Способ изготовления тормозных накладок и пресс для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B22F3/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления тормозных накладок и прессу для его осуществления.

Целью изобретения является снижение, энергозатрат при сохранении прочности сцепления слоев накладки и повышение производительности.

Цель достигается тем, что в способе изготовления тормозных накладок, включающем загрузку пресса с размещением в пресс-форме для горячего прессования порошкового фрикционного слоя, порошкового промежуточного слоя и слоя компактного

материала транспортировкой и установкой пресс-формы в рабочей зоне пресса и горячее прессование, перед размещением в пресс-форме для горячего прессования порошок фрикционного слоя засыпают в промежуточную пресс-форму, имеющую размеры внутреннего контура пресс-формы для горячего прессования и уплотнят в ней, затем заполняют промежуточную пресс- форму порошком промежуточного слоя и спрессовывают порошковые слои друг с другом в виде заготовки, а их размещение в пресс-форме для горячего прессования осуществляют путем установки на ней проме00

00

Ј

to

ы

жуточной пресс-формы, совмещения внутренних контуров пресс-форм и принудительного перемещения заготовки в пресс-форму для горячего прессования при фиксации осевого размера заготовки с помощью синхронного опускания «ижнего пу- ансона и верхнего выталкивателя, Промежуточную пресс-форму выполняют с закрываемым днищем, а после установки промежуточной пресс-формы на пресс-форму для горячего прессования днище откры- вают. Промежуточную пресс-форму выполняют составной по высоте из двух частей с общей высотой, достаточной для засыпки в нее порошка фрикционного слоя, и высотой нижней части, достаточной для размещения в ней заготовки из фрикционного и промежуточного порошковых слоев, уплотняют и спрессовывают слои в составной пресс-форме, а устанавливают и совмещают с пресс-формой для горячего прессования только нижнюю ее часть.

Цель достигается тем, что пресс для изготовления тормозных накладок, содержащий пресс-форму с пуансоном, цилиндр с поршнем для рабочего перемещения пуансона и выдвижную плиту с цилиндром противодавления и поршнем для фиксации плиты над пресс-формой, он снабжен исполнительным устройством в виде пневмо- цилиндра со штоком и возвратной пружиной и соединенным со штоком выталкивателем, расположенным над пресс-формой соосно с ней, причем цилиндр противодавления с поршнем расположены под пресс-формой, поршень противодавления выполнен с осевым отверстием и углублением на рабочей торцовой поверхности, а шток с пружиной установлены в отверстии и выталкиватель установлен в углублении с возможностью синхронного с пуансоном осевого перемещения. Выдвижная плита установлена на вертикальной стойке с возможностью поворота вокруг нее посредством держателя при выдвижении из пресса. Пресс снабжен электромагнитами, установленными на выдвижной плите, для захватывания компактного слоя накладки. Пресс снабжен магазином для компактных слоев накладок, расположенных под выдвижной плитой в выдвинутой из пресса позиции.

Следовательно, порошок для изготовления фрикционных накладок загружают не непосредственно в пресс-форму для горячего прессования, а во вспомогательную промежуточную пресс-форму. Ее равномерно заполняют порошком, после чего последний уплотняют. Например, порошок для фрикционной накладки может быть уплотнен при степени уплотнения 1:10 и усилии 2000 Н до приблизительно 1/3 объема, благодаря чему степень уплотнения в прессе будет равняться теперь только приблизительно 1:3. При уплотнении прилагаются меньшие усилия, чем при описанном выше известном варианте с холодным предварительным прессованием, так как нет необходимости в изготовлении исходной

0 стабильной штампованной заготовки, вводимой в пресс. Порошок накладки находится сначала в промежуточной пресс-форме, в которой он может быть доставлен в пресс без повреждения. В то время как пуансон

5 пресса находится в верхнем положении, на пресс-форму для горячего прессования устанавливают промежуточную пресс-форму так. чтобы внутренние контуры вспомогательной формы и пресс-формы лежали друг

0 над другом. Теперь выталкиватель давит на порошок, находящийся в промежуточной пресс-форме, при этом пуансон пресса опускают синхронно с выталкивателем. Это движение опускания пуансона и выталкива5 теля останавливают, как только весь порошок, находящийся в промежуточной пресс-форме переместится в пресс-форму для горячего прессования. Благодаря синхронному опусканию пуансона и выталкмва0 теля порошок не подвергается повреждению и пресс-форма для горячего прессования заполняется быстро и равномерно.

При осуществлении способа имеется

5 возможность свободного выбора степени уплотнения. При этом по каждому виду порошка для фрикционной накладки возможен правильный, компромисс: чем выше степень уплотнения, тем меньшей может

0 быть высота пресс-формы (благодаря чему снижаются затраты на пресс), с другой стороны, необходимо принимать во внимание прочность соединения отдельных слоев в готовых изделиях.

5 Целесообразным является применение промежуточной пресс-формы с закрывающимся днищем: перед ее заполнением днище должно закрываться, а после установки .на пресс-форму для горячего прессования 0 открываться. Имеются фрикционные накладки, которые также и после уплотнения не становятся достаточно стабильными для того, чтобы их можно было транспортировать в прес.с-форме без днища. В качестве

5 наиболее простого вида закрывающегося днища в этом случае может служить выдвигаемая донная плита.

Если фрикционную накладку, в частности, тормозную накладку, изготовляют с промежуточным слоем, после уплотнения

порошка для фрикционной накладки в промежуточную форму равномерно засыпают порошок промежуточного слоя, который, при необходимости, также уплотняют. Этим способом пресс за один рабочий ход может быть загружен порошком для фрикционного и промежуточного слоя, при этом обеспечивается также постоянная толщина промежуточного слоя.

Когда применяется промежуточная пресс-форма, состоящая из двух расположенных одна над другой частей, общая высота которых достаточная для размещения порошка, при этом высота нижней части остаточна для размещения уплотненного порошка для фрикционной накладки и, при необходимости, промежуточного слоя, поэтому после уплотнения к прессу транспортируют только нижнюю часть промежуточной пресс-формы. Благодаря этому в прессе над пресс-формой требуется меньшее необходимое пространство.

Пресс снабжен перемещаемым в пресс- форме пуансоном, приводимым в действие пневматически или пневмогидравлически. Чтобы во время прессования матерная не выдавливался пуансоном из пресс-формы, необходима плита противодавления, которую нужно прижимать к пресс-форме с усилием, превышающим усилие пуансона. В дополнение к этим элементам предусмотрен выталкиватель, служащий для выталкивания порошка для фрикционной накладки из промежуточной пресс-формы. Он расположен на нижней стороне поршня противодавления с возможностью утапливания, чтобы он во время операции прессования не препятствовал прижиманию плиты противодавления посредством поршня противодавления. Его исполнительное устройство, например пневматический цилиндр, расположено над цилиндром противодавления.

Чтобы загрузить пресс, плиту противодавления выводят из пресса, в результате чего создается место для промежуточной пресс-формы. Одновременно с этим создается возможность для того, чтобы выталкиватель вышел из своего утопленного положения и мог давить на порошок для фрикционной накладки или порошок для промежуточного слоя во вспомогательной форме.

Простое соединение между выталкивателем и, его исполнительным устройством может быть реализовано тем, что поршень противодавления снабжают отверстием, через которое проходит соединительный шток, соединяющий выталкиватель с его исполнительным устройством, и в отверстии располагают пружину, с помощью которой

соединительному шгоку сообщают предварительное напряжение в одном нэпраале- нии.

Благодаря этому исполнительное уст- ройство прикладывает усилие в одном направлении, а возврат в исходное положение осуществляется с помощью пружины. В прессовых установках с круглым столом имеется возможность предусматривать для

0 всей установки одно исполнительное устройство, нагружаемое в обоих направлениях. Ведь выталкиватель должен приводиться в действие только во время загрузки пресса, т.е. в позиции манипулирова5 ния. Во время операции прессования достаточно, чтобы пружина удерживала его в верхнем положении.

Другой вариант исполнения пресса отличается тем, что плита противодавления

0 установлена с возможностью поворота на вертикальной стойке с целью вывода ее из пресса и создания свободного пространства для промежуточной пресс-формы. В этом случае целесообразно снабжать плиту про5 тиводавления электромагнитами для захватывания спинки фрикционной накладки (компактного слоя накладки).

Таким образом плита противодавления может выполнять дополнительную функцию

0 (в дополнение к освобождению пространства для вспомогательной формы и освобождению пути для выталкивателя): она может подавать в пресс спинку фрикционной накладки. Когда плита противодавления нахо5 дится в выведенном из пресса положении, под нее укладывается спинка фрикционной накладки и включаются электромагниты. При введении плиты противодавления в пресс и последующем прижатии ее к пресс0 форме автоматически укладывается спинка фрикционной накладки. По окончании операции прессования готовая фрикционная накладка может быть извлечена из пресса с помощью плиты противодавления под дей5 ствием магнита. Так как плита противодавления обычно обогревается, то и спинка фрикционной накладки перед прессованием нагревается, благодаря чему повышается качество готовых изделий или

0 сокращается время твердения.

В качестве альтернативы могут быть, ко- нечно, применены другие средства захвата, например, вакуумные присоски. Однако электромагниты являются наиболее про5 стыми средствами захвата ферромагнитных спинок фрикционных накладок.

Целесообразно располагать под плитой противодавления, находящейся в выведенном из пресса положения, магазин для ком- пактных слоев (спинок) накладок. Плита

противодавления может непосредственно забирать из магазина компактные слои накладок и укладывать их в пресс-форму.

Предпочтение отдается магазинам, содержащим несколько стопок различных спинок фрикционных накладок..-Лодобный магазин обеспечивает возможность при компоновке прессов в установке с круглым столом применять различные прессы для изготовления различных фрикционных накладок. Магазин для спинок фрикционных накладок установлен неподвижно. Прессы круглого стола движутся с заданным тактом и один за,другим проходят мимо магазина для спинок фрикционных накладок. Выдача соответствующих спинок фрикционных накладок производится в зависимости от пресса, который в данный момент находится у магазина.

На фиг.1 показан пресс в положении загрузки, т.е. с выведенной из пресса плитой противодавления; на фиг.2 - пресс с введенной в пресс плитой противодавления; на фиг.З - пресс во время прессования, т.е. с прижатой плитой противодавления.

Показанный на фиг. 1-3 пресс содержит в качестве рабочего цилиндра 1 традиционный гидравлический цилиндр, Этот гидравлический цилиндр в зависимости от изготавливаемых фрикционных накладок может развивать максимальное усилие прессования порядка 300, 650 или 1000 кН. Если не требуется приложения очень больших усилий, вместо гидравлического цилиндра может быть использован также пневматический цилиндр с пневмогидрав- лическим рабочим ходом. В этом рабочем цилиндре 1 находится поршень пресса (на чертеже не показан), соединенный через промежуточную деталь 2, соединительную плиту 3 и промежуточный поршень 4 с обогреваемым пуансоном 5. Пуансон 5 находится в пресс-форме 6, окруженной нагревательным устройством 7. Пресс-форма расположена на фланце 8 с изоляцией.

Под пресс-формой 6 находится цилиндр 9 противодавления с поршнем 10 противодавления. На нижней, стороне поршня 10 противодавления в углублении находится выталкиватель 11. Через центральное отверстие 14 в поршне 10 противодавления проходит соединительный шток 12, которому сообщено предварительное напряжение в направлении вверху с помощью пружины 13. Соединительный шток 12 соединен внизу с выталкивателем 11 и вверху с исполнительным устройством 15. При этом соединение с исполнительным устройством 15 не является жестким (это показывает зазор), оно реализуется только двумя прилегающими друг к другу штоками (одно тяговое усилие благодаря пружине 13 не требует передачи). Благодаря такой форме исполнения пресс может быть без дополнительных операций отделен от исполнительного устройства, что имеет важное значение при работе на многопозиционных установках с круглым столом.

Между пресс-формой 6 и выталкивате0 лем 1 находится обогреваемая плита 16 про- тиводзвле ния с электромагнитами (на чертеже не показаны). Плита 16 противодавления установлена на держателе 17 с возможностью вертикального перемещения, с

5 помощью пружин (на чертеже не показаны) эта плита предварительно нагружена в направлении вверх, Упомянутый держатель 17 установлен на вертикальной стойке 18с возможностью поворота.

0 Выталкиватель 11 не должен очень сильно нагреваться, так как возникает опасность прилипания к нему порошка. Чтобы поддерживать теплопроводность на низком уровне обогреваемая плита 16 противодав5 ления опирается на держатель 17 только в трех точках; поршень противодавления 10 давит только в четырех точках на плиту 18 противодавления. Между этими четырьмя точками остаются свободными вентиляци0 онные зазоры - охлаждающий воздух может проходить через эти зазоры и через отверстие 14 в поршне 10 противодавления.

Непосредственно под плитой 16 противодавления, находящейся в выдвинутом из

5 пресса положении, установлен магазин 21

. для спинок фрикционных накладок; плита

16 противодавления может захватывать

спинку накладки на месте выдачи спинок

фрикционных накладок из магазина.

0 Пресс работает следующим образом.

Плиту 16 противодавления выводят из пресса (фиг.1). В этот момент на нижыей стороне плиты 16 противодавления находится (удерживаемая электромагнитами) го5 товая фрикционная накладка 19, изготовленная в ходе предшествующего цикла прессования. После отключения электромагнитов фрикционная накладка может быть снята. Затем электромагниты снова

0 включают, благодаря чему из магазина 21 извлекается спинка фрикционной накладки, которая прилипает к нижней стороне плиты 16 противодавления и благодаря этому подвергается предварительному нагреву.

5 Одновременно могут быть очищены и опрысканы пресс-форма 6 и пуансон 5 пресса (опрыскивание должно предотвратить прилипание порошка к фрикционной накладке и промежуточного слоя к пресс-форме 6 или пуансону). Одновременность проведения

этой операции дает выигрыш во времени осуществления такта. Теперь пуансон 5 приводят в верхнее положение и устанавливают промежуточную пресс-форму 22. наполненную порошком 23 для фрикционной накладки и порошком 24 для промежуточного слоя. Если промежуточная пресс-форма снабжена закрывающимся днищем, то его открывают. После этого приводят в действие исполнительное устройство 15, вследствие чего выталкиватель 11 давит на порошок 23 фрикционной накладки или на порошок 24 промежуточного слоя. Затем пуансон 5 и выталкиватель 1 синхронно опускают вниз, в результате чего порошок 2 для фрикционной накладки и порошок 24 для промежуточного слоя заталкиваются в пресс-форму 6. Операцию опускания приостанавливают, как только весь материал из пресс-формы 22 переместится в пресс-форму б, дальнейшее опускание пуансона 5 и выталкивателя 11 было бы нерациональным, так как в этом случае при прессовании материал нужно было бы снова поднимать вверх, вследствие чего порошок 23 для фрикционной накладки мог бы попасть между пуансоном 5 и пресс-формой 6. а также могла быть нарушена равномерность толщины порошка 24 для промежуточного слоя.

Вслед за этим отключают исполнительное устройство 15 выталкивателя 11, который вследствие этого под действием пружины 13 переходит в свое верхнее положение, при котором он находится в утоплен- ном положении в порошке 10 противодавления. После удаления пресс- формы 22 поворотом держателя 17 можно ввести в пресс плиту 16 противодавления (фиг.2). Плита 16 противодавления, к нижней стороне которой прилипла спинка 20 фрикционной накладки, находится теперь под нижней стороной поршня 10 противодавления, который может теперь давить на плиту 16 до тех пор, пока спинка 20 фрикционной накладки не ляжет на пресс-форму 6. В этом положении поршень 10 противодавления прижимает ее с такой силой, которая превышает усилие прессования пуансона 5, чтобы надежно предотвратить отделение спинки 20 фрикционной накладки от пресс- формы 6. Пресс-форма в этот момент запол- нена уплотненным порошком 23 для фрикционной накладки, а также сжатым порошком 24 для промежуточного слоя.

Теперь начинается собственно операция прессования, при осуществлении которой рабочий цилиндр 1 пресса нагружают давлением, вследствие чего пуансон 5 давит вверх (фиг.З). В ходе операции прессования

пуансон 5 с целью вентиляции несколько раз опускают вниз, чтобы дать возможность улетучиться газам, образовавшимся во время прессования. Прессование может осуще- 5 ствляться лишь с постоянным усилием прессования, либо с постоянным объемом прессования. Последнее необходимо при изготовлении накладок с длительным временем твердения, так как при постоянном

0 давлении фрикционная накладка уплотнялась бы слишком сильно. Следовательно, пуансон 4 должен иметь возможность занимать определенные положения для загрузки, для вентилирования и для прессования

5с постоянным объемом.

По окончании операции прессования поршень 10 противодавления переходит в свое верхнее положение, вследствие чего плита 16 противодавления под действием

0 предварительно напряженных пружин также возвращается в свое верхнее положение. Затем пуансон 5 переходит в свое верхнее положение, вследствие чего готовая накладка выталкивается из пресс-формы 6. Теперь

5 поршень 19 противодавления и вместе с ним плита 16 противодавления опускаются настолько, что вновь включенные электромагниты захватывают готовую фрикционную накладку. После приведения поршня 10

0 противодавления в его верхнее положение плита 16 противодавления поворотом держателя 17 выводится из пресса, в результате чего достигается первоначальное положение (фиг.1).

5 Пресс и способ его загрузки может быть применены как в отдельных прессах, так и в прессовых установках, например, в прессовых установках с круглым столом. Формула изобретения

0 1. Способ изготовления тормозных накладок, включающий загрузку пресса с размещением в пресс-форме для горячего прессования порошкового фрикционного слоя, порошкового промежуточного слоя и

5 слоя компактного материала, транспортировкой и установкой пресс-формы в рабочей зоне пресса и горячее прессование, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при сохранении прочности

0 сцепления слоев накладки и повышения производительности, перед размещением в пресс-форме для горячего прессования, порошок фрикционного слоя засыпают в промежуточную пресс-форму, имеющую

5 размеры внутреннего контура пресс-формы для горячего прессования, и уплотняют в ней, затем равномерно заполняют промежуточную пресс-форму порошком промежуточного слоя и спрессовывают порошковые слои друг с другом в виде заготовки, а их

замещение в пресс-форме для горячего прессования осуществляют путем установки на ней промежуточной пресс-формы, совмещения внутренних контуров пресс-форм и принудительного перемещения заготовки в пресс-форму для горячего прессования при фиксации осевого размера заготовки с помощью синхронного опускания нижнего пуансона и верхнего выталкивателя.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что промежуточную пресс-форму выполняют с закрываемым днищем, перед засыпкой в промежуточную пресс-форму днище закрывают, а после установки промежуточной пресс-формы на пресс-форму для горячего прессования днище открывают.

3.Способ по п. 1.отличающийся тем, что промежуточную пресс-форму выполняют составной по высоте из двух частей с общей высотой, достаточной для засыпки в нее порошка фрикционного слоя, и высотой нижней части, достаточной для размещения в ней заготовки из фрикционного и промежуточного порошковых слоев, уплотняют и спрессовывают слои в составной пресс-форме, а устанавливают и совмещают с пресс-формой для горячего прессования только нижнюю ее часть.

4.Пресс для изготовления тормозных накладок, содержащий пресс-форму с пуансоном, цилиндр с поршнем для рабочего перемещения пуансона и выдвижную плиту с цилиндром противодавления и поршнем

для фиксации плиты над пресс-формой, о т- личающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при сохранении прочности сцепления слоев накладки и повышения

производительности, он снабжен исполнительным устройством в виде пневмоцилин- дрэ со штоком и возвратной пружиной и соединенным со штоком выталкивателем, расположенным над пресс-формой соосно с

ней, причем цилиндр противодавления с поршнем расположены над пресс-формой, поршень цилиндра противодавления выполнен с осевым отверстием и углублением на рабочей торцовой поверхности, шток с

пружиной установлены в отверстии, выталкиватель установлен в углублении с возможностью синхронного с пуансоном осевого перемещения.

5. Пресс по п.4, отличающийся тем, что выдвижная плита установлена на вертикальной стойке с возможностью поворота вокруг нее посредством держателя при выдвижении из пресса.

6. Пресс по п.5, отличающийся тем, что он снабжен электромагнитами, установленными на выдвижной плите для захватывания компактного слоя накладки. 7. Пресс по п,6, отличающийся

тем, что он снабжен магазином для компактных слоев накладок, расположенным под выдвижной плитой в выдвинутой из пресса позиции.

77

27

.7

15

сРиг2

РигЗ

Сущность: порошок для изготовления фрикционной накладки засыпают в промежуточную пресс-форму, внутренний контур которой выполнен соответствующим внутреннему контуру пресс-формы для горячего прессования, и уплотняют в промежуточной пресс-форме. После этого в промежуточную пресс-форму равномерно засыпают порошок для промежуточного слоя и, в случае необходимости, снова уплотняют. Затем промежуточную пресс-форму транспортируют к прессу и устанавливают на пресс- форму для горячего прессования так, чтобы их внутренние контуры совпадали друг с другом, в то время как пуансон пресса находится в верхнем положении. Наконец, пуансон и выталкиватель, который сверху давит на порошковую заготовку в промежуточной пресс-форме, синхронно опускают до тех лор, пока весь порошок не переместится в пресс-форму для горячего прессования. Используемая промежуточная пресс-форма может иметь закрываемое днище или состоять из двух расположенных друг над другом частей с одинаковым внутренним контуром. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.