DE919473C

DE919473C - Clutch material and process for its manufacture

Info

Publication number: DE919473C
Application number: DEG6277A
Authority: DE
Inventors: O H Hummel
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1951-06-09
Filing date: 1951-06-09
Publication date: 1954-10-25

Description

Kupplungswerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Es sind metallische Kupplungswerkstoffe auf der Basis von Eisen- und Nichteisenmetallen bekannt. Sofern solche Werkstoffe reibungserhöhende Zusätze oxydischer Natur enthalten, handelt es sich stets um mehr oder weniger stark pulverisiertes Siliziumdioxyd (SiO2), d.h. um körniges Material, das selten kleinere Teile als solche von o,o6 mm Durchmesser aufweist.Clutch material and process for its manufacture They are metallic Coupling materials based on ferrous and non-ferrous metals are known. Provided such materials contain friction-increasing additives of an oxidic nature it is always more or less powdered silicon dioxide (SiO2), i.e. granular material which seldom has smaller parts than those of 0.06 mm in diameter having.

Es hat sich nun gezeigt, daß das gekörnte Siliziumdioxyd wegen seiner Härte und geringen Adsorptionsfähigkeit gegenüber Metallen zwar reibungserhöhend wirkt, dabei jedoch, ähnlich einem Schleifkorn, eine mehr oder weniger starke Riefe im Gegenwerkstoff erzeugt. Die Folge davon ist nicht nur ein vorschneller Verschleiß der Kupplungsteile, sondern auch ein sich stets ändernder Reibungswert. Man hat diese Nachteile dadurch zu beheben versucht, daß man den Kupplungsbelägen Stoffe beimengte, die stark schmierend wirken, z. B. Graphit, Zinn, Blei, Kadmium und Kupfer. Dadurch wurde zwar die schmirgelnde Wirkung des körnigen Siliziumdioxyds gemildert, die Festigkeit der Beläge, die an sich durch die Einlagerung des Siliziumdioxyds nicht besonders groß war, weiter stark herabgesetzt. In der Regel ließen sich so nur Härten zwischen 30 und 5o BH erzielen, bei Festigkeiten von io bis 15 kg/mm2 maximal, so daß man gezwungen war, den Belag entweder mit Einlagen zu versehen oder auf Stützbleche aufzulöten oder aufzunieten.It has now been shown that the granular silicon dioxide, because of its hardness and low adsorption capacity towards metals, has a friction-increasing effect, but creates a more or less strong groove in the opposing material, similar to an abrasive grain. The consequence of this is not only premature wear of the clutch parts, but also a constantly changing coefficient of friction. Attempts have been made to remedy these disadvantages by adding substances to the clutch linings which have a strong lubricating effect, e.g. B. graphite, tin, lead, cadmium and copper. As a result, the abrasive effect of the granular silicon dioxide was reduced, but the strength of the deposits, which was not particularly large due to the inclusion of silicon dioxide, was further reduced. As a rule, only hardnesses between 30 and 50 BH could be achieved in this way, with strengths of 10 to 15 kg / mm2 at a maximum, so that one was forced to either provide the covering with inserts or to solder or rivet it onto support plates.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Werkstoff für Kupplungslamellen od. dgl.; der bei hoher Verschleißfestigkeit und konstantem Reibwert auch im Aufbau einfach ist und sich zu besonders leistungsfähigen Belägen verarbeiten läßt. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß bei Verwendung von Eisenpulver als Ausgangswerkstoff nur dann eine die Festigkeit des Werkstoffs nicht beeinträchtigende Verteilung des Siliziumdioxyds erhalten wird, wenn eine bestimmte Korngrößenfraktion des Eisenpulvers eingehalten, Siliziumdioxyd in hochdisperser Form beigegeben und dabei auch der Gehalt des Eisenpulvers an gelöstem Kohlenstoff beachtet wird, da die Mischbarkeit des hochdispersen Siliziumdioxyds mit Eisenpulver zurückgeht, wenn dessen Gehalt an gebundenem Kohlenstoff o,2a/a erreicht bzw. diesen Betrag übersteigt.The invention now relates to a material for clutch plates or the like; the same with high wear resistance and a constant coefficient of friction in the Structure is simple and can be processed into particularly high-performance coverings. The invention is based on the knowledge that when using iron powder as a starting material only one that does not impair the strength of the material Distribution of silicon dioxide is obtained when a certain grain size fraction adhered to the iron powder, added silicon dioxide in highly dispersed form and The dissolved carbon content of the iron powder is also taken into account, since the miscibility of the highly dispersed silicon dioxide with iron powder decreases if whose bound carbon content reaches or exceeds this amount o, 2a / a.

Erfindungsgemäß ist demnach der Kupplungswerkstoff aus einem ferritischen Eisenpulver mit weniger als o,20la gebundenem Kohlenstoff und einer Korngröße bis zu 0,i5 mm sowie aus festem Siliziumdioxydpulver in so hochdisperser Form hergestellt, daß etwa 3ooo Teilchen auf i ,u entfallen. Der hohe Dispersitätsgrad des Siliziumdioxy dpulvers bringt es mit sich, daß es trotz seines festen Aggregatzustandes gleichsam wie eine Flüssigkeit den ganzen Werkstoff gleichmäßig durchsetzt. Die Festigkeitsverminderung im Querschnitt, wie sie sonst bei der Einlagerung von körnigem Siliziumdioxyd auftritt, wird hierdurch vermieden. Der Kupplungswerkstoff gemäß der Erfindung weist bei einer Festigkeit von 3o bis 35 kg/mm2 eine Dehnung bis zu io0/a auf, so daß er sich konstruktiv weit besser verwenden läßt als bekannte Kupplungswerkstoffe. Ferner wird beim Kuppeln der Gegenwerkstoff nicht mehr so stark angegriffen; es entstehen keine Riefen auf seiner Oberfläche mehr, so daß das Reibmoment gleichmäßig ansteigt und auch nach längerem Betrieb konstant bleibt. Es wird eine bessere Wärmeableitung und -verteilung in der Gesamtkupplung erreicht und deren Lebensdauer erhöht. Die Zusätze an Nichteisenmetallen entfallen, was zu einer wesentlichen Verbilligung des Werkstoffs führt.According to the invention, the coupling material is therefore made of a ferritic material Iron powder with less than o, 20la bound carbon and a grain size of up to to 0.15 mm and made of solid silicon dioxide powder in such highly dispersed form, that i, u account for about 3,000 particles. The high degree of dispersion of silicon dioxide dpulvers means that, despite its solid state of aggregation, it is as it were like a liquid permeates the entire material evenly. The reduction in strength in cross-section, as it otherwise occurs with the storage of granular silicon dioxide, is avoided in this way. The clutch material according to the invention has at one Strength from 3o to 35 kg / mm2 an elongation up to io0 / a, so that it is constructive Can be used far better than known coupling materials. Furthermore, when coupling the counter material is no longer attacked so severely; there are no grooves its surface more, so that the frictional torque increases evenly and also after remains constant over longer periods of operation. There will be better heat dissipation and distribution achieved in the overall coupling and its service life increased. The additives of non-ferrous metals omitted, which leads to a significant reduction in the price of the material.

Als besonders geeignet hat sich eine Körnung des Eisenpulvers erwiesen; bei der 17,5% der Pulverteilchen einen Durchmesser von 0,15 mm, 37,5 0l0 der Pulverteilchen einen Durchmesser von o,10 mm, 32,5% der Pulverteilchen einen Durchmesser von 0,06 mm, 12 % der Pulverteilchen einen Durchmesser von weniger als 0,o6 mm aufweisen, während die restlichen o,5 % beliebigen Durchmesser haben können.A grain size of the iron powder has proven to be particularly suitable; 17.5% of the powder particles had a diameter of 0.15 mm, 37.5% of the powder particles had a diameter of 0.110 mm, 32.5% of the powder particles had a diameter of 0.06 mm, 12 % of the powder particles had a diameter of less than 0.06 mm, while the remaining 0.5% can have any diameter.

Es empfiehlt sich, daß die Menge des beigemischten hochdispersen Siliziumdioxydpulvers o,2 bis 1,9 % des Gewichtes des Eisenpulvers ausmacht. Gegenüber den bisher bekanntgewordenen Kupplungswerkstoffen mit bis zu 6% körnigem Si 02 wird bei dem Gegenstand der Erfindung ein besserer Reibwert mit weniger als 0,2%, insbesondere mit o,5 bis 0,6% Si02 Beimischung erzielt. Um eine Aufkohlung des zur Verwendung gelangenden ferritischen Eisenpulvers zu erreichen und zugleich den Werkstoff durch eine Graphitschutzschicht gegen Korrosion zu schützen, empfiehlt es sich ferner, däß der Werkstoff o, i bis 0;8% beigemischten Graphit enthält, der mindestens 97% Reinheit aufweisen muß.It is recommended that the amount of the admixed highly dispersed silicon dioxide powder 0.2 to 1.9% of the weight of the iron powder. Compared to those previously known Coupling materials with up to 6% granular Si 02 is the subject of the invention a better coefficient of friction with less than 0.2%, in particular with 0.5 to 0.6% Si02 admixture achieved. A carburization of the ferritic iron powder used and at the same time the material is protected against corrosion by a graphite protective layer To protect, it is also advisable to add 0.1 to 0.8% to the material Contains graphite, which must be at least 97% pure.

Bei der Herstellung des Kupplungswerkstoffs gemäß der Erfindung geht man vorteilhafterweise so vor, daß das Siliziumdioxydpulver mit feinem Spindelöl vermischt und in dieser Form dem Eisenpulver beigegeben wird, worauf dem Gemisch Graphit zugesetzt wird. Die aus dem Gemisch gepreßten Rohlinge werden darauf bei einer Temperatur von io5o bis i2oo° C in einer Schutzgasatmosphäre geglüht und vorteilhafterweise auf eine Wichte zwischen 6,5 und 7,2 nachverdichtet. Beispiel Zur Herstellung einer Kupplungslamelle wurde Siliziumdioxyd in hochdisperser Form in hochtourigen Emulgatören (möglich ist auch die Anwendung von Ultraschall) in Spindelöl von weniger als 2° E suspendiert. Die 6%ige Suspension wurde einem Eisenpulver mit einer Körnung von 0,05 bis 0,i5 mm in solcher Menge beigegeben, daß die Mischung io % S'02-Beimischung enthielt, worauf das Gemisch in einem Präzisionsmischer homogen gemischt wurde. Nach Beigabe von o,5 % feinem, aschefreiem Graphit wurde erneut gemischt. Das Gemisch wurde in Preßformen gefüllt und zu maßhaltigen Briketts mit einer Wichte von etwa 5 gepreßt. Die Briketts wurden einer einstündigen Glühung bei 105o° C in einer leicht reduzierenden Atmosphäre unterworfen. Die entstandenen Körper wurden auf eine Wichte von 7,2 warm nachverdichtet.In the production of the coupling material according to the invention, the procedure is advantageously such that the silicon dioxide powder is mixed with fine spindle oil and added in this form to the iron powder, whereupon graphite is added to the mixture. The blanks pressed from the mixture are then annealed at a temperature of 1050 to 12oo ° C in a protective gas atmosphere and advantageously re-compacted to a density between 6.5 and 7.2. Example To produce a clutch plate, silicon dioxide was suspended in highly dispersed form in high-speed emulsifiers (it is also possible to use ultrasound) in spindle oil at less than 2 ° E. The 6% suspension was added to an iron powder with a grain size of 0.05 to 0.15 mm in such an amount that the mixture contained 10% SO 2 admixture, whereupon the mixture was mixed homogeneously in a precision mixer. After adding 0.5% fine, ash-free graphite, the mixture was mixed again. The mixture was filled into compression molds and pressed into dimensionally stable briquettes with a density of about 5. The briquettes were annealed for one hour at 105 ° C. in a slightly reducing atmosphere. The resulting bodies were redensified to a specific gravity of 7.2 warm.

Die Glühung kann auch in einer inerten Atmosphäre vorgenommen werden. Die Glühdauer soll nicht weniger als 5o Minuten betragen. Die Nachverdichtung kann auch kalt geschehen. Das Eisenpulver soll möglichst frei von Sauerstoff sein.The annealing can also be carried out in an inert atmosphere. The glow time should not be less than 50 minutes. The redensification can also happened cold. The iron powder should be as free of oxygen as possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Coupling material, characterized in that it is made from a ferritic iron powder with less than 0.2% bonded carbon and a grain size of up to 0.15 mm and from solid silicon dioxide powder in such a highly dispersed form that r, u account for about 3,000 particles.

2. Coupling material according to claim i; characterized in that the grain size of the iron powder is 17.5% 0.15 mm, 37.5 % 0.15 mm, 322.590 0.06 mm, and 12% less than 0.06 mm .

3. Coupling material according to claims i and 2, characterized in that that the amount of the admixed highly dispersed silicon dioxide powder o, 2 to 1.9% the weight of the iron powder.

4. Coupling material according to the claims i to 3, characterized in that it contains 0.1 to 0.8% added graphite of Contains at least 97% purity.

5. Method of making a Coupling material according to claims i to q., Characterized in that the Silicon dioxide powder mixed with fine spindle oil and in this form iron powder is added, whereupon graphite is added to the mixture, and that then the blanks pressed from the mixture at a temperature of 105o to i2oo ° C be annealed in a protective gas atmosphere.

6. The method according to claim 5, characterized characterized in that the annealed parts are re-densified to a specific weight between 6 ,: and 7.2.