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Verfahren zur Herstellung von Sinterplattierungen, beispielsweise von Kupplungs-oder Bremslamellen
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Reibwerkstoff beschichteten Stahlträger bestehen, durch Sinterplattieren desselben, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwerkstoff in Pulverform in an sich bekannter Weise lose auf den Träger gestreut, der Träger mit der aufgestreuten Pulverschicht vorgesintert und die gebildete Sinterschicht auf eine bestimmte Restporosität verdichtet, nachgesintert und gegebenenfalls nachverdichtet wird. Dabei kann der Träger vor dem Verdichten auch beidseitig beschichtet werden. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass beim Pressen, an den Seiten offene Werkzeuge verwendet werden können, die zudem nicht mehr auf die Abmessungen des Trägers abgestimmt zu sein brauchen.
Das Vorsintern der Pulverschicht vor dem Pressen führt nämlich dazu, dass das porös gesinterte Pulver beim Verdichten nicht mehr wie das ungesinterte Pulver aus den seitlich offenen Presswerkzeugen herausgedrückt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das Gewicht der Pulverschicht mit dem Gewicht des fertigen Belages übereinstimmt und sich demzufolge keine Materialverluste ergeben. Ausserdem wird beim Verdichten des vorgesinterten Belages eine bestimmte Restporosität beibehalten. die dem Ausgleich von Dickenschwankungen des Stahlträgers und der Bestreuung dient. Demzufolge besitzt der Fertigteil eine gleichmässige Belagdicke. Ausserdem kommt es infolge der Restporosität bei einem Nachverdichten nicht zu einem Verformen des Trägers, was insbesondere für bereits verzahnte oder zum Einbau in Maschinen bestimmte Passteile von grosser Bedeutung ist.
Die Schütthöhe der aufgestreuten Pulverschicht beträgt ein Mehrfaches, vorzugsweise das Dreibis Vierfache der Dicke der verdichteten Sinterschicht. Die Höhe der vorgesinterten Pulverschicht entspricht etwa der Schütthöhe der Pulverschicht. Daraus ergibt sich der sehr wesentliche Vorteil, dass beim Sintern in reduzierender Atmosphäre die Ofengase die lose Pulverschicht durchspülen und etwaige Oxyde an der Oberfläche eines Stahlträgers reduzieren können. So kommt es zu einer so festen Verbindung zwischen dem Belag und dem Träger, wie sie sich nach den herkömmlichen Verfahren kaum erreichen lässt.
Schliesslich ergeben sich auch beim Verdichten der Sinterschicht besondere Vorteile, weil die Presskraft zum Verdichten der porös gesinterten Pulverschicht nur wenig grösser ist als beim Verdichten eines losen, d. h. ungesinterten Pulvers derselben Zusammensetzung. Ausserdem kann das Verdichten mit weitaus grösserer Geschwindigkeit erfolgen, da infolge des voraufgehenden Vorsinterns nicht mehr wie bei losen Pulverschichten die Gefahr besteht, dass die in der Pulverschicht enthaltene Luft beim seitlichen Entweichen das Pulver mitreisst. Schliesslich gestatten grössere Pressgeschwindigkeiten auch die Anwendung wesentlich geringerer Pressdrücke als langsamere Pressgeschwindigkeiten.
Da sich die Sinterschicht beim Verdichten besonders gut der Oberflächenstruktur der Presswerkzeuge anpasst, können beim Verdichten der porös gesinterten Pulverschicht gleichzeitig auch Spiral-oder Radialrillen sowie sonstige Vertiefungen eingepresst werden. Dabei ergibt sich nur eine unwesentliche seitliche Stoffverschiebung, da die Sinterbrücken im Belag erhalten bleiben. Ausserdem erlangt der Belag eine hohe Festigkeit, die durch ein Nachsintern noch weiter erhöht werden kann. Das Einpressen von Rillen kann im übrigen beim Pressen gleichzeitig auf beiden Seiten erfolgen, während das spanabhebende Einschneiden abgesehen von dem damit verbundenen Materialverlust niemals gleichzeitig auf beiden Seiten erfolgen kann. Ausserdem sind die eingepressten Rillen im Gegensatz zu eingeschnittenen Rillen völlig gratfrei.
Die Begrenzung des Belages wird beim Aufstreuen des Pulvers durch die Konturen des Trägers und gegebenenfalls eine Abdeckschablone begrenzt, die bestimmte Teile des Trägers wie beispielsweise Zähne, Nocken od. dgl. von Pulver freihält. So können nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Verwendung eines bereits geschlitzten oder gelochten Trägers entsprechende Beläge hergestellt werden, weil das Pulver beim Bestreuen durch die Schlitze und die Öffnungen hindurchfällt, diese also belagfrei bleiben.
Das Nachsintern im Anschluss an das Verdichten kann im Stapel unter einem Auflagegewicht erfolgen, womit gleichzeitig ein thermisches Richten und die Beseitigung etwaiger Verwerfungen des Trägers verbunden ist. Dem Nachsintern schliesst sich noch eine Nachverdichtung mit ebenen Presswerkzeugen unter Beibehaltung der Längen-und Breitenabmessungen des sinterplattierten Trägers an, die bei den herkömmlichen Verfahren nur durch kostspieliges Schleifen entfernt werden können. Ein wesentlicher Vorteil ist dabei, dass auch eingepresste Rillen oder Nuten mit glatten Presswerkzeugen leicht nachverdichtet werden können, wobei die Nachverdichtung etwa 10% der Belagdichte betragen kann. Ausserdem wird beim Kalibrieren bzw. Nachverdichten auch noch die Verschleissfestigkeit des Belages erhöht.
Sollen nach dem erfindungsgemässen Verfahren auch dickere Beläge aufgebracht werden, können
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die beim Aufstreuen des Pulvers entstehenden schrägen Böschungskanten für manchen Verwendungszweck zu gross werden. In diesem Falle kann das Aufbringen der Pulverschicht in der Weise erfolgen, dass das Pulver zunächst in eine der Belagfläche entsprechende Hilfsform geschüttet wird, wobei die Schütthöhe grösser ist als die Höhe des Formenhohlraumes und das Pulver beim Auflegen des Trägers vorverdichtet sowie nach einer Drehung der Hilfsform mit dem Träger um 1800 die Hilfsform nach oben abgezogen wird. Die Hilfsform braucht dabei nur eine sehr geringe, das Abziehen gestattende Schrägung ihrer Seitenwände besitzen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. Dabei zeigen die Fig. l bis 8 die verschiedenen Phasen des erfindungsgemässen Verfahrens beim Aufbringen beispielsweise eines Reibbelages auf eine Stahllamelle.
Dabei stellen die Fig. 1, 3, 5 und 7 Draufsichten und die Fig. 2, 4, 6 und 8 die entsprechenden Querschnitte dar.
Die in den Zeichnungen dargestellte Lamelle--l--besitzt eine Ausnehmung--2--und einen Schlitz-3-. Sie wird entsprechend den Fig. 3 und 4 mit einem losen Pulverbelag-6-bestreut, wobei der Rand --4-- durch eine nicht dargestellte Abdeckung pulverfrei gehalten wird. Die Pulverschicht --6-- wird durch Böschungskanten-5-begrenzt, die bei dünnen Belägen von unter 0, 6 mm Dicke ohne Bedeutung sind, jedoch durch Verwendung einer erfindungsgemässen Hilfsform vermieden werden können.
Die Dicke der Pulverschicht --6-- ist etwa zwei-bis dreimal so gross wie die Dicke des fertigen Belages (Fig. 7, 8).
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(Fig. l, 2)Stahllamelle--l--eine zweite Pulverschicht--7--aufgestreut und ebenfalls gesintert werden kann. Nach dem Vorsintern erfolgt das Pressen mit glatten Presswerkzeugen, wobei die Dicke der gesinterten Pulverschichten--6, 7-- auf etwa die Hälfte bis ein Drittel verringert wird. Daran schliesst sich das Nachsintern sowie ein Kalibrieren bzw. Nachverdichten ebenfalls mit glatten Werkzeugen an.
Die beim Sintern erforderlichen Temperaturen ergeben sich ohne weiteres aus der Natur des Pulvers bzw. Pulvergemisches und sind allgemein bekannt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Sinterplattierungen, beispielsweise von Kupplungs-oder Bremslamellen, die aus einem ein-oder beidseitig mit einem Reibwerkstoff beschichteten Stahlträger
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Reibwerkstoff in Pulverform in an sich bekannter Weise lose auf den Träger gestreut, der Träger mit der aufgestreuten Pulverschicht vorgesintert und die gebildete Sinterschicht auf eine bestimmte Restporosität verdichtet, und gegebenenfalls nachverdichtet wird.
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Process for the production of sintered claddings, for example clutch or brake disks
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Steel carriers coated with friction material are made by sintering the same, characterized in that the friction material in powder form is loosely scattered on the carrier in a manner known per se, the carrier with the scattered powder layer is pre-sintered and the sintered layer formed is compressed to a certain residual porosity, re-sintered and, if necessary, recompacted becomes. The carrier can also be coated on both sides before compression. The main advantage of the method according to the invention is that, during pressing, tools that are open on the sides can be used which, moreover, no longer need to be adapted to the dimensions of the carrier.
The pre-sintering of the powder layer before pressing leads to the fact that the porous sintered powder is no longer pressed out of the laterally open pressing tools during compression like the unsintered powder.
Another advantage of the method according to the invention is that the weight of the powder layer corresponds to the weight of the finished covering and consequently no material losses occur. In addition, a certain residual porosity is retained when the pre-sintered covering is compacted. which serves to compensate for fluctuations in the thickness of the steel beam and the spreading. As a result, the finished part has a uniform layer thickness. In addition, due to the residual porosity, there is no deformation of the carrier during re-compression, which is of great importance in particular for components that are already toothed or intended for installation in machines.
The bed height of the scattered powder layer is a multiple, preferably three to four times, the thickness of the compacted sintered layer. The height of the pre-sintered powder layer corresponds approximately to the bulk height of the powder layer. This results in the very important advantage that when sintering in a reducing atmosphere, the furnace gases can flush the loose powder layer and reduce any oxides on the surface of a steel beam. This creates such a firm connection between the covering and the carrier that can hardly be achieved using conventional methods.
Finally, there are also particular advantages when compacting the sintered layer, because the pressing force for compacting the porous sintered powder layer is only slightly greater than when compacting a loose, ie. H. unsintered powder of the same composition. In addition, the compaction can take place at a much greater speed, since as a result of the preceding pre-sintering there is no longer the risk, as with loose powder layers, that the air contained in the powder layer will entrain the powder when it escapes sideways. Finally, higher pressing speeds also allow the use of significantly lower pressing pressures than slower pressing speeds.
Since the sintered layer adapts itself particularly well to the surface structure of the pressing tools during compression, spiral or radial grooves and other depressions can also be pressed in at the same time when the porous sintered powder layer is compressed. This results in only an insignificant lateral shift in the material, since the sintered bridges in the covering are retained. In addition, the covering achieves a high level of strength, which can be further increased by re-sintering. Grooves can also be pressed in simultaneously on both sides during pressing, while the cutting incision, apart from the associated loss of material, can never be carried out simultaneously on both sides. In addition, in contrast to the incised grooves, the pressed-in grooves are completely free of burrs.
When the powder is sprinkled on, the delimitation of the coating is limited by the contours of the carrier and, if necessary, a cover template which keeps certain parts of the carrier such as teeth, cams or the like free of powder. Thus, according to the method according to the invention, corresponding coverings can be produced by using an already slotted or perforated carrier because the powder falls through the slots and the openings when sprinkled, so these remain free of coverings.
The re-sintering after the compression can take place in the stack under a weight, which at the same time involves thermal straightening and the elimination of any warping of the carrier. The re-sintering is followed by a re-compaction with flat pressing tools while maintaining the length and width dimensions of the sinter-clad carrier, which can only be removed with the conventional methods by costly grinding. A major advantage here is that grooves or grooves that have been pressed in can also be easily re-compacted with smooth pressing tools, the re-compaction being approximately 10% of the pavement density. In addition, the wear resistance of the covering is also increased during calibration or recompaction.
If thicker coverings are to be applied according to the method according to the invention, too
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the inclined slope edges that arise when the powder is sprinkled on become too large for some purposes. In this case, the powder layer can be applied in such a way that the powder is first poured into an auxiliary mold corresponding to the surface area, the height of the pile being greater than the height of the mold cavity and the powder being pre-compressed when the carrier is placed on it and after the auxiliary mold has been rotated with the carrier around 1800 the auxiliary form is removed upwards. The auxiliary form only needs to have a very slight incline on its side walls that allows it to be pulled off.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawings. Here, FIGS. 1 to 8 show the different phases of the method according to the invention when applying, for example, a friction lining to a steel plate.
1, 3, 5 and 7 represent top views and FIGS. 2, 4, 6 and 8 the corresponding cross-sections.
The lamella shown in the drawings - 1 - has a recess - 2 - and a slot 3 -. It is sprinkled with a loose powder coating -6-as shown in FIGS. 3 and 4, the edge --4-- being kept powder-free by a cover (not shown). The powder layer --6-- is limited by slope edges-5-which are irrelevant for thin coverings less than 0.6 mm thick, but can be avoided by using an auxiliary form according to the invention.
The thickness of the powder layer --6 - is about two to three times as great as the thickness of the finished covering (Fig. 7, 8).
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(Fig. 1, 2) Steel lamella - 1 - a second layer of powder - 7 - can be sprinkled on and also sintered. After pre-sintering, pressing takes place with smooth pressing tools, whereby the thickness of the sintered powder layers - 6, 7 - is reduced to about half to one third. This is followed by re-sintering as well as calibration or re-compaction, also with smooth tools.
The temperatures required during sintering result from the nature of the powder or powder mixture and are generally known.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of sintered claddings, for example clutch or brake disks, which consist of a steel support coated on one or both sides with a friction material
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Friction material in powder form is loosely scattered on the carrier in a manner known per se, the carrier with the scattered powder layer is pre-sintered and the sintered layer formed is compacted to a certain residual porosity and, if necessary, subsequently compacted.
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