k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: 2 113 82 1 kint. Cl. 6 : B22C 9/08 F16D 6/12 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 knúmero de solicitud europea: 9011120.9 86 k Fecha de presentación : 07.08.90 87 k Número de publicación de la solicitud: 0 41 13 87 k Fecha de publicación de la solicitud: 06.03.91 k 4 Título: Procedimiento para fabricación de discos de freno. k 30 Prioridad: 2.08.89 DE 39 28 111 k 73 Titular/es: Schwäbische Hüttenwerke Gesellschaft mit Beschränkter Haftung Wilhelmstrasse 67 Postfach 3280 D-73414 Aalen, DE k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 16.0.98 k 72 Inventor/es: Metzler, Horst y Schwarz, Günther k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: 16.0.98 k 74 Agente: Alvarez López, Fernando ES 2 113 82 T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 28036 Madrid
1 ES 2 113 82 T3 2 DESCRIPCION Procedimiento para fabricación de discos de freno. La invención se refiere a un procedimiento para fabricar al mismo tiempo varios discos de freno, en particular, discos de freno ventilados, mediante colada en un molde común de arena. El documento FR-PS 2 3 88 describe un sistema de colada para discos de freno, en el cual el embudo de entrada se encuentra a un lado del disco de freno a colar. En el centro del disco de freno está dispuesto un canal de igualación de presión, que asimismo se puede utilizar como embudo de colada. En la solución propuesta es desventajoso que mediante el sistema de colada no se alcance una colada uniforme. Este procedimiento no es, por tanto, apropiado para discos de freno de alta calidad, en particular para discos de freno de automóviles, donde se imponen altas exigencias a la calidad de la colada de los discos de freno. En otro procedimiento de fabricación conocido, los discos de freno se cuelan en una instalación vertical, es decir, vertical colando en sifón. La instalación es muy rápida y con ello de grandes prestaciones. Sin embargo ha resultado que en ese procedimiento de colada se producen grandes estructuras y diferencias de dureza en los discos de freno, que conducen a graves fallos de calidad en los discos de freno. Lo mismo es válido para una fabricación, igualmente conocida, de discos de freno con procedimiento horizontal de colada. Para ello se utilizan generalmente instalaciones sin caja, en donde la arena se compacta mediante un marco y a continuación se vuelve a expulsar el marco. Antes de colar se colocan sobre el molde los así llamados hierros de carga, por lo que hay que cortar y colar desde un lado a través de alimentador. Según el tipo de los discos de freno hay varios cortes, con el peligro de tendencia a rechupes o se utiliza un canal en anillo. Uno de los problemas de ese procedimiento consiste en que el hierro líquido fluye puntualmente en el molde de disco. Con ello resultan calentamientos locales en los puntos de la zona de entrada y un enfriamiento desigual y más lento. Eso significa que el disco de freno está cargado térmicamente en un lado, en donde, debido a las diferencias de velocidad de enfriamiento, se presentan notables diferencias de dureza del material. Además es desventajoso que los discos ventilados, es decir en discos de freno provistos con canales de ventilación, se produzcan desigualdades en los canales de ventilación. Con ello resulta un desequilibrio del disco. Debido a las diferencias de dureza que se producen, sufre también el paralelismo de las dos superficies del disco, es decir, del anillo de rozamiento. En la práctica se han determinado diferencias de dureza de hasta 20 puntos de dureza Brinell. Esas diferencias de dureza ocasionan, durante el mecanizado del disco de freno, en particular durante el torneado, errores de torneado. Así se producen, por ejemplo, al tornear con un portahierros hidráulico, que trabaja siempre con una presión de apriete uniforme, hoyos en los lugares 2 10 1 20 2 30 3 40 4 0 60 6 blandos de la superficie. La presente invención tiene como objetivo lograr un procedimiento para fabricar discos de freno, através del cual se obtengan discos de freno con mayor calidad, en particular con una distribución de la dureza más uniforme y de mayor exactitud. Según la invención, ese objetivo se logra con las características citadas en la reivindicación 1. Según la invención, para colar varios discos en una caja de molde, se cuela cada disco centralmente a través del canal superior, moldeado en la caja superior. Aquí es apropiado, por ejemplo, el cubo o el orificio central del disco, desde el cual se puede colar uniformemente, con lo que el hierro que entra se distribuye uniformemente. Con ese objeto solamente es necesario prever nervios de colada en el orificio del centro del disco de freno, desde los cuales el hierro líquido se lleva uniformemente, por ejemplo en forma de estrella, hacia el cubo del disco de freno a colar. Se ha establecido de forma sorprendente, que mediante la solicitación uniforme con hierro líquido la diferencia de dureza del material se sitúa como máximo en aproximadamente 4 puntos de dureza Brinell. También la carga del núcleo de ventilación para los discos de freno y de los canales de refrigeración, que hasta ahora era puntual y que había producido fisuras en el núcleo, es absolutamente uniforme. Esto actúa muy positivamente sobre la planitud de los canales de refrigeración, con lo que, frente al estado de la técnica, no se presenta prácticamente ningún golpe de oscilación en los discos de freno. Además, es ventajoso que, en lo referente al paralelismo de las dos superficies de los discos de freno, es decir, de los anillos de rozamiento, del golpe de planitud y del desequilibrio se pueden mantener tolerancias estrechas sin dificultades. Así pueden mantenerse, por ejemplo, tolerancias de paralelismo de los anillos de rozamiento de 0,0030-0,000 mm. Evidentemente es ya conocido de otros campos una colada centralizada de partes de colada, pero para la fabricación de discos de freno no se ha utilizado ese método, en particular debido a las altas cantidades, es decir, de la fabricación en serie, sino más bien se ha trabajado con instalaciones sin caja. Los inventores, sin embargo, han establecido de manera sorprendente que con la utilización de cajas de molde con, respectivamente, una caja superior y una caja inferior, que en caso dado están enclavadas entre sí, y mediante un moldeado del canal superior directamente en la caja superior, predominan las ventajas que se consiguen con ello. En una configuración según la invención se puede prever que los frenos de disco en su mayoría se moldeen, en particular el cubo, en la caja superior. Aquí se pueden colar los discos de freno en la caja superior en caída. Evidentemente también es posible, sin embargo, una forma de procedimiento inversa en el marcodelainvención. Así, los frenos de disco, por ejemplo, al menos en su mayor parte, en particular con su cubo se pueden moldear en las cajas inferiores y se pueden colar en sifón partiendo de
3 ES 2 113 82 T3 4 la parte inferior. A continuación están representados, en sus principios, dos ejemplos de realización de la invención, con ayuda de los dibujos. Se muestra: Figura1: unavistaenplantadelacajasuperior de la caja de molde; Figura 2: una sección vertical a través de la caja de molde con una colada en caída; Figura 3: una sección vertical a través de la caja de molde con una colada en sifón. El procedimiento de colada para la fabricación de discos de freno es generalmente conocido, por lo que a continuación no se entrarámás en detalle. En una caja de molde, que se compone de una caja superior 1 y una caja inferior 2, que pueden estar enclavadas entre sí, se moldean (véase figura 1) cuatro moldes 3 para discos de freno ventilador. Para el o los canales de refrigeración se han previsto los núcleos correspondientes. Con una fabricación de discos de freno macizos sobran evidentemente los núcleos. La caja de molde está equipadanormalmente con una punzonadora múltiple y a través de una placa de prensas y un vibrador se compacta la arena, en donde se deja un espacio libre para un canal superior 6. El canal superior tiene en general un embudo de entrado 7 mayor y un canal de colada 8 unido, que en una colada de varios discos de freno en una caja de molde, distribuye en una cantidad correspondiente de canales de derivación 9. En caso deseado, en el extremo de los canales de derivación 9 se pueden prever todavía los respectivos filtros de colada 10 (véase la representación a trazos en las figuras 2 y 3). Como se puede ver en las figuras, los canales de derivación 9 desembocan respectivamente en la zona central de un disco de freno, es decir, en su orificio central 13, desde donde el hierro líquido se puede distribuir hacia fuera uniformemente en forma de estrella a través de unos nervios de entrada 14. Los nervios de entrada 14, igual que el resto de las partes de entrada, se separan después de los discos de freno en la forma habitual. En el ejemplo de realización según la figura 2, el disco de freno a colar está prácticamente casi totalmente moldeado en la caja superior 1. Eso se refiere en particular al cubo 11 del disco de freno y a un anillo de rozamiento 12. El lugar de sepa- 10 1 20 2 30 3 40 4 0 ración entre la caja superior 1 y la caja inferior 2seharepresentadoporunalínea de rayas y puntos y una X. Como se puede ver, el disco de freno según la figura 2 es colado en caída desde la caja superior. Lafigura3muestraunprocedimientodefabricación para un disco de freno, en donde el molde de disco de freno está situado como reflejado en un espejo respecto a la disposición de la figura 2. Como se puede ver, en este caso, el cubo 11 y asimismo el anillo de rozamiento 1 se encuentran en la caja inferior 2. El canal de colada unido al canal superior 6 está llevado en este caso a través de lacajasuperior1ydesembocaenlacajainferior 2, asimismo centralmente en la zona del orificio 13 del disco de freno a colar. Como se puede ver, en este caso la colada se realiza en sifón partiendo de la caja inferior 2. Una de las ventajas principales de los dos procedimientos de colada son las pequeñas diferencias de dureza de los discos de freno fabricados según esos procedimientos, en lo que reside la alta calidad. Así, por ejemplo, las superficies de los dos anillos de rozamiento 12 y 1 son muy exactamente paralelas entre sí. Una posible composición de los materiales puede constar, por ejemplo, de una estructura base perlítica con un máximo de % de parte ferrítica y una resistencia a la tracción de al menos 200 N/mm 2 con la siguiente composición química: Carbono 3,62-3,68% Silicio max. 2,10% Manganeso 0,70-0,8% Fósforo menor de 0,080% Azufre menor de 0,09 % Cromo 0,18-0,2% Molibdeno 0,30-0,4% Cobre 0,30-0,4% Resto hierro Evidentemente el moldeado de los discos de freno se puede realizar, en el procedimiento según la invención, también utilizando el, así llamado, molde perdido. Se trata de un procedimiento, de suyo conocido, en el que el molde no se moldea en negativo en arena, sino que está presente en positivo en realización en plástico celular. El plástico celular se quema entonces cuando entra el hierro líquido, que ocupa su lugar. 60 6 3
ES 2 113 82 T3 6 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para fabricar al mismo tiempo varios discos de freno, en particular discos de freno ventilados (3), mediante colada en un molde común de arena, en donde el hierro líquido se introduce a través de un canal superior (6), moldeado en una caja superior (1), con un embudo de entrada (7) situado centralmente en el interior de los discos de freno (3) a colar y se guía en forma de chorro a través de canales de derivación (9) que desembocan exclusivamente en la zona central correspondiente del disco de freno (3) a colar, a estas zonas, desde donde el hierro líquido se distribuye hacia fuera en forma de estrella. 10 1 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los discos de freno (3) se moldean en su mayor parte, en particular con sus cubos (11), en la caja superior (1). 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque los discos de freno (3) son colados en caída en la caja superior(1). 4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los discos de freno (3) se moldean en su mayor parte, en particular con sus cubos (11), en las cajas inferiores (2).. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque los discos de freno (1) son colados en sifón en la caja inferior (2). 20 2 30 3 40 4 0 60 6 NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva. 4
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