen

phits entspricht etwa 0,6 mm Korndurchmesser. Für Fällen wird die Form zu 50 % mit Graphit gefüllt, der

bei diesem Aüsführungsbeispiel verwendeten Sand vorgewärmt wird, und dann wird die Form mit einer

entspricht die Korngröße 0,9 mm Korndurchmesser. 30 Blei-Zinn-Legierung bzw. einer Aluminiumbettung

Die Teilchen sollen je 25 % des Formhohlraumes aus- ausgegossen.

füllen, der dann mit flüssigem Gußeisen als konti- . Auch Polytetrafluoräthylenteilchen lassen sich für

nuierliche Metallbettung ausgegossen wird. Die Teil- Drucklager in eine Blei-Zinn-Legierung eingießen,

chen werden auf 1016⁰C vorgewärmt und dann in die Die kleinsten verwendbaren Teilchen liegen bei warme Gußform eingefüllt. Das Gußeisen wird mit 35 etwa 0,1 mm. Beträgt die Teilchengröße mehr als

einer Temperatur von 1527⁰C in die warme Gußform 6,2 mm, dann wird der Verschleiß bei Bremsschuhen

eingegossen. Das Gußeisen hat folgende Analyse: zu groß.

Claims (5)

1 2 starken Bremsungen von Eisenbahnfahrzeugen und Patentansprüche· Flugzeugen od. dgl. auftretenden Beanspruchungen stellen höhere Anforderungen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

1. Verfahren zur Herstellung von Gußteilen, 5 gründe, ein Verfahren zur Herstellung von Brems-, insbesondere von Brems-, Lager- und Kupplungs- Lager- und Kupplungskörpern der eingangs genannten körpern, in deren kontinuierlicher Metallbettung Gattung zu schaffen, welches ohrre Vorfertigung von unlösliche Teilchen eingebettet sind, die in einem Sinter- oder Skelettkörpern auskommt, dabei aber ersten Verfahrensschritt mit Vorwärmung derart trotzdem Körper von erhöhter Widerstandskraft und

' in dem Hohlraum einer Form angeordnet werden, io günstigem Betriebsverhalten ergibt.

daß sich die Masse der Teilchen als Ganzes nicht Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren bewegen kann, worauf in die unter Unterdruck erfindungsgemäß so geführt, daß die Teilchen in an gesetzten Zwischenräume der in dem Hohlraum sich bekannter Weise in loser Schüttung in den Formder Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall hohlraum eingebracht werden, wobei jedoch die Teileingegossen wird, dadurch ge kennzeich- 15 chen anfänglich in dem Formhohlraum nur so stark net, daß die Teilchen in an sich bekannter Weise verdichtet werden, daß sie nach dem Einströmen des in loser Schüttung in den Formhohlraum einge- Metalls im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige bracht werden, wobei jedoch die Teilchen anfäng- Berührung vollständig in das Metall eingebettet sind, lieh in dem Formhohlraum nur so stark verdichtet Dazu sei bemerkt, daß das regellose Einbringen von werden, daß sie nach dem Einströmen des Metalls 20 kugelartigen Körpern in einen mit Metall auszuim wesentlichen je für sich ohne gegenseitige Be- gießenden Formhohlraum aus der deutschen Patentrührung vollständig in das Metall eingebettet sind. schrift 719151 bekannt ist; dort war aber nicht er-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kannt worden, daß sich die Eigenschaften des Gußzeichnet, daß die Teilchen vor dem Einfüllen außer- körpers weiter verbessern lassen, wenn die Teilchen halb der Form vorgewärmt werden. 35 anfänglich in dem Formhohlraum nur so stark ver-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dichtet werden, daß sie nach dem Einströmen des zeichnet, daß die Teilchen in kaltem Zustand in Metalls im wesentlichen je für sich ohne gegenseitige die Form eingebracht und innerhalb derselben Berührung vollständig in das Metall eingebettet sind, direkt vorgewärmt werden. Nach der deutschen Patentschrift 719 151 hat man

4. Verwendung von Teilchen mit Korngrößen 30 vielmehr ausdrücklich angestrebt, daß die regellos bis zu 6,2 mm für die Durchführung des Ver- eingefüllten Teilchen sich selbsttätig in eine Lage fahrens nach Ansprüchen 1 bis 3. bringen, in der sie regelmäßig über den auszugießenden

5. Verwendung von Graphit, Glimmer oder Hohlraum verteilt sind und sich gegenseitig punkt-Mischungen daraus, gemäß Anspruch 4. föimig oder stellenweise berühren. Dazu wird die

35 Verwendung von kugelförmigen Körpern, die wie Tischtennisbälle hohl sein können, oder von abgeflachten Kugeln vorgeschlagen. Die planmäßige Ver-

einigung der verschiedenen, oben herausgestellten

Verfahrensmerkmale einschließlich der Vorwärmung

40 und der genauen Bemessung der Verdichtung der in

den Formhohlraum eingebrachten Teilchen sowie der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ausdrücklich^ Verzicht auf ein Zusammensintern der von Gußteilen, insbesondere Brems-, Lager- und Teilchen oder überhaupt ein wesentliches Zusammen-Kupplungskörpem, in deren kontinuierlicher Metall- stoßen der einzelnen Teilchen ist durch die genannte bettung unlösliche Teilchen eingebettet sind, die in 45 Druckschrift in keiner' Weise nahegelegt worden, einem ersten Verfahrensschritt mit Vorwärmung der- Noch lange nach Bekanntwerden dieser Druckschrift art in dem Hohlraum einer Form angeordnet werden, ist man vielmehr immer noch von der Annahme ausdaß sich die Masse der Teilchen als Ganzes nicht gegangen, daß eine noch so geringe anfängliche Verbewegen kann, worauf in die unter Unterdruck ge- dichtung, und sei es auch nur duich lose Schüttung, setzten Zwischenräume der in dem Hohlraum der 50 selbstverständlich eine Berührung der in die Gießform Form befindlichen Teilchen flüssiges Metall einge- eingefüllten Teilchen mit sich bringe, die auch beim gössen wird. Umgießen mit geschmolzenem Metall aufrechterhalten Bekannt ist die Herstellung von Körpern der ge- bleibt, und darüber hinaus hat man eine solche Benannten Art mit Hilfe von vorgefertigten Sinter- oder rührung auch durchaus für ganz in Ordnung gehalten Skelettkörpern, bei denen also in einer Metallschmelze 55 und in keiner Weise zu vermeiden gesucht,
unlösliche Teilchen eine feste Lage zueinander ein- Gemäß einer ersten Ausführungsart der Erfindung nehmen und die dann nach Vorwärmung mit einem geht man so vor, daß die Teilchen vor dem Einfüllen flüssigen Metall getränkt werden. Bei derart herge- außerhalb der Form vorgewärmt werden,
stellten Körpern bleibt der Sinter- oder Skelettkörper Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfinauch nach Tränkung mit dem flüssigen Metall als 60 dung geht man so vor, daß die Teilchen in kaltem solcher erhalten, d. h., daß die ihn bildenden Teilchen Zustand in die Form eingebracht und innerhalb'dernach wie vor in Verbindung miteinander stehen. Das selben direkt vorgewärmt werden,
führt trotz Vorwärmung und auch Evakuierung zu Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit gewissen Schwierigkeiten bei der Tränkung, weil die einer unmittelbaren Wärmeeinwirkung auf die Teil-Flußwege des flüssigen Metalls beschränkt sind. An- 65 chen. Das führt zu einer vollständigen Durchwärmung, dererseits ist aber das Gefüge des in einem solchen die das für die kontinuierliche Metallbettung verwengetränkten Körper erhalten gebliebenen Sinterkörpers dete Metall einwandfrei fließen läßt,
oder Skelette nur von begrenzter Festigkeit. Die bei Da die Teilchen bei dem erfindungsgemäßen Ver-