ES2264237T3 - Procedimiento para la fabricacion de placas de soporte para forros de freno. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de placas de soporte para forros de freno.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de placas de soporte para bloques (22) de material de fricción, como forros de freno para vehículos guiados sobre carriles y no guiados sobre carriles, en el que se configura al menos una base (16) de sujeción para el bloque de material de fricción para crear una unión entre la placa de soporte y el bloque (22) de material de fricción, caracterizado porque a través de una tobera (10) se aplica una mezcla de gas portador y polvo metálico (12) sobre la superficie de la placa (14) de soporte para configurar una base (16) de sujeción con resaltos individuales (20) de material, separados unos de otros, como estructura superficial, creándose consecutivamente o de forma paralela entre sí los resaltos (20) de material con exclusión de un tratamiento térmico de toda la placa (14) de soporte mediante energía, especialmente energía de radiación, que actúe localmente o por secciones en la placa (14) de soporte, usándose metal, aleaciones de metal, plástico duro, vidrioo cerámica como material para la placa (14) de soporte.
Description
Procedimiento para la fabricación de placas de
soporte para forros de freno.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de placas de soporte para bloques de material,
especialmente bloques de material de fricción, según el preámbulo de
la reivindicación 1.
Del documento DE-GM8201404 se
conoce un forro de freno para frenos de discos, especialmente para
vehículos de carretera y vehículos sobre carriles. Este forro de
freno está configurado con una o varias piezas y se compone de un
bloque de un material prensado de fricción, fijado en una placa de
soporte o chapa de soporte. La placa de soporte presenta en el lado
que soporta el material de fricción una base de sujeción
sinterizada, compuesta de distintos cuerpos moldeados con
destalonamientos, contracciones o similares, que se crean por
arrastre de fuerza y de forma con el material de fricción. En la
base de sujeción está fijado el material prensado de fricción en
forma de bloque, rellenando los destalonamientos, contracciones o
similares de los distintos cuerpos moldeados.
Mediante este forro de fricción se debe crear
una unión por arrastre de fuerza y de forma entre el bloque del
material de fricción y la chapa de soporte con un aumento simultáneo
de la resistencia a la temperatura de la capa adhesiva. Mediante la
configuración de la capa adhesiva a partir de una capa de cuerpos
moldeados, sinterizada en la chapa de soporte, se debe lograr la
gran adherencia entre la mezcla del material de fricción,
introducida a presión en la base del cuerpo moldeado, y la chapa de
soporte. La sinterización de la base del cuerpo moldeado se realiza
con un calentamiento simultáneo de la chapa de soporte y para no
modificar la estructura y las propiedades de la chapa de soporte
durante el proceso de sinterización debido al calentamiento es
necesario usar chapas de soporte de mayor espesor para que no se
produzca ninguna variación de las propiedades físicas del material
de las placas de soporte. Hay que añadir que en este forro de
fricción no se pueden usar chapas de soporte de materiales no
metálicos.
Este tipo de forros de fricción, que ha probado
su eficacia desde hace tiempo en su aplicación práctica, requiere a
menudo el uso de una capa intermedia entre la base de sujeción y el
bloque de material de fricción. Esta capa intermedia se configuró
hasta ahora como película adhesiva o pegamento. Sin embargo, ésta va
asociada a distintas desventajas, por lo que se desea lograr una
posibilidad que permita prescindir de esta capa intermedia.
Asimismo, se ha comprobado que entre las bases conocidas de sujeción
y la placa de soporte o entre la base de sujeción y el material de
fricción se pueden producir fisuras y/o corrosión, de modo que se
puede originar una oxidación inferior del material de fricción en
avance desde el lateral que pudiera afectar la acción de frenado y
en caso extremo, provocar un fallo del forro de freno.
El pegado del material de fricción con la chapa
de soporte requiere tiempos de estadía relativamente largos durante
la fabricación del forro de freno debido al tratamiento térmico de
la sustancia adhesiva, lo que provoca un índice menor de
producción. Estos tiempos de estadía son necesarios para lograr una
buena adherencia entre el material de fricción y la chapa de
soporte. Si se reducen los tiempos de estadía, las uniones adhesivas
obtenidas son deficientes, ya que no se logra una transmisión plena
del calor a través de la sustancia adhesiva. A esto se añade que
en caso de usarse sustancias adhesivas hay que someter la chapa de
soporte a un tratamiento previo. Las desventajas, que se derivan de
la aplicación de capas de barniz, se pueden evitar, según el
documento EP0442052A1, al colocarse un revestimiento galvánico de
metal en la base rugosa de la placa de soporte antes de introducir
a presión el material de fricción en la placa de soporte. La acción
conjunta de la base rugosa (base de sujeción) y el revestimiento
galvánico provoca aquí una alta protección contra la corrosión de la
placa de soporte, mientras que la base rugosa permite la adherencia
entre el material de fricción y la placa de soporte, ya que el
revestimiento galvánico sigue el desarrollo del contorno de la base
rugosa.
Sin embargo, se ha comprobado que después del
tratamiento de la base rugosa, el acero comercial, usado hasta
ahora para la placa de soporte, varía respecto a sus propiedades de
resistencia de tal modo, que disminuye la resistencia del acero.
Asimismo, se ha comprobado que las placas de soporte para forros de
freno se solicitan de forma especialmente fuerte y alta en
determinadas zonas, preferentemente en sus extremos. Las placas de
soporte, entre otras, también con extremos en forma de cabeza de
martillo o superficies finales apoyadas están sometidas a altas
cargas dinámicas y estáticas de tracción y presión y también a
vibraciones. Las placas de soporte con destalonamientos en sus
extremos están sometidas a un gran esfuerzo de tracción. Estas zonas
en los extremos de la placa de soporte están sometidas a tensiones
mecánicas muy altas.
Del documento DE4138933A1 se conoce también el
calentamiento de la placa de soporte en las zonas sometidas a un
gran esfuerzo a temperaturas de entre 800ºC y 900ºC en caso de un
período de tratamiento de tres a quince segundos después de
colocarse la base rugosa en la placa de soporte y antes de
introducirse a presión el material de fricción, así como su
enfriamiento posterior a temperatura ambiente.
El boletín PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 005,
Nº 158 (M-091) con fecha 12 de octubre de 1981
(1981.10.12), documento JP56086244A (SUMITOMO ELECTRIC IND LTD) con
fecha 13 de julio de 1981 (1981.07.13), describe una disposición de
forro de fricción para un freno de discos, según la que en la
superficie de una chapa metálica se sinteriza un forro de fricción
mediante la aplicación de calor y presión, colocándose en la
superficie de la chapa metálica, antes de la sinterización, una
malla de alambre mediante soldadura por puntos o soldadura por
efecto capilar. Para obtener la disposición del forro de fricción,
se sinteriza en la chapa metálica, así preparada, el material de
fricción en polvo junto con una sustancia aglutinante mediante el
uso de un molde y la aplicación de calor y presión de tal modo, que
la mezcla pulverizada se introduce a presión en el espacio situado
entre la malla de alambre y la chapa metálica. En el caso de esta
fabricación del forro de fricción, la chapa metálica, que forma la
placa de soporte, se somete a la acción del calor, y a saber, desde
que se coloca la malla de alambre que tiene la función de una base
de sujeción.
El boletín PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. 1999,
Nº 13, con fecha 30 de noviembre de 1999 (1999.11.30), documento
JP11210792 (SUMITOMO ELECTRIC IND LTD; KUSHIRO BRAKE KK) con fecha 3
de agosto de 1999 (1999.08.03), da a conocer un forro de freno de
discos, en el que un material de fricción está unido completamente a
una placa metálica de base, estando provista la placa de base de
elementos de sujeción que sobresalen de la superficie de la placa y
están compuestos de un cabezal y un vástago, de modo que se crean
elementos de anclaje en forma de T para el material de fricción que
se conforman a partir del material de la placa.
El documento
EP-A-0626228 describe un
procedimiento para modificar la superficie de una pieza de trabajo
que se debe unir a otro elemento. Este procedimiento consiste en
que distintas zonas de la superficie de la pieza de trabajo se
someten a un rayo de energía, mediante el que se funde el material
de la pieza de trabajo en cada zona, sometida al rayo, debido al
efecto del rayo de energía y se desplaza aquí lateralmente, de modo
que después de obtenerse el material calentado se produce en la
pieza de trabajo una hendidura rodeada por una zona de material
solidificado que se eleva en forma de valla de la superficie de la
pieza de trabajo y crea una zona estirada en forma de cuello. Se
crea así una estructura superficial. Este procedimiento prevé que
la pieza de trabajo, cuyas superficies se van a tratar, tiene que
presentar un gran espesor para disponer de suficiente material para
configurar las entalladuras en la superficie de la pieza de trabajo
y los resaltos superficiales. Con este procedimiento se influye en
la estructura del material de la pieza de trabajo, lo que provoca
una modificación de las propiedades físicas y mecánicas de la pieza
de trabajo.
El documento
EP-A-0581988 describe una zapata de
freno y un procedimiento para su fabricación, así como frenos
electromagnéticos sobre carril para vehículos de carretera y sobre
carriles, especialmente también para vehículos sobre carriles de
alta y gran velocidad. La zapata de freno está compuesta de un
bloque de material de fricción, configurado en forma de una o
varias piezas y prensado en un cuerpo de soporte, estando rodeado
por arrastre de fuerza y/o forma al menos un bloque de material de
fricción en varios elementos superficiales, que no se encuentran en
un plano y limitan entre sí, mediante elementos del cuerpo fundido
de soporte. El bloque de material de fricción está fijado en una
chapa de soporte que presenta en el lado, que soporta el bloque de
material de fricción, o en ambos lados, una base sinterizada de
sujeción como base rugosa, compuesta de distintos cuerpos moldeados
que están configurados por arrastre de fuerza y forma con el bloque
de material de fricción y presentan destalonamientos, contracciones
o similares, estando fijado en la base de sujeción el bloque
prensado de material de fricción, rellenando los destalonamientos y
la contracción de los distintos cuerpos moldeados.
El objetivo de la presente invención es poner a
disposición un procedimiento para fabricar una placa de soporte de
forros de freno, con el que se eliminen las desventajas mencionadas
arriba y se garantice fácilmente una unión del material segura y
fija, especialmente resistente a las altas temperaturas, entre la
placa de soporte y el bloque de material, incluso sin una capa
adhesiva adicional y con la exclusión de un tratamiento térmico
perjudicial y no deseado de todo el bloque de material de fricción y
una modificación de las propiedades físicas del material de la
placa de
soporte.
soporte.
Este objetivo se consigue mediante un
procedimiento del tipo mencionado arriba con las características de
la reivindicación 1.
El procedimiento, según la invención, consiste
en que a través de una tobera se aplica una mezcla de gas portador
y polvo metálico sobre la superficie de la placa de soporte para
configurar una base de sujeción con resaltos individuales de
material, separados unos de otros, como estructura superficial,
creándose consecutivamente o de forma paralela entre sí los
resaltos de material con exclusión de un tratamiento térmico de toda
la placa de soporte mediante energía, especialmente energía de
radiación, que actúe localmente o por secciones en la placa de
soporte, usándose metal, aleaciones de metal, plástico duro, vidrio
o cerámica como material para la placa de soporte.
Esto tiene la ventaja de que mediante una
pequeña carga térmica de la placa de soporte al fabricarse la base
de sujeción no se influye negativamente en las propiedades mecánicas
y físicas del material de la placa de soporte, lográndose a la vez
una unión mejorada del material entre la placa de soporte y el
bloque de material, sin que sea necesaria para esto una capa
adicional de aglutinante o adhesivo entre la placa de soporte y el
bloque de material. En tratamientos posteriores, como la colocación
del bloque de material en la placa de soporte, por ejemplo, a
presión, no varía la estructura producida de la base de sujeción. El
tamaño de la base de sujeción se puede seleccionar de forma
adecuada y localmente limitada. El procedimiento, según la
invención, se puede aplicar en los casos, donde se configure una
base de sujeción en un material de soporte para otro componente, a
saber, el bloque de material. Como se eliminan las limitaciones de
la placa de soporte debido a la alta carga térmica, usada hasta
ahora, en la fabricación de la base de sujeción, se amplía
considerablemente mediante la base de sujeción el campo de
aplicación de la obtención de un sistema de unión como en el caso,
por ejemplo, de componentes multicapas. Mediante la estructura,
según la invención, de la base de sujeción varía de forma
insignificante sólo la superficie de la placa de soporte, pero no se
produce en general ninguna modificación no deseada del material de
la placa de soporte respecto a sus propiedades físicas y
mecánicas.
En las demás reivindicaciones se describen
variantes preferidas del procedimiento.
Los resaltos de material se fabrican
convenientemente de acero, metal, que puede contener carburos y/o
nitruros, cerámica, vidrio o un plástico duro, por ejemplo, un
duroplástico. Los resaltos de material se disponen preferentemente
en forma de rejilla sobre la placa de soporte. Resulta ventajoso
precalentar la placa de soporte antes de configurar los resaltos de
material.
El hecho de que los resaltos de material se
aplican mediante sinterización de polvo o mediante revestimiento de
polvo con rayo láser, llama o rayo de plasma, permite configurar sin
dificultades la base de sujeción también en las superficies de la
placa de soporte, curvadas, arqueadas o deformadas en el espacio. En
el caso del revestimiento de polvo con rayo láser resulta
especialmente ventajoso que se aplica poca energía calorífica en la
placa de soporte, de modo que también las chapas de soporte delgadas
o de paredes delgadas se pueden proveer de la base de sujeción,
según la invención, sin dañarlas debido a la sobrecarga térmica. Se
usan, por ejemplo, como polvos hidruros de metal o carburos como
aditivos de los materiales mencionados arriba.
Para evitar una alta carga térmica de toda la
superficie de soporte es posible realizar por secciones la
sinterización del polvo respecto a la placa de soporte.
Una sujeción fija adicional del bloque de
material, introducido a presión en la placa de soporte, se obtiene
al configurarse los resaltos de material en forma de setas sobre la
placa de soporte. A tal efecto, las cabezas en forma de seta
correspondientes de los resaltos de material forman destalonamientos
que provocan una sujeción mecánica mediante la envoltura con el
material del bloque de material introducido a presión.
Para lograr una unión estrecha y fija se
introduce a presión el bloque de material en la estructura
superficial de la base de sujeción.
Antes de la colocación del bloque de material en
la base de sujeción se dispone ventajosamente una capa intermedia
de cerámica. Esta capa intermedia actúa como capa aislante.
Esto tiene la ventaja de que mediante una
pequeña carga térmica de la placa de soporte al fabricarse la base
de sujeción no se influye negativamente en las propiedades mecánicas
y físicas del material de la placa de soporte, lográndose a la vez
una unión mejorada del material entre la placa de soporte y el
bloque de material, sin que sea necesaria para esto una capa
adicional de aglutinante o adhesivo entre la placa de soporte y el
bloque de material. En tratamientos posteriores, como la colocación
del bloque de material en la placa de soporte, por ejemplo, a
presión, no varía la estructura producida de la base de sujeción. El
tamaño de la base de sujeción se puede seleccionar de forma
adecuada y localmente limitada. El procedimiento, según la
invención, se puede aplicar en todos los casos, donde se configure
una base de sujeción en un material de soporte para otro
componente, a saber, el bloque de material. Mediante la estructura,
según la invención, de la base de sujeción varía de forma
insignificante sólo la superficie de la placa de soporte, pero no se
produce en general ninguna modificación no deseada del material de
la placa de soporte respecto a sus propiedades físicas y
mecánicas.
A continuación se explica detalladamente la
invención con ayuda de los dibujos adjuntos. Estos muestran en:
Fig. 1-3 un
procedimiento de fabricación de una placa de soporte para un forro
de freno,
Fig. 4-6 otro
procedimiento de fabricación de una placa de soporte para un forro
de freno y
Fig. 7 una forma de realización de
una placa de soporte.
En un procedimiento para la fabricación de una
placa de soporte se aplica, según muestran las figuras 1 a 3, a
través de una tobera 10 una mezcla de gas portador y polvo metálico
12 sobre la superficie de una placa 14 de soporte, de modo que se
origina una base 16 de sujeción (figura 1). La tobera 10 se
desplaza, por ejemplo, controlada por ordenador sobre la placa 14
de soporte y aplica el polvo 12 en forma de rejilla como resaltos
20 de material sobre la superficie de la placa 14 de soporte.
En un horno 18 de sinterización, situado a
continuación, se estructura el polvo esparcido 12 (figura 2). A tal
efecto, no se somete de forma consecutiva toda la placa 14 de
soporte a un tratamiento térmico, sino sólo distintas secciones de
la placa 14 de soporte, de modo que no se origina ninguna carga
térmica fuerte de toda la superficie 14 de soporte. Dado el caso,
la aplicación del polvo 12 con la tobera 10 se facilita
adicionalmente mediante el efecto de un rayo láser, llama o
plasma.
A continuación se introduce a presión un bloque
22 de material de fricción en la base 16 de sujeción de la placa 14
de soporte y se obtiene el forro 100 de freno, representado en la
figura 3.
En un procedimiento alternativo de fabricación,
según muestran las figuras 4 a 6, el polvo 12 se aplica junto con
una energía 24, usada localmente en el lugar del polvo 12, de tal
modo, que se originan resaltos 20 de material, unidos fijamente a
la superficie de la placa 14 de soporte (figura 4). Los resaltos 20
de material se configuran por separado y consecutivamente en la
superficie de la placa 14 de soporte (figura 5). Mediante la
energía usada se transforma una acumulación discreta de polvo,
dispuesta sobre la placa 14 de soporte, en una estructura
superficial de la placa 14 de soporte con resaltos 20 de
material.
El polvo se aplica preferentemente en una
corriente de gas sobre la placa 14 de soporte, de modo que no está
dada ninguna acumulación parcial. Los resaltos 20 de material se
configuran mediante las partículas de polvo conducidas por la
corriente de gas.
La aplicación del polvo 12 se realiza, por
ejemplo, según la representación de la figura 6, mediante la tobera
10 y un láser 26, por ejemplo, un láser de neodimio, que se agrupan
en una unidad funcional para el recubrimiento de polvo por láser y
se desplazan, por ejemplo, controlados por ordenador sobre la placa
14 de soporte. En puntos predeterminados de la rejilla, la unidad
funcional se detiene, aplica el polvo 12 y lo transforma en un
resalto 20 de material, por ejemplo, mediante un rayo láser 28. El
láser 26 tiene la ventaja especial de que se aplica calor en la
placa 14 de soporte de forma planificada y sólo localmente. Esto
reduce considerablemente la carga térmica de la placa 14 de soporte
y posibilita también el uso de materiales, sensibles al calor y no
usados hasta ahora, como placa de soporte con base de sujeción.
Además, ha resultado ser ventajoso precalentar
la placa 14 de soporte antes de configurarse la estructura
superficial 20.
Mediante la configuración de la estructura,
según la invención, se amplía la superficie de la placa 14 de
soporte. En la zona de los resaltos 20 de material, que sirven como
unión con el bloque de material de fricción, varía sólo de forma
insignificante la superficie de la placa 14 de soporte, sin embargo,
se evita eficazmente una modificación del material de la placa de
soporte respecto a sus propiedades mecánicas y físicas. En vez del
láser 26 es posible usar también otra fuente de energía, por
ejemplo, un emisor de llama, emisor de plasma o similar. La fuente
de energía ha de presentar sólo las propiedades de producir o
aplicar la energía térmica de una forma localmente estrechamente
limitada tanto puntualmente como de un modo predeterminado.
La figura 7 muestra una forma preferida de
realización de una placa 14 de soporte. En este caso los resaltos
20 de material están configurados en forma de setas, de modo que
mediante destalonamientos correspondientes en las elevaciones de
material se logra una unión mecánica especialmente fija entre la
placa 14 de soporte y el bloque 22 de material de fricción, no
representado en la figura 7.
- 100
- Forro de freno
- 10
- Tobera
- 12
- Polvo metálico
- 14
- Placa de soporte
- 16
- Base de sujeción
- 18
- Horno de sinterización
- 20
- Resaltos de material
- 22
- Bloque de material de fricción
- 24
- Energía
- 26
- Láser
- 28
- Rayo láser.
Claims (10)
1. Procedimiento para la fabricación de
placas de soporte para bloques (22) de material de fricción, como
forros de freno para vehículos guiados sobre carriles y no guiados
sobre carriles, en el que se configura al menos una base (16) de
sujeción para el bloque de material de fricción para crear una unión
entre la placa de soporte y el bloque (22) de material de fricción,
caracterizado porque a través de una tobera (10) se aplica
una mezcla de gas portador y polvo metálico (12) sobre la superficie
de la placa (14) de soporte para configurar una base (16) de
sujeción con resaltos individuales (20) de material, separados unos
de otros, como estructura superficial, creándose consecutivamente o
de forma paralela entre sí los resaltos (20) de material con
exclusión de un tratamiento térmico de toda la placa (14) de
soporte mediante energía, especialmente energía de radiación, que
actúe localmente o por secciones en la placa (14) de soporte,
usándose metal, aleaciones de metal, plástico duro, vidrio o
cerámica como material para la placa (14) de soporte.
2. Procedimiento según la reivindicación
1, caracterizado porque los resaltos (20) de material se
producen mediante la sinterización de polvo o mediante el
recubrimiento de polvo con rayo láser, llama o rayo de plasma u
otras fuentes adecuadas de energía o mediante la proyección de rayo
láser en el material de la placa (14) de soporte.
3. Procedimiento según la reivindicación
2, caracterizado porque el polvo contiene hidruros de metal
y/o carburos y/o nitruros.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque la sinterización
del polvo sobre la placa (14) de soporte se realiza por
secciones.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque los resaltos
(20) de material sobre la placa (14) de soporte se configuran en
forma de setas.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque los resaltos
(20) de material se fabrican de acero, metal que contiene carburos
y/o nitruros, cerámica, vidrio o plásticos duros.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el bloque de
material de fricción está introducido a presión en la estructura
superficial de la base (16) de sujeción.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque antes de
disponerse el bloque (22) de material de fricción en la base (16)
de sujeción se coloca una capa intermedia de cerámica.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los resaltos
(20) de material se disponen en forma de rejilla en la placa (14)
de soporte.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque antes de
configurarse la base (16) de sujeción se calienta previamente la
placa (14) de soporte.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99123979A EP1106859B1 (de) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Verfahren zur Herstellung von Trägerplatten für Bremsbeläge |
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|---|---|---|---|
| ES06015958T Expired - Lifetime ES2311255T3 (es) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Guarnicion de freno para vehiculos guiados por carriles y no guiados por carriles. |
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| ES99123979T Expired - Lifetime ES2264237T3 (es) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Procedimiento para la fabricacion de placas de soporte para forros de freno. |
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