ES2291243T3 - Procedimiento para fabricar una mordaza para frenos de disco. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar guarniciones de fricción, en el que - se fabrica en un proceso de mezclado un material de fricción en forma de material granulado o polvo, - se prensa el material de fricción con o sin capa intermedia sobre una placa de soporte en un proceso de prensado dentro de un molde de prensado para obtener guarniciones de fricción, - se endurecen seguidamente las guarniciones de fricción terminadas de prensar en un horno, bien en estado sujeto o bien en estado exento de sujeción, durante un intervalo de tiempo prefijado, y - se someten a amolado las guarniciones de fricción en un proceso de amolado hasta la medida de espesor deseada, - a continuación, se coquiza la superficie del material de fricción destinada al proceso de frenado hasta una profundidad determinada, caracterizado porque se emplea un láser de diodo de alta potencia para la coquización sin contacto de la superficie de la guarnición de fricción, siendo coquizada en una sola pasada toda la extensión de la superficie del material de fricción alejada de la placa de soporte por el haz de energía del láser de diodo de alta potencia.

Description

Procedimiento para fabricar una mordaza para frenos de disco.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de guarniciones de fricción para frenos de disco para automóviles de turismo y camiones y para vehículos ferroviarios, etc.

Se conoce por el documento EP 0 861 386 un procedimiento para fabricar guarniciones de fricción en el que se fabrica en un mezclador una masa de fricción en forma de un material granulado, se prensa este material granulado con un soporte de guarnición en un molde de prensado para obtener guarniciones de fricción, se exponen las guarniciones de fricción terminadas después del prensado a un proceso de endurecimiento en un horno y se coquizan bajo presión y temperatura las guarniciones endurecidas, después de eventuales procesos de amolado, en una estación de chamuscado-prensado.

Las instalaciones están concadenadas y garantizan un flujo de trabajo ininterrumpido.

En este procedimiento es desventajoso el hecho de que la unidad de chamuscado para la coquización, es decir, para la descomposición de los componentes orgánicos en la superficie del material de fricción, consume una cantidad relativamente grande de energía para calentar en grado correspondiente la superficie a través de las placas de presión. La temperatura operativa de la superficie es en general de 500 a 700ºC. Durante el proceso se tiene que refrigerar la placa de soporte opuesta a la superficie de la guarnición de fricción que se ha de tratar para no influir negativamente en las propiedades del material.

Para posibilitar pasos de mecanización subsiguientes se tiene que enfriar la guarnición hasta una temperatura de 30 a 40ºC, lo que necesita nuevamente energía.

La aplicación simultánea de presión y temperatura deberá permitir una penetración del calor y una profundidad operativa lo mejores que sea posible en el material de la guarnición de fricción, pero con un alto consumo de energía.

La experiencia con tales instalaciones ha demostrado que, debido al contacto directo de los elementos de presión, éstos son ensuciados fuertemente por las materias volátiles durante la fabricación continua, de modo que, a intervalos regulares, se tienen que efectuar limpiezas que dificultan el proceso de fabricación de toda una instalación concatenada o bien hacen que ésta deje de funcionar durante este tiempo.

Se conoce por el documento DE 35 16 759 A un procedimiento de tratamiento térmico de la superficie de fricción de una guarnición de fricción en el que, después de la terminación de una guarnición de fricción, se trata posteriormente la superficie de la guarnición de fricción con un láser para generar un modelo de franjas sobre la superficie de la guarnición de fricción. Se emplean para ello láseres de CO_{2} con varias cabezas de láser.

Se describe en el documento US 6,005,717 un sistema combinado para varios láseres de diodo en el que pueden combinarse varios haces de luz de láser para generar una mancha de láser rectangular de alta energía.

La invención se basa en el problema de proporcionar un procedimiento para fabricar guarniciones de fricción que, con un pequeño consumo de energía y sin contacto, haga posible una línea de proceso continua. Se puede incrementar así decisivamente la rentabilidad de tales instalaciones.

Este problema se resuelve según la invención por medio de un procedimiento para fabricar guarniciones de fricción según las características de la reivindicación 1.

Las ventajas logradas con la invención consisten especialmente en que un procedimiento de fabricación de esta clase, en el que se chamusca la guarnición de fricción por medio de un láser de diodo de alta potencia, tiene lugar sin contacto y se evitan así toda clase de ensuciamientos que perturban el proceso, y en que, con respecto a otros procedimientos, se necesita poca energía para la aportación de calor. Además, debido al flujo de energía reducido, pero deliberado, se calienta solamente la superficie del material de fricción que queda alejada de la placa de soporte. No se produce una influencia negativa sobre el material de la placa de soporte.

Dado que solamente se expone el material de fricción a la temperatura en una forma concentrada y durante breve tiempo, no tiene lugar tampoco ningún calentamiento fundamental de toda la guarnición de fricción, de modo que ésta puede seguir siendo tratada inmediatamente sin ningún proceso de enfriamiento, bien a mano o bien directamente en el proceso de mecanización subsiguiente.

Un modo de procedimiento preferido prevé que los pasos de trabajo después del proceso de endurecimiento estén dispuestos en forma concatenada y que las guarniciones se transporten automáticamente de una estación de trabajo a otra con ayuda de unos medios de transporte continuos.

Ventajosamente, se pueden formar por amolado las ranuras y chaflanes antes o después del proceso de coquización o de chamuscado.

Ventajosamente, el láser de diodo de alta potencia trabaja con una densidad de potencia de 50 a 150 W/cm^{2}, preferiblemente entre 80 y 120 W/cm^{2}, y actúa en una cara sobre toda la anchura de la superficie del material de fricción, siendo de 3 a 15 s el tiempo de actuación del láser sobre el material de fricción, es decir, el tiempo que una zona del material de fricción está expuesta a la energía del láser.

Se mantiene así pequeña la aportación de energía y, por tanto, se evitan el calentamiento total de la guarnición de fricción y la producción de llama, puesto que, bajo un calor grande, las materias volátiles tienen tendencia a inflamarse.

En la figura 1 se representa esquemáticamente un procedimiento para fabricar una guarnición de fricción.

La mezcla de materiales de fricción, que está constituida por materiales de carga orgánicos y/o inorgánicos, elastómeros orgánicos y/o elastómeros, materiales fibrosos, lubricantes, aglutinantes orgánicos y eventualmente metales y/o compuestos metálicos, se mezcla en mezcladores Lödige o Eirich para obtener un granulado que se prensa a continuación bajo presión y temperatura en un proceso de prensado dentro de un molde de prensado sobre una placa de soporte. Las temperaturas de prensado no son suficientes para descomponer completamente los aglutinantes orgánicos.

Entre la placa de soporte y el material de fricción puede estar dispuesta una capa intermedia en calidad de aglutinante o en calidad de capa de amortiguación.

Después del moldeo por prensado se endurece la guarnición de fricción en un horno. Esto puede efectuarse en estado sujeto, es decir, nuevamente bajo la aplicación de presión, o bien en estado no sujeto, para ajustar las propiedades elásticas necesarias de una guarnición de fricción.

Después del proceso de endurecimiento se efectúa el tratamiento de amolado, en el que se somete la guarnición a una operación de amolado hasta la medida de espesor deseada y eventualmente se forman también por amolado ranuras o chaflanes necesarios.

A continuación, se efectúa el tratamiento de chamuscado por medio de un láser de diodo de alta potencia.

A partir del proceso de endurecimiento puede tener lugar el proceso en forma concatenada. Los hornos de endurecimiento son usualmente hornos individuales que se cargan a mano. Para el endurecimiento en forma sujeta se sujetan las guarniciones de fricción a mano en bastidores de sujeción y se vuelven a soltar después del endurecimiento.

La guarnición de fricción pasa sobre cintas transportadoras desde la instalación de amolado hasta la unidad de chamuscado, la cual es recorrida por la guarnición en 3 a 20 segundos. La aportación de energía es relativamente corta, de modo que sólo la zona de borde deseada de la guarnición de fricción es calentada por breve tiempo a altas temperaturas. Se succionan las materias volátiles que entonces se producen.

La guarnición de fricción puede someterse inmediatamente a una mecanización adicional sin interrupción ni enfriamiento.

El resto de la manipulación puede tener lugar a mano.

En general, tiene lugar seguidamente un proceso de limpieza de la superficie de la placa de soporte por medio de chorros de arena para que ésta pueda ser barnizada a continuación en estado limpio.

Claims (10)

1. Procedimiento para fabricar guarniciones de fricción, en el que

- se fabrica en un proceso de mezclado un material de fricción en forma de material granulado o polvo,

- se prensa el material de fricción con o sin capa intermedia sobre una placa de soporte en un proceso de prensado dentro de un molde de prensado para obtener guarniciones de fricción,

- se endurecen seguidamente las guarniciones de fricción terminadas de prensar en un horno, bien en estado sujeto o bien en estado exento de sujeción, durante un intervalo de tiempo prefijado,

- se someten a amolado las guarniciones de fricción en un proceso de amolado hasta la medida de espesor deseada, y

- a continuación, se coquiza la superficie del material de fricción destinada al proceso de frenado hasta una profundidad determinada,

caracterizado porque

se emplea un láser de diodo de alta potencia para la coquización sin contacto de la superficie de la guarnición de fricción, siendo coquizada en una sola pasada toda la extensión de la superficie del material de fricción alejada de la placa de soporte por el haz de energía del láser de diodo de alta potencia.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el láser de diodo de alta potencia coquiza la superficie del material de fricción con una densidad de potencia de 50 a 150 W/cm^{2}.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el tiempo de actuación del haz de energía del láser de alta potencia sobre el material de fricción es de 3 a 15 segundos.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los pasos de trabajo después del proceso de endurecimiento están dispuestos en forma concatenada y las guarniciones se transportan automáticamente de una estación de trabajo a otra con ayuda de medios de transporte continuos.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material de fricción se compone de proporciones variables de materiales de carga orgánicos y/o inorgánicos, elastómeros orgánicos y/o inorgánicos, materiales fibrosos, lubricantes, aglutinantes orgánicos y eventualmente metales y/o compuestos metálicos.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, antes del proceso de coquización, se forman por amolado ranuras y/o chaflanes en las guarniciones de fricción.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, después del proceso de coquización, se forman por amolado ranuras y/o chaflanes en las guarniciones de fricción.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se revisten las guarniciones de fricción con barniz después del proceso de coquización.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se mecaniza la superficie del material de fricción alejada de la placa de soporte con un haz de energía plano.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el haz de energía plano abarca toda la anchura de la guarnición de fricción.